核电池范文第1篇

【关键词】蓄电池；核对性充充放电；注意事项

1、蓄电池核对性放电的必要性

变电站中直流系统是一个独立的电源，不受站用电及系统运行方式的影响，为信号设备、保护、自动装置、事故照明等提供直流电源。正常运行时，电池以稳压浮充方式运行，其浮充电流应满足补偿电池自放电及维持氧循环的需要。而长期处于稳压浮充方式运行的蓄电池，其极板表面将逐渐产生硫酸铅结晶体，堵塞极板的微孔，阻碍电解液的渗透，增大了蓄电池的内阻，降低了极板中活性物质的作用，使得蓄电池容量大为下降。而核对性放电能客观、准确地测出蓄电池的真实容量，同时可使蓄电池得到活化，容量得到恢复，使用寿命延长，因此有必要对蓄电池进行核对性放电，以保证直流电源系统的可靠运行。

2、阀控密封铅酸蓄电池组核对性放电周期

阀控密封铅酸蓄电池俗称“免维护蓄电池”，“免维护”仅指无需加水、加酸、换液，而日常的检测和维护仍是必不可少的。

根据规程要求，新安装或大修中更换过电解液的阀控密封蓄电池组，应进行全核对性放电试验，以后每隔2-3年进行一次核对性放电试验，运行了6年以后的阀控密封铅酸蓄电池，每年应作一次核对性充放电试验。

3、阀控密封铅酸蓄电池的核对性充放电方法

3.1一组阀控蓄电池。这时不能退出运行，也不能做全核对性放电，只允许用I10电流放出额定容量的50%，在放电过程中单体蓄电池电压还不能低于2V。放电后，应立即用I10电流进行恒流充电，在蓄电池组电压达到（2.30～2.33）V×N时转为恒压充电，当充电电流下降到0.1I10时，应转为浮充电运行，反复几次上述放电充电方式后，蓄电池组容量可得到恢复。

3.2两组阀控蓄电池。这时可一组运行，另一组断开负荷，进行全核对性放电。进行全核对性放电时，放电电流以I10电流恒流进行，当单体蓄电池端电压下降到1.8V时，应停止放电，隔1-2h以后，再用I10电流进行恒流限压充电-恒压充电-浮充电。若经过三次全核对性放电蓄电池组容量达不到额定容量的80%以上，可认为此组蓄电池的使用期限已到，应安排更换蓄电池。

4、阀控密封铅酸蓄电池核对性充放电的注意事项

4.1放电工作的注意事项

4.1.1放电过程中，保证直流系统安全运行，防止直流母线失压。

4.1.2放电电流应是该蓄电池l0h放电率的电流值，防止过放电。同时应加强放电仪蓄电池电压监视，并做好记录。

4.1.3设置好放电仪的放电参数，放电电流达到蓄电池10h放电率，电池容量按80%计算，若阀控铅酸蓄电池额定容量300AH，以额定容量的80%，即240AH，以30A放电8小时。单电池电压低于1.8V，电池组电压达到190V时即停止放电，防止蓄电池过放电。

4.1.4进行核对性充放电倒换运行方式时，在直流母线分段运行的直流系统母线上工作时，严禁用分路开关合环，两套直流系统在并倒负荷时，应先测量压差，不超过±5v时，方可倒负荷。

4.2充电工作的注意事项

4.2.1蓄电池放电后应及时充电，充电电流如果过大，产生的热量可能会把板栅竖筋、汇流端子等熔断，严重的可使蓄电池变型、开裂而失效，所以要对充电电流加以限定，充电时宜采用恒压限流的充电方法进行充电。

4.2.2阀控铅酸蓄电池对充电设备及温度等外部环境因素较为敏感，要求充电机要有较小的纹波系数，并对电池有温度补偿功能。在环境温度为25℃的条件下，2V电池最佳充电为2.7V/只。

4.2.3充电前应对蓄电池用万用表实际测量记录一次，测量出实际与监测电压差值，以后每隔1-2小时应测量和记录一次。

4.2.4用高频开关电源充电时，应考虑负荷电流，充电装置额定电流选择考虑蓄电池均充电流和全站经常性负荷。

4.2.5充电时应严格控制充电电流和电池端电压，防止蓄电池过充，防止电池爆瓶或释压阀开启。应根据现场情况，确定全核对性初充电模块投入数量，模块投入数量=充电电流÷模块额定电流。

4.2.6电池在充电过程中，如发现个别电池端电压差大于+0.10V，应进行充电使全组电池均衡一致的均衡充电。均衡充电采取低压恒压法，充电电压为2.35～2.40V/只，要求每只电池充足电且均衡一致。如果均衡充电后，还有个别电池不能达到正常时，则应单独充电使之正常后，方可入组与电池组一同使用。

4.2.7蓄电池充电过程中单体电池不允许超过35℃，若发现温度过高，应将充电机停止运行，待电池温度降至接近环境温度的1-2℃时，再投入充电机充电或放电。

5、阀控密封铅酸蓄电池放电的技术要求

5.1蓄电池应处在清洁、阴凉、干燥的地方，远离热源和可能产生火花的地方，室温应保持在16～32℃的范围内。蓄电池室内应通风良好，室内氢气含量应不超过4%，以防止有爆炸的危险。

