Инструкция по эксплуатации стационарных свинцово-кислотных аккумуляторных батарей в составе эпу на объектах всс россии

Техническая эксплуатация аккумуляторных установок, составленных из широко распространенных ранее аккумуляторов типов С и СК, а также СН, проводится согласно «Инструкции по техническому обслуживанию и настройке электроустановок на городских телефонных сетях. Часть 1. Эксплуатация оборудования электропитающих установок», М., «Радио и связь», 1985 г.

Требования настоящей Инструкции рекомендованы для всех предприятий и организаций отрасли «Связь» (независимо от форм собственности), занимающихся проектированием, монтажом и технической эксплуатацией установок стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов.
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящей Инструкции приведены ссылки на следующую нормативно-техническую документацию:

• ГОСТ Р МЭК 896-1-95. Стационарные свинцово-кислотные батареи. Общие требования и методы испытания. Часть 1: Открытые типы;

• ГОСТ 26881-86. Аккумуляторы свинцовые стационарные. ОТУ;

• ГОСТ 12.4.026-76. ССБТ. Цвета сигнальные и знаки безопасности;

• ГОСТ 667-73. Кислота аккумуляторная. ТУ;

• ГОСТ 4204-77. Кислота серная. ТУ;

• ГОСТ 14262-78. Кислота серная особой чистоты. ТУ;

• ГОСТ 7609-72. Вода дистиллированная. ТУ;

• Стандарт МЭК 50 (486) - 1991. Международный электротехнический словарь. Гл. 486: Аккумуляторы и аккумуляторные батареи;

• Стандарт МЭК 896-2. Стационарные свинцово-кислотные батареи. Общие требования и методы испытания. Часть 2: Типы с регулируемым клапаном,

• Правила устройства электроустановок. Гл. 4.4. М., Энергоатомиздат, 1986 г.,

• Правила эксплуатации электроустановок потребителей. Гл. 2.10. М., Энергоатомиздат, 1992 г.;

• СНиП 2.04.05-91. Отопление, вентиляция и кондиционирование;

• Инструкция по проектированию электроустановок предприятий и сооружений электросвязи, проводного вещания, радиовещания и телевидения (ВСН 332-93);

• Инструкция по техническому обслуживанию и настройке электроустановок на городских телефонных сетях. Часть 1. Эксплуатация оборудования электропитающих установок», М., «Радио и связь», 1985 г.;

• Стандарт DIN VDE 0510, часть 2 «Аккумуляторы и батарейные установки. Стационарные батареи» (Германия).

4.1.1. Согласно классификации МЭК (стандарт МЭК 50 (486) - 1991) аккумуляторы выпускаются открытыми и закрытыми.

4.1.2. Открытые аккумуляторы - аккумуляторы, имеющие крышку с отверстием, через которое могут удаляться газообразные продукты, заливаться электролит, производиться замер плотности электролита. Отверстия могут быть снабжены системой вентиляции.

4.1.3. Закрытые аккумуляторы - это аккумуляторы, закрытые в обычных условиях работы, но имеющие устройства, позволяющие выделяться газу, когда внутреннее давление превышает установленное значение. Обычно дополнительная доливка электролита в такие аккумуляторы невозможна. Эти аккумуляторы остаются закрытыми и не пропускают газ или жидкость при соблюдении условий эксплуатации, указанных изготовителем, и предназначены для работы в исходном герметичном состоянии на протяжении всего срока службы. Их еще классифицируют как аккумуляторы с регулируемым клапаном, герметизированные или безуходные.

4.1.4. Из теории двойной сульфатации известно, что в свинцово-кислотных аккумуляторах во всех режимах их работы, в том числе и при разомкнутой цепи нагрузки (холостой ход), происходит превращение активной массы электродов (свинца и окиси свинца) в сульфат свинца с расходом на эти реакции воды, входящей в состав электролита. Это вынуждает при эксплуатации обычных открытых аккумуляторов производить периодический контроль уровня и плотности электролита, доливку дистиллированной воды с проведением уравнительных зарядов, что является довольно трудоемким процессом.