5.2蓄电池不能过放电，每次放电后应及时充电，充电时间一般应在10小时以上。电池的充电电压应随着温度的上升而下降，一般每升高一度，充电电压下降2～4mV。

5.3放电时，应每隔一小时记录一次放电电流、温度和电压，并计算出放电容量。放出容量如室温不是25℃，则按公式Ct=C25[1+K（t-25）]换算成25℃的放电容量，以便与额定容量比较。

6、结束语

蓄电池在运行中过充电、过放电、长期浮充电等，都会影响蓄电池的使用寿命，因此在蓄电池充电时，应严格控制投入的充电模块，调整好充电电流，防止蓄电池过充电；放电时，应正确设置放电仪参数，防止过放电损坏蓄电池。同时运行中应控制好蓄电池室环境温度，避免蓄电池在极端环境中运行，以延长蓄电池的使用寿命。

参考文献

[1]徐海明，王全胜.《变电站直流电源设备使用与维护-阀控密封铅酸蓄电池》.中国电力出版社，2007

核电池范文第2篇

关键词：直流系统；蓄电池组；充电；放电；电力系统；自动控制装置 文献标识码：A

中图分类号：TM62 文章编号：1009-2374（2015）05-0079-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0371

发电厂、变电站内所有的保护装置和自动控制装置基本上都使用直流电源供电。直流系统电源作为变电站、发电厂内继电保护及自动控制装置的主要供电电源，其供电可靠性对电力系统的安全运行起着重要的作用。直流系统主要由直流充电机、蓄电池组和直流馈线三大部分组成。蓄电池组是直流系统的核心组成部分，是直流系统的“心脏”。蓄电池组在直流系统中是支持直流系统正常工作的惟一备用电源，并具有吸收直流系统中高频纹波电流、进行平滑滤波、降低噪声的作用。为了确保变电站、发电厂内直流电源系统供电的可靠性，对于投入运行的蓄电池组，应定期对蓄电池组进行核对性充放电试验，使蓄电池组通过放电充电活化，确保每只电池之间的电压偏差值最小，使蓄电池组运行在最佳状态和保证有较长的使用寿命，且通过充放电试验检验出蓄电池组中是否存在容量不足或内阻变大的蓄电池，而做出相应的处理，从而确保发供电的安全运行。

1 蓄电池组充放电的方法介绍

想知道蓄电池组的容量，最可靠的方法就是通过放电试验予以确认。在运行中的变电站进行蓄电池组充放电试验通常采用以下四种方法进行：

试验方法1：直接将直流系统运行中的蓄电池组退出直流系统进行放电，待放出所需要的容量后再将蓄电池组投回直流系统中，通过调节使用直流系统中的充电机对蓄电池组进行充电，从而完成整个充放电试验。

试验方法2：连接一组备用蓄电池组到直流系统中，将需要进行充放电的运行蓄电池组退出直流系统进行充放电试验，待充放电试验完成后投入运行蓄电池组，退出备用蓄电池组。

试验方法3：调节直流系统充电机的输出电压为蓄电池组一半容量时的电压值，通过蓄电池组对直流负荷供电来完成放电。待放电完成后调节充电机对蓄电池组进行充电。

试验方法4：通过使用两个适当容量的二极管分别并接在直流系统蓄电池组的正、负极保险上，然后拉开蓄电池组的输出保险，对蓄电池组进行放电试验，待放电试验完成后投入蓄电池组的输出保险，并拆除所连接的二极管，使用直流系统充电机对蓄电池组进行充电。

2 四种蓄电池组充放电方法的分析评估

2.1 试验方法1

该方法简单方便，只需试验人员携带一套蓄电池组的放电仪器就可以进行充放电试验，但对于只配置一组蓄电池组的直流系统的运行安全性低，蓄电池组在直流系统中的备用电源作用主要体现在直流系统充电机失效时，能够发挥备用电源的作用为发电厂、变电站内所有的保护装置和自动控制装置继续提供直流电源，保证二次系统的正常运行。当蓄电池组退出直流系统进行充放电试验的期间，变电站附近发生严重短路故障时，会导致站内交流系统电压下降严重，依靠交流电源工作的直流充电机可能会因此而停止工作，使站内保护装置无法动作切除故障，只能依靠上一级保护动作来切除故障，延长了故障的时间，甚至会造成“火烧连营”，增加了故障的损失。因此相关的直流规程也有规定：不允许直流系统无蓄电池组运行。目前对运行中的变电站已经不允许使用这种方法了。但是对于新建的变电站，由于此时站内的直流负荷对直流电源的有无没有要求，在这种情况下可以使用操作简单的试验方法1。

2.2 试验方法2

针对方法1中的不安全因素，目前普遍采用先并入一组备用蓄电池组到直流系统中，才将运行中蓄电池组退出进行充放电试验。此方法在蓄电池组退出直流系统进行充放电试验的期间，使用备用蓄电池组代替运行的蓄电池组，如果备用蓄电池组容量足够，则保证了直流系统的安全运行，所以此方法对直流系统的运行安全性高，但是操作起来稍显烦琐及存在风险。每次蓄电池组充放电试验时，试验人员要携带一组备用蓄电池组及便携式充电机，而且将备用蓄电池组并接入直流系统中时，是在运行中的直流系统上进行的，在工作中存在触电、短路、直流系统断电的危险性。通过近几年来对蓄电池充放电试验工作的调查，也发生过由于工作人员的疏忽，在连接备用蓄电池组时，造成备用的蓄电池短路而报废的事情出现。但由于此试验方法对直流系统运行的安全性高，目前珠海供电局基本采用此方法对配置一组蓄电池组的变电站进行充放电试验。

2.3 试验方法3

根据DL/724-2000《发电厂变电所蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》中第6.3.3.a规定：“发电厂或变电所中只有一组电池，不能退出运行，也不能作全核对性放电，只能用I10恒流放出额定容量的50%，电池组端电压不得低于2V×n。”所以对于只有一组蓄电池的变电站进行充放电，只能放出50%的额定容量时，可以采用调节直流系统充电机的输出电压为蓄电池组一半容量时的电压值，作为保护值，由于此时蓄电池组端电压高于充电机的输出电压，所以充电机没有电流输出，处于热备用状态，直流负荷由蓄电池组供电，这时利用直流负荷和外加放电负载对蓄电池组进行50%的容量放电测试。如果蓄电池组容量在80%以上时，蓄电池组放电至额定容量的50%时，其端电压就会下降至充电机所设的输出值附近，该电压值一般约为（1.95～2）V×n之间。待50%的容量放电测试完成后，调节直流系统充电机对蓄电池组充电。使用此方法在放电过程中，当蓄电池组中有失效电池、电压急剧跌落或容量放出50%端电压到达充电机的设定值时，充电机开始输出供电给直流负荷，保证了直流系统的正常运行。或者在蓄电池组放电期间，如果充电机失效无法输出工作，则蓄电池组仍然可以维持直流系统运行。所以此方法在操作方面比较简单，不需要携带备用蓄电池组和便携式充电机，但是在蓄电池组放电过程中，出现充电机失效无法输出工作的同时，蓄电池组由于经过放电容量不足或电池失效端电压无法满足直流负荷工作时，将使变电站内直流系统瘫痪或者出现在放电初期由于蓄电池组容量严重不足，无法继续放电，此时的直流系统相当于无蓄电池组运行，需要马上接入一组能够起到备用电源作用的蓄电池组，才能保证直流系统的可靠运行。因此此试验方法对直流系统的安全运行存在一定的风险。但由于这两种情况出现的几率比较小，所以此方法对比于试验方法1，操作同样简单，但对直流系统的运行安全性是比较高的。

2.4 试验方法4

本方法是利用二极管的正向导通、反向截止的特性，将两个二极管分别并接在蓄电池组正、负极输出保险两端，从而实现在蓄电池组放电时仍然可以不退出直流系统起到备用电源的作用，原理接线如图1所示：

图1 试验方法4原理接线图

在进行蓄电池组核对性充放电试验时，并接好二极管后，将蓄电池组的输出保险断开，由于蓄电池组的端电压低于充电机电压，充电机无法向蓄电池组进行充电，相当于蓄电池组的充电回路已经被切断，可以使用放电仪器对蓄电池组进行放电试验。在放电期间，如果充电机失效无法输出直流电源，则蓄电池组可以通过二极管向直流负荷继续供电，不影响直流系统的正常运行，起到了备用电源的作用。所以此方法在操作方面也比较简单，不需要携带备用蓄电池组和便携式充电机，但是也存在和试验方法3同样的风险，而且需要在运行中的直流系统蓄电池组输出保险进行并接二极管的工作，因此此方法没有试验方法1、3的操作简单，但是对直流系统的运行安全性也还是比较高的。

3 不同配置条件下的直流系统充放电试验方法的使用

3.1 配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统

通过以上的分析，在运行的配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统中进行蓄电池组核对性充放电试验的方法，不允许使用安全性不高的试验方法1。对于操作比较简单，安全性也比较高的试验方法3、4，由于对直流系统的安全运行存在一定的风险，所以在运行的配置一套充电机、一组蓄电池组的直流系统中不推荐使用这两种方法。从安全的角度考虑，首选还是采用安全性最高的试验方法2。

3.2 配置两套充电机、两组蓄电池组的直流系统

对于采用两套充电机、两组蓄电池组配置的直流系统，可通过切换退出其中一套充电机、一组蓄电池进行充放电试验，保留一套充电机、一组蓄电池在直流系统中。这时可以使用操作最简单的试验方法1进行充放电试验。

4 结语

上述介绍了不同的充放电试验方法，均各有所长，对于采用一组蓄电池组配置的变电站，首选使用安全性最高的试验方法2。同时建议直流系统的设计尽量采用“两充两电”的配置，因为这时直流系统失电的风险较低，同时避免了使用备用蓄电池组及便携式充电机的操作烦琐及操作的风险。所以通过提高直流系统的配置，也是一种减少蓄电池组核对性充放电试验风险的方法。

参考文献

核电池范文第3篇

关键词：新型 多功能 蓄电池 接线盒

中图分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（b）-0079-02

作为整个直流电源系统为设备网络提供电源保障的最后一道防线，变电站直流系统中的蓄电池组的重要性不言而喻。蓄电池一旦运行维护不到位，会给电网安全稳定运行带来潜在的风险。因为在变电站占用电源造成停电情况下，其极易造成电网事故。为保障电网安全稳定运行，则需要对运行蓄电池组中的单个、多个故障电池或者整组电池进行更换。