4.1.5. Принцип безуходности в свинцово-кислотных аккумуляторах основан на проведении комплекса технических мероприятий при их изготовлении и эксплуатации, основными из которых являются:

• использование исходных материалов с малым содержанием примесей;

• отказ от применения для формирования основы электродов сурьмы, вызывающей повышенное газовыделение в аккумуляторах, или применение малосурьмянистых сплавов при отливке электродов;

• «связывание» электролита путем абсорбирования его специально изготовленной микропористой сепарацией или его загущением;

• применение в конструкции аккумуляторов специальных клапанов, стравливающих избыток газа при повышенном давлении внутри аккумуляторов;

• применение режимов заряда аккумуляторов, исключающих повышенное газообразование.

4.1.6. В соответствии с основами электрохимии потенциал перенапряжения по кислороду ниже потенциала перенапряжения по водороду. Поэтому при напряжениях подзаряда и заряда, установленных изготовителем для герметизированных аккумуляторов, основным газом, образующимся в этих аккумуляторах, является кислород, образующийся в результате разложения воды на положительных электродах. Для его связывания на отрицательных электродах аккумуляторов обратно в воду необходимо наличие путей в разделяющей электроды сепарации, позволяющих ему свободно перемещаться. Для этого в аккумуляторах с абсорбированным электролитом количество последнего ограничивается таким образом, чтобы примерно 15% пор сепарации было свободно от электролита. В аккумуляторах с загущенным (гелевым) электролитом при отвердении электролита с помощью силиконовой добавки в теле геля образуется множество трещинок, являющихся путями перемещения кислорода.

4.1.7. Процесс восстановления кислорода в воду (рекомбинация) проходит под избыточным давлением в аккумуляторе и с выделением тепла. Поэтому такие аккумуляторы должны устанавливаться при монтаже с зазором для отвода тепла естественной вентиляцией. В случае, когда температура окружающей среды значительно превышает норму, необходимо предпринять меры для снижения тока подзаряда изменением выходных параметров зарядного устройства (например, снижением подзарядного напряжения). В этих случаях необходимо учитывать рекомендации производителя. Кроме того, при малом соотношении свободного объема воздуха к объему, занимаемому аккумуляторной батареей в шкафу, необходимы также вентиляционные отверстия в горизонтальных плоскостях шкафа (отсека) для обеспечения необходимого воздухообмена. При установленных изготовителем значениях напряжения подзаряда степень рекомбинации кислорода достигает 95 - 98 %. Рекомбинации атомарного водорода при естественных условиях эксплуатации практически не происходит (рекомбинируют только ионы водорода), поэтому водород с течением времени будет накапливаться и при давлении, превышающем пороговое для регулируемого клапана, будет стравливаться наружу.

4.1.8. Для нормальных климатических условий стандарт МЭК 896-2 регламентирует объем выделения водорода - не более 10 мл на Ач емкости каждого аккумулятора в месяц при условиях буферного режима работы. При напряжении продолжительного буферного режима, превышающем нормальное на 8 %, объем газовыделения ограничивается стандартом на уровне 30 мл на Ач емкости аккумулятора за месяц. Таким образом, при рекомендуемых изготовителями условиях эксплуатации аккумуляторов количество водорода и тепла, выделяемых ими, является достаточно низким, что позволяет размещать такие аккумуляторы совместно с питаемым от них оборудованием.

4.1.9. Область применения и особенности эксплуатации свинцово-кислотных аккумуляторов определяются их конструкцией. По типу используемых положительных электродов различают следующие типы аккумуляторов:

• аккумуляторы с электродами большой поверхности (по классификации DIN - GroE);

• аккумуляторы с панцирными (трубчатыми) положительными электродами (по классификации DIN - OPzS и OPzV),

• аккумуляторы с намазными и стержневыми положительными электродами (по классификации DIN - Ogi).

• Герметизированные аккумуляторы, как правило, имеют намазные положительные и отрицательные электроды (за исключением аккумуляторов OPzV).

4.1.10. При выборе из гаммы различных видов стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов типа, наиболее пригодного для конкретной области применения, необходимо руководствоваться следующими критериями выбора:

• режим разряда и отдаваемая при этом емкость;

• особенности размещения;

• особенности эксплуатации,

• срок службы;

• стоимость.

4.1.11. При выборе аккумуляторов для определенного режима разряда следует учитывать, что при коротких режимах разряда коэффициент отдачи аккумуляторов по емкости меньше единицы и определяется так называемым фактором внутреннего сопротивления. При одинаковой емкости фактор внутреннего сопротивления элементов с электродами большой поверхности в два раза ниже этого фактора для элементов с панцирными электродами и в полтора раза - для элементов с намазными электродами.