1 目前常用的蓄电池接线盒存在的问题

（1）接线盒（内部为二极管）在接入蓄电池前需分清正反极，并对待换蓄电池的极性进行人为判断，然后接入，如果接错会造成蓄电池短路（短路直流电流为200～400 A，一般电焊机交流电流在120～200 A左右），且蓄电池层间空间很低，容易造成直流系统接地，可能引起直流系统电压剧烈波动，导致变电站设备烧损或者保护动作跳闸。

（2）接入后也不能实时反映接入情况，需一人用直流钳一直夹着回路，监视回路电源通断。

（3）在更换整组蓄电池时，并入临时蓄电池组过程中，由于蓄电池熔断器在屏柜下方，与屏柜本置很近，且熔断器接线头较宽，临时蓄电池接线夹在接入时，不能一次夹紧及接入，需反复改变方向试夹，找到最稳定位置，两组电池由于电压差反复接触会出现打火及直流系统电压波动，会对直流系统控制单元、y控原件造成影响及损坏。

（4）由于核容仪接线分为电流电压接线夹，总共4个夹子，在核容时熔断器下方经常不能提供足够位置同时夹住4个夹子，并影响蓄电池组断开。

（5）接线盒正负极出线不用时不能拆除，不方便搬运及保存，电线暴露在外，在搬运时容易压破皮且容易散乱，造成触电及设备风险。

2 新型多功能直流蓄电池接线盒的优点

新型多功能直流蓄电池接线盒是针对现有技术的不足，提供的一种设有多个快速接线柱的多功能直流蓄电池接线盒，其可判断接线极性，带有声光报警，还具有电流、电压显示功能。优点总结如下。

（1）降低了工作人员在带电运行设备中检修的风险。

（2）提高工作效率，通过显示屏实时显示电流，减少了一个专门钳电流的人员，降低了人力、物力，实现了工作的高效减负。

（3）在直流系统蓄电池检修过程中，降低了直流负荷变电站自动化及保护设备的运行风险。

3 实现新型多功能直流蓄电池接线盒的技术方案

多功能直流蓄电池接线盒，包括接线盒，其内部设有一组测试回路，主通回路，两个并联多头快速接线柱以及显示回路。

测试回路的正负极出线与接线盒的正负极出线并行；还设有声光报警器与测试回路串联。

测试回路的正负极出线与主通回路的正负极出线并行且电气独立。

主通回路的正负极各有两个直流快速接线柱，并在其回路中串入一个电流分流器，增加显示回路与分流器并联。

显示回路与显示屏连接，显示屏对通过主通回路的电流参数进行显示，实时监测在线蓄电池组是否中断工作。

所述两个并联多头快速接线柱，其作用如下。

（1）把屏柜下部总熔断器上端的电源引至接线盒，由于此时接线盒快速接头未并入临时蓄电池，所以，在操作时避免了打火及电压不稳情况。

（2）蓄电池核容时向核容仪提供多个接线柱，满足测试夹子采样。

（3）可以方便拆除接线盒出线，把线路收回放入装置内部，保护接线盒引线，方便搬运。

所述测试回路的功能就是在用主通回路跨接损坏故障蓄电池前，先用测试回路同极性对故障蓄电池两极进行试接，极性接反时，有声光报警，提醒工作人员位置错误。

4 硬件详解

新型多功能直流蓄电池接线盒包括接线盒、测试回路、主通回路、显示屏、接线柱、故障蓄电池、核容仪、待核容蓄电池组、临时蓄电池组。结构示意图如图1所示。

5 新型多功能直流蓄电池接线盒几种常用使用方法介绍

5.1 应用新型多功能直流蓄电池接线盒更换故障蓄电池

故障蓄电池在经测试后，确定为不合格电池，为对运行中的蓄电池进行不停电更换，需对故障蓄电池进行跨接，并保持主回路通路。

作业流程如下。

第一步：确定故障蓄电池前后电池位置。

第二步：为保证跨接障蓄电池前后电池不发生短路，需将障蓄电池前电池正极接至接线盒主通回路的负极，将障蓄电池后电池负极接至接线盒主通回路的正极。

第三步：为防止跨接时接错线，接线前需用测试回路对障蓄电池前后电池待接极柱进行测试。

第四步：通过跨接，隔离出故障电池后拆除，并在作业过程中实时对流过蓄电池组的电流进行实时显示，掌握跨接电路是否正常工作。

5.2 应用新型多功能直流蓄电池接线盒对整组待核容蓄电池组进行核容试验

在对110 kV变电站进行核容前，需在待核容蓄电池组保险下部负荷侧并联一组同极联接的临时蓄电池组后，拉开熔断器，隔离出待核容蓄电池组，由于熔断器位置狭窄，并靠近屏柜，熔断器体积大小不一导致其下部接触面积小，且周围空间窄，蓄电池核容仪接线夹多，造成接线困难，反复接线过程中容易造成打火，松脱碰及屏柜接地的可能。

作业流程如下。

第一步：采用两根一头为快速接线头，另一头为直流接线夹的直流线，根据极性，快速接线头一侧先接在接线盒内并联多头快速接线柱，接线夹一头接在相应蓄电池熔断器上部。

第二步：从核容仪接线处引至接线盒两根放电电缆及两根测电压电缆，并接于多头接线柱处，达到扩充接线的目的，达到了一次接好、接紧，避免了打火及脱线的可能。

6 结语

为提升变电站直流系统蓄电池更换流程水平，提高工作效率，降低安全风险，针对现有的蓄电池接线盒缺点，研制出的新型多功能直流蓄电池接线盒是一种可判断接线极性，带有声光报警，还有电流、电压显示，装有多个快速接线柱的接线盒。此种新型多功能直流蓄电池接线盒可提高工作效率，通过实时显示的电流，实现了工作的高效减负。降低了直流系统蓄电池检修过程中变电站自动化及保护设备的运行风险，保障电网的安全稳定运行。

参考文献

核电池范文第4篇

一、电力系统通信电源配套的阀控密封铅酸蓄电池运行现状

以往固定铅酸蓄电池分为开口式、防酸式和防酸隔爆式等，它们存在体积大，电解液为液体，运行操作复杂等缺点。 目前，电力系统通信直流电源系统广泛使用的阀控密封铅酸蓄电池基本上克服了一般铅酸蓄电池的缺点，逐步取代了其他类型的铅酸蓄电池。

（一）阀控密封铅酸蓄电池具有以下特点

1.无需补加水和调酸的比重等，维护工作量极小，只需定期检测电池端电压和放电容量即可.同时在使用过程中不漏液，无烟雾，不腐蚀设备及不伤人，对环境无污染。

2.内阻较小，大电流放电性能优良，特别是冲击放电性能极佳。

3.电池的正负极板完全被隔离板包围，有效物质不易脱落，使用寿命长。25℃浮充电状态使用，蓄电池寿命可达10-15年。

4.极板栅采用无锑铅合金，自放电电流小，25℃下每月自放电率2%以下，约为其他铅酸蓄电池的1/4至1/5。

5.结构紧凑，密封性能好，抗震性能好，电解液象凝胶一样被吸收在高孔率的隔离板内，不会轻易流动，可立式或卧式安装，与设备同室使用，电池安装可采用叠放式电池架，占地面积小，节约电源系统的投资费用。

6.体积比老式电池小，而容量却比老式敞开型电池高。

（二）阀控密封铅酸蓄电池运行维护中存在的问题

1.阀控密封铅酸蓄电池生产厂家多、型号杂、产品质量参差不齐，检修维护技术不易掌握。

2.阀控密封铅酸蓄电池正常运行时，浮充电压设置过高或过低。

3.均衡充电频繁，蓄电池过充电。

4.电力调度系统有相当多通信机房直流不间断电源只配置1组48V蓄电池，采用离线放电测试时，一旦市电中断，就会立即发生通信系统中断的严重事故，存在极大安全隐患。

5.离线放电试验后，电池组间直接存在巨大电压差，并联恢复时会产生火花，并联恢复困难。

6.放电充电一个维护测试过程需要几十个小时，劳动工作强度大，工作效率低。

7.阀控密封铅酸蓄电池的最佳运行环境温度为25℃，部分机房保温设施不完善，直接影响其使用寿命。

二、蓄电池的使用寿命和影响其寿命的因素

根据电力系统通信设备的需求，阀控式密封铅酸蓄电池每节单体电压一般有2V、6V和12V三种，一般在枢纽大站，常采用寿命长、可靠性高的2V电池，在小型变电站，根据安装要求，可采用其他两种电池。在使用时将多节单体蓄电池串连，组成48V的蓄电池组。在对电源系统可靠性要求较高的场合，一般采用两组蓄电池并联运行、浮充方式供电。

蓄电池的寿命可分为循环寿命、浮充寿命和存放寿命。

蓄电池的容量减小到规定值以前，蓄电池的充放电循环次数称为循环寿命。

在正常工作条件下，蓄电池浮充供电的时间，称为浮充寿命。通常免维护电池的浮充寿命可达到10年以上。

由于自放电作用，存放过程中，免维护电池的剩余容量将逐淅减少，通常，电池剩余容量下降到50%的时间，称为存放寿命。在不同的温度下，电池的剩余容量与存放时间有一个对应的关系。当环境温为250C时，存放寿命可达18个月。当环境温度为400C时，存放寿命只有5个多月，因此免维护电池的存放温度不能太高。

影响蓄电池寿命的主要因素有：

1.放电深度对循环寿命的影响

阀控式密封铅酸蓄电池是贫液蓄电池，随着放电时间的延长，其内阻增长较快，端电压下降较大。当达到终止电压，应立即终止放电，并按要求充电。否则会导致过放电。当放电深度为30%时，充放电循环次数可达1200次；放电深度为100%时，循环寿命仅有200次。因此使用中应当尽量避免电池深度放电。

2.浮充电对使用寿命的影响

根据加速寿命试验的结果，免维护阀控电池在室温下，浮充寿命可达10年以上。

浮充电压过高，电池将长期处于过充电状态，使电池的隔板、极板等由于电解氧化而遭破坏，造成电池板栅腐蚀加速，活性物质松动，容量失效。

浮充电压过低，会使蓄电池欠充电，电池极板硫化而缩短电池寿命。

3.充电设备对使用寿命的影响

电池使用状态的好坏，关键还取决于电池的充电机设备，若充电机纹波系数超标恒压限流特性不好，就会造成蓄电池过充、欠充、电压过高、电流过大、电池温度过高等现象，从而缩短电池的使用寿命。