Отсюда, преимущество при использовании для коротких режимов разряда (менее 3-часового) имеют аккумуляторы большой поверхности, а затем намазные. Аккумуляторы с панцирными положительными электродами наименее пригодны для коротких режимов разряда, хотя, если иметь в виду их преимущество по другим критериям выбора, эти аккумуляторы также нередко применяют в этих условиях, но с большим значением емкости для обеспечения заданной продолжительности аккумуляторного резерва.

4.1.12. По величине занимаемой площади при эксплуатации преимущество имеют герметизированные аккумуляторы. За ними в порядке возрастания занимаемой площади следуют аккумуляторы открытых типов с намазными электродами, панцирными электродами и с электродами большой поверхности.

4.1.13. Минимальных трудовых затрат при эксплуатации требуют герметизированные аккумуляторы. Остальные виды аккумуляторов требуют больших эксплуатационных затрат, особенно аккумуляторы, у которых величина примеси сурьмы в положительных решетках превышает 3%.

4.1.14. Самыми долговечными при соблюдении правил эксплуатации являются аккумуляторы с электродами большой поверхности, для которых срок службы составляет 20 и более лет. Второе место по сроку службы занимают аккумуляторы с панцирными электродами - порядка 16-18 лет. Срок службы аккумуляторов с намазными электродами находится в пределах до 10-12 лет. Примерно такие же сроки эксплуатации имеют герметизированные аккумуляторы. Однако ряд европейских производителей выпускает герметизированные аккумуляторы и с меньшим сроком службы, но более дешевые. По классификации европейского объединения производителей аккумуляторов EUROBAT эти герметизированные аккумуляторы подразделяются на 4 класса по характеристикам и сроку службы:

• более 10 лет;

• 8-10 лет;

• 5-8 лет;

• 3-5 лет.

Аккумуляторы с короткими сроками службы, как правило, дешевые и предъявляют пониженные требования к условиям эксплуатации, к характеристикам зарядных устройств и предназначены, в основном, для использования в качестве резервных источников тока в установках бесперебойного питания переменным током (UPS) малой мощности, на временных объектах связи, на объектах, где отсутствуют нормальные условия для эксплуатации батарей и для обеспечения необходимой надежности системы электропитания периодическая замена батарей более целесообразна.

4.1.15. По стоимости в зависимости от режима разряда, как правило, аккумуляторы большой поверхности дороже панцирных, а дешевле вышеназванных - намазные. Герметизированные аккумуляторы имеют большую стоимость, чем открытые аккумуляторы.

4.1.16. Открытые типы аккумуляторов в основном выпускаются в баках из прозрачного ударопрочного материала SAN (полистирол-акрило-нитрил), а герметизированные – из непрозрачного высокопрочного материала ABC (акрилонитрил-бутадиен-стирол). Используемые пластмассовые компоненты для изготовления баков и крышек должны быть огнестойкими, а изготовитель аккумуляторов должен указывать уровень их огнестойкости.

4.1.17. Крышки аккумуляторов и моноблоков изготавливают из тех же типов пластмассы. Соединения баков с крышками в моноблоках и аккумуляторах малой емкости, как правило, осуществляются термосваркой. В аккумуляторах большой емкости соединения бака с крышкой выполняют в основном с помощью клея с выдержкой под весовой нагрузкой. Уплотнение крышки с выводами (борнами) блоков электродов обеспечивается в основном с помощью уплотнительных колец и термоусадочных трубок. В герметизированных аккумуляторах для герметизации соединения крышки с борнами дополнительно применяют клеевой компаунд.

4.1.18. Качество сборки, а также укупорка соединения крышки с транспортировочной пробкой (для аккумуляторов открытых типов) или предохранительным клапаном (для герметизированных аккумуляторов) должны обеспечивать герметизацию аккумуляторов при избыточном или пониженном на 20 кПа (150 мм рт. ст.) атмосферном давлении и исключать попадание внутрь атмосферного кислорода и влаги, способных ускорять сульфатацию электродов и коррозию токосборов и борнов у сухозаряженных аккумуляторов, а также исключать выход изнутри кислоты и аэрозолей при эксплуатации аккумуляторов. Для герметизированных аккумуляторов, кроме того, качество укупорки должно обеспечивать нормальные условия рекомбинации кислорода и исключать выход газа при заданных изготовителем эксплуатационных режимах работы.