4.环境温度对使用寿命的影响

通常来说，若以25℃为基准，平时不能超过+15度～+30度。温度升高将加速蓄电池内部水分的分解，在恒压充电时，高的室温环境，充电电流将增大，导致过充电。电池长期在超过标准温度下运行，温度每升高10℃，蓄电池的寿命约降低一半。在低温充电时，将产生氢气，使内压增高，电解液减少，电池寿命缩短。

三、阀控密封蓄电池组的运行及维护

（一）阀控密封蓄电池的运行方式及监视

蓄电池组在正常运行中以浮充方式运行，浮充电压值在环境温度25℃时，宜控制在2.23-2.28V/单体。均衡充电电压值宜控制在2.30-2.35V/单体。在运行中主要监视蓄电池组的端电压值，单体电压值，浮充电流值，蓄电池室温度，蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。

（二）蓄电池组的充放电维护

常用的正常充电法有：恒流充电法、恒压充电法和分级定流充电法等。

1.恒流限压充电

先以恒流方式进行充电，当蓄电池组端电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，至到充电完毕。

采用恒流充电法时，充电电流始终保持不变。在充电过程中，蓄电池的端电压逐渐升高，为了保持充电电流稳定不变，外电源的电压必须逐渐升高。采用这种方法，充电时间较短，但是由于充电末期，大部分充电电流都用来电解水，所以蓄电池中将产生大量的气泡。这样不仅浪费了电能，而且还会使极板上的活性物质脱落，因此这种方法较少采用。

2.恒压充电

采用恒压充电法时，外电源的电压保持恒定。在整个充电过程中，由于电源电压保持不变，所以刚充电时，充电电流相当大，随着蓄电池端电压不断升高，充电电流逐渐减小。因此，采用这种充电方法时，可以避免蓄电池过量充电，但是由于充电初期，充电电流过大，所以也有可能损坏极板。

3.分级定流充电法

目前比较常用的正常充电法是分级定流充电法。采用这种充电法时，充电过程一般分为两个阶段：第一个阶段用I10电流充电，通常需要6-7小时，单只蓄电池的端电压可上升到2.4V。第二阶段用I20电流充电，直到端电压为2.6-2.8V连续两小时稳定不变为止，这一阶段约需要14-17小时。

4.运行中的补充充电

阀控密封铅酸蓄电池在运行中，因浮充电流调整不当，补偿不了阀控密封铅酸蓄电池的自放电、爬电、漏电而造成的蓄电池容量亏损，根据需要设定时间（一般为3个月）充电装置将自动或手动进行一次恒流限压充电恒压充电浮充电的充电过程，使蓄电池组随时具有满容量状态，确保直流电源运行的安全可靠。

（三）阀控密封铅酸蓄电池的核对性放电

长期浮充电方式运行的防酸蓄电池，极板表面将逐渐生产硫酸铅结晶体（一般称之为“硫化”），堵塞极板的微孔，阻碍电解液的渗透，从而增大了蓄电池的内电阻，降低了极板中活性物质的作用，蓄电池容量大为下降。只有通过核对性放电，可使蓄电池得到活化，容量得到恢复，使用寿命延长，才能判断内部是否失水或干裂，确保通信电源系统的安全运行。

1.通信直流电源系统只有一组阀控密封铅酸蓄电池的核对性放电

通信-48V直流电源系统只有一组蓄电池组时，为了确保直流系统运行的安全可靠，蓄电池不能退出运行，也不能作全核对性放电，只能在充电机停用后，由蓄电池组向直流负载和放电电阻供电，用I10电流放出其额定容量的50%。在放电过程中，单体蓄电池电压还不能低于1.9V。放电后，应立即用I10电流进行恒流充电，当蓄电池组电压达到（2.30～2.33）V×N时转为恒压充电，当充电电流下降到0.1I10电流时，应转为浮充电运行，反复几次上述放电充电方式后，可认为蓄电池组得到了活化，容量得到了恢复。

2.通信直流电源系统有两组阀控密封铅酸蓄电池的核对性放电

通信-48V直流电源系统有两组蓄电池组时，则一组运行，另一组断开负荷，进行全核对性放电。放电电流为I10恒流。当单体电压为终止电压1.8V时，停止放电，隔1-2h后，再用1.0I10电流进行恒流限压充电恒压充电浮充电。放电过程中，记下蓄电池组的端电压，每个蓄电池端电压，电解液密度。若蓄电池组第一次核对性放电，就放出了额定容量，不再放电，充满容量后便可投入运行。若放充三次均达不到额定容量的80%，可判此组蓄电池使用年限已到，应尽快更换。

3.阀控密封铅酸蓄电池核对性放电周期

根据规程要求，新安装或大修中更换过电解液的阀控密封铅酸蓄电池组，应进行全核对性放电试验，以后每隔2-3年进行一次核对性放电；运行6年以上的阀控密封铅酸蓄电池组，每年进行一次核对性放电。

四、常见故障及处理

1.蓄电池外壳发生鼓胀变形现象

由于蓄电池充电电流过大，充电电压超过2.4V/单体；内部有短路、局部放电等造成温升超标；阀控失灵使电池不能实现高压排气，内部压力超标等因素都可能导致蓄电池外壳发生鼓胀变形现象。

当蓄电池外壳发生鼓胀变形现象时，可对其进行核对性放电，容量达不到额定容量的80%以上的应立即更换；在运行过程中减小充电电流，降低充电电压，检查安全阀体是否堵死。

2.浮充时，单体电池电压偏差大（大于平均值±0.05V）

蓄电池制造过程分散性大，存放时间长，没有按照规定补充电。

如是蓄电池质量问题，应更换不合格产品；如是存放问题，应按要求进行全容量反复充放2-3次，使蓄电池恢复容量，减小电压偏差值。

3.蓄电池外壳温度过高

充电电流大，充电电压高于规定值；蓄电池内部有短路、局部放电现象；螺栓连接不紧固，接头发热；充电机直流输出纹波系数超过1%等均可能造成蓄电池外壳温度过高。

当出现蓄电池外壳温度过高情况时，可降低充电电流，使充电电压保持规定值；或将发热接头清洁处理并紧固螺栓；或检查充电机，加热滤波装置，减小交流成分。

核电池范文第5篇

关键词：放射性同位素电池；非硅晶光伏板；弱光效用；光伏板

中图分类号：TL81 文献标识码：A 文章编号：2095-1302（2016）04-00-03

0 引 言

放射性同位素电池也称为核能电池，是一种将核能转换成电能的装置，同位素电池具有使用时间长、能量比大、环境影响小的特点，可使其适用于一些极端环境下对电力的需求。时至今日，同位素电池已被广泛运用于各领域中，如航天、海底、极地、洞穴等方面，同位素电池能够持续不间断的为电子设备提供稳定的电压。现有核能电池种类主要有放射性衰变物质温差发电类、热粒子发射核能电池类、P-N结同位素电池等。目前同位素电池还存在体积过大、成本过高、放射性污染风险等问题，这也是科技工作者们现在正努力解决的问题。

1 微型核电池设计思路具体方案

方案利用射线致荧光伏特效应机制实现，机制的作用过程是：首先利用射线作用于荧光物质激发荧光，然后再由荧光射入光电池中产生光生伏特效应并转换成电能输出。

具体实现过程为，由放射性物质衰变产生高能射线撞击荧光物质激发光。放射性物质和荧光物质均封装在高硼玻璃管中，可以使发光原件防油，防水，防腐蚀及适应温度变化。而辐射则被很好地屏蔽在管内，不会产生危害，稳定性良好，使用寿命长。

工作原理：放射性核素（危害小）荧光物质光能弱光性光伏板电能。

效果：核能电能。

1.1 发光原件结构

发光原件结构图如图1所示。放射性同位素装入高硼玻璃管中，玻璃管内壁涂有Y4-B1荧光粉（K-11荧光粉），厚度为0.1～0.15 mm，当射线照射到荧光粉时可以激发荧光物质使其产生荧光，Y4-B1荧光粉放出的光色是蓝色频（波长为454 nm），封装好的同位素成圆柱体，在圆柱体上端粘有一小块钕合金磁铁，以方便其取出与放入（使用电磁铁就可将其从导光模具中吸出或放入），方便及时更换重复使用。本实验采用的放射物质为氚气，氚辐射线能级较低，平均能量为5.7 keV，典型的Beta放射源对光壁内的荧光物质损害较小，氚光管不会对外界产生照射问题[1]，且半衰期较长为12.3年。体积为3 mm2×22.5 mm×3.14，管内氚气放射性活度为15 GBQ，单位造价便宜。管高为22.5 mm，外径为3 mm，管厚为0.19 mm；内壁荧光材料涂层为0.13 mm；钕合金磁铁为1mm×1mm×1 mm。

1.2 发光原件与光伏板结构

将同位素管以3×3阵列方式排列方向竖直插入导光树脂模具中，光伏板结构如图2所示。在模具外部使用光感原件五面密封，使用液态光学胶水（LOCA）粘接光导模件与光伏板，在模板上端由全反射镜面封盖，其中模具内部发光源的插入孔位半径为3.1 mm，比发光原件半径略大，可以方便的将发光原件取出放入，有利于电池整体重复利用。导光材料使用纯环氧树脂，一方面其具有高透光率，另一方面树脂材料具有吸收冲击力的效果，这种以透光树脂密封的表面层具有好的耐热性，且吸水率低，即使在潮湿的场合也不析出游离酸。因而防止电池组件在高湿度环境中因透光性随之下降所导致的性能退化[2]。这样既可以减少光能流失又可以提高整体电池的抗冲撞能力，使安全性进一步的提高。光导树脂模具宽为15 mm，长为15 mm，高为25 mm，预留给同位素棒的空洞直径为3.1 mm，没有封顶。

1.3 电池外部保护与电荷平衡

电池外部由铝合金外壳作为保护，如图3所示。铝合金外壳厚度为1 mm，外长为15.1 mm，外宽为15.1 mm，外高为25.1 mm。

由于该试验电池使用的放射性物质为Beta衰变方式的氚气，所发射的射线为高速电子随着时间的推移发光管内部自由电荷逐渐增加，为了平衡内部因同位素衰变产生的不平衡内外电荷，金属外壳与内部光感原件输出正极接通，以释放衰变过程中所产生的电子。其中，同位素不能使用能量级过高的放射性物质（活动过高的放射性元素），可以使用氚，镅等元素，因为其衰变产生的射线容易被屏蔽，氚衰变产生的Beta射线只能在空气中传播几厘米，且在此结构中大部分由荧光素部分吸收，少量由高硼玻璃管壁吸收，不会对外界产生辐射危险。镅是标准的阿尔法放射源，阿尔法射线穿透能力最弱，不能从管中逃逸出来，因此也可以用于此结构。但像钚、钴-60等元素却不能使用，因为其射线能量非常高，穿透力大，此结构不能安全屏蔽射线，过高的能量射线也会使感光元件受损。所以最理想的元素就是氚或镅。表1所列为用于微型核电池的纯β放射源[3，4]。