4.1.19. Полюсные выводы (борны), как правило, имеют вкладыши из меди или латуни для уменьшения внутреннего сопротивления аккумулятора и для усиления механической прочности пакета электродов. Конструкция выводов аккумуляторов малой емкости предусматривает болтовое (резьбовое) соединение элементов в батарею. Аккумуляторы емкостью до 3000 Ач выпускаются как для болтового так и для сварного соединения, а аккумуляторы большей емкости - преимущественно для соединения сваркой. Для болтового соединения элементов используются как гибкие кабельные так и жесткие шинные перемычки. Технической документацией изготовителя допустимое падение напряжения на соединении нормируется при одном из коротких режимов разряда (обычно при одночасовом) и по нему можно оценивать качество конструкции аккумуляторов.

4.1.20. При повышенной изолирующей способности баков современных типов аккумуляторов не предусматривается установка под их опорную поверхность специальных изоляторов, однако для обеспечения требуемого сопротивления изоляции батареи необходимо использовать изолирующее покрытие стеллажей, шкафов и аккумуляторных отсеков и установку стеллажей на диэлектрические изоляторы.

4.1.21. Размещение герметизированных аккумуляторов при эксплуатации, как правило, допускается как в вертикальном так и в горизонтальном положении, что позволяет более экономно использовать площадь под размещение электрооборудования. При горизонтальном размещении герметизированных аккумуляторов, если нет других предписаний производителя, аккумуляторы устанавливаются таким образом, чтобы пакеты электродных пластин занимали вертикальное положение.

4.2.1.1. Основным параметром, характеризующим качество аккумулятора при заданных массо-габаритных показателях, является его электрическая емкость, определяемая по числу ампер-часов электричества, получаемого при разряде аккумулятора определенным током до заданного конечного напряжения. По классификации ГОСТ Р МЭК 896-1-95 номинальная емкость аккумулятора (С₁₀) определяется по времени его разряда током десятичасового режима разряда до конечного напряжения 1,8 В/эл при средней температуре электролита при разряде 20°С. Если средняя температура электролита при разряде отличается от 20°С, полученное значение фактической емкости (С_ф) приводят к температуре 20°С, используя формулу:

где z - температурный коэффициент емкости, равный 0,006 1/°С для режимов разряда более часа и 0,01 1/°С - для режимов разряда, равных одному часу и менее;

t - фактическое значение средней температуры электролита при разряде, °С.

4.2.1.2. Согласно ГОСТ Р МЭК 896-1-95 при оценке емкости батареи среднюю температуру определяют по температуре контрольных элементов, выбираемых из расчета один контрольный элемент из шести, а конечное напряжение разряда батареи рассчитывают по числу n элементов в батарее - U_кон.эл x n.

4.2.1.3. Емкость аккумуляторов при более коротких режимах разряда меньше номинальной и при температуре электролита (20±5) °С для аккумуляторов с разными типами электродов должна быть не менее указанной в табл. 4.1 (с учетом обеспечения приемлемых пределов изменения напряжения на аппаратуре электросвязи).

4.2.1.4. Как правило, при вводе в эксплуатацию аккумуляторов с малым сроком хранения на первом цикле разряда батарея должна отдавать не менее 95% емкости, указанной в табл. 4.1 для 10, 5, 3 и 1 - часового режимов разряда, а на 5 - 10-м цикле разряда (в зависимости от предписания изготовителя) - отдавать не менее 100% емкости, указанной в табл. 4.1, для 10, 5, 3, 1, 0,5 и 0,25 - часового режимов разряда.

4.2.1.5 При выборе аккумуляторов следует обращать внимание на то, при каких условиях задается изготовителем значение номинальной емкости. Если значение емкости задается при более высокой температуре, то для сравнения данного типа аккумулятора с другими необходимо предварительно пересчитать емкость на температуру 20°С. Если значение емкости задается при более низком конечном напряжении разряда - необходимо пересчитать емкость по данным разряда аккумуляторов постоянным током, приводимую в эксплуатационной документации или проспектных данных производителя для данного режима разряда, но до конечного напряжения, указанного в табл. 4.1. Кроме того, при оценке аккумулятора следует учитывать исходное значение плотности электролита, при которой задается емкость: если исходная плотность повышена - следует ожидать сокращенный срок службы аккумулятора.