1.4 弱光效应光伏电池的选择

由于该设计中的辐射致光源光强强度较弱，所以考虑到光源强度弱的关系不能采用普通的晶硅或微晶硅类型的光伏板。在弱光条件下无法产生足够的电压来越过硅晶体的能量禁带，这就意味着晶硅型光伏板在此类弱光条件下无法产生电流，因此必须使用非晶硅型光伏电池，非晶硅具有生产技术工艺简单，适应性强，生产成本低的特点[4]。此类光伏电池吸收率较晶硅光伏电池大。即使在弱光条件下也可以产生电流，虽然晶硅型光伏电池在强光下效率很高，但在弱光下非晶硅型光伏板效率反而要高于晶硅型，不同光强效率对比如图4所示。

1.5 基本电路连接

五个光伏原件串联，其输出负极接外壳，由于输出电流小，若要驱动其他微电路需要初步储能，由UJT原件产生脉冲电流，蓄能脉冲整流输出如图5所示。蓄能脉冲整流输出结构简单、耐用，可用于有源电子标签，信号标等产品中。还可以运用到射频电子标签中，运用低功耗的射频发射技术在芯片 Chartered0.35 μmCMOS工艺流片上制造出超低功耗的电子标签，其电源电压范围为1.2～2 V，环形振荡器消耗的电流平均约为6.5 μA[5，6]。

2 新型核电池测试效果

2.1 电池输出数据测试

输出电压：九个同位素管下实测为1.042 76 V；输出电流测量：间接测量使其给一个4.7μF电容充电，在三十秒时电压可到达0.937 V，运用RC模型粗略计算其内阻R为59.72MΩ，电流为17.5 nA，输出功率为17.9 nW。

2.2 电池输出数据分析

通过制作小型核能电池，13.5 mm×34.9 mm×6 mm体积大小的核能电池就可以产生1.025 V的电压，17.5 nA的电流，用于微电子电路可产生功率17.9 nW。在实验过程中，九个同位素管下实测为1.042 76 V。随着氚衰变，输出电压也会下降，如果采用镅元素则电池在200多年后电压才会下降到出厂时的一半。

该设计使同位素电池的体积大大缩小，一个几nW的电池体积如瓶盖般大，同时本设计使用分离同位素的方法，有效减少了辐射溢出，输出电压为1.04 V，降低了成品电池的成本。利用新型sc14351光感原件或低价格的放射性同位素氚都可以降低成本。该同位素衰变体与发电装置之间相互隔离，衰变体是独立封存在单独的管子里，当衰变体需要更换时，大部分同位素电池在超过使用年限后都将按危险放射性废物处理，利用可更换的电池结构轻松取出和装入新的衰变体，使电池整体可以重复使用以减少浪费。

测试发现可以通过对放射源以及制作工艺的优化，提高能量转化效率，缩小体积，这说明应用上还需要进一步改善才能达到好的效果。

3 前期成果

3.1 前期成果

本文介绍的这种核能电池优点在于使用放射性低的元素氚、镅，使得研发变得安全、便宜，且没有了巨大的屏蔽装置，体积减小、重量减轻，可应用于微电子器件中。体积小是此同位素电池的一大亮点，同位素电池的输出功率与其体积成正比，一个几nW的电池体积如瓶盖一般大小，其次成本低，并且可重复使用，但同位素衰变减少后不能重复使用。本设计将同位素衰变体与发电装置之间相互隔离，衰变体独立封存在单独的管子里，当衰变体需要更换时，可轻松的取出并装入新的衰变体。

3.2 需改进部分

该电池目前的设计还有很大的改进空间，下一步将进行功率提升的改进，需要更多的稀有同位素，在光导模具中更紧密的组合产生更高的输出功率，测量与计算相关参数并且构架电池的数学模型。我们将设计一款运用此款电池工作的电子模块来作为商业市场调查的基础样品。

4 结 语

现阶段我们专注于电池整体框架的建立，并且基础工程模型已具有非常好的安全性，与此同时我们也进一步缩小设计使其体积达到13.5 mm×34.9 mm×6 mm，造价相对于现有核能电池要便宜许多，亦有望进入民用化市场。

参考文献

[1]杨海兰，戴军，侯雪莉.氚自发光标志牌轫致辐射特性的实验测定[J].辐射防护，2015（6）：381-384.

[2]片冈一郎，森隆弘，山田聪，等.透光树脂密封的太阳能电池组件：日本，CN 1107984 C[P].2012-04-11.

[3]郝少昌，卢振明，符晓铭，等.核电池材料及核电池的应用[J].原子核物理评论，2006， 23（3）：353-358.

[4]周庆明，吴忠明，何威，等.一种非晶硅光电池的制造方法：中国，CN 1741288 A[P].2006.