在电力系统发电企业中，运行中的发电机组遇到突发问题紧急停机或厂用电突然中断时，直流供电装置成为发电设备的备用电源和保护电源，他承担着为控制、调整、保护、自动装置及事故情况下的直流润滑油泵、照明等设备提供不间断的直流电力。直流供电设备包括电源充电设备及直流电源即蓄电池组，铅蓄电池是蓄能的核心设备。他能否被正确的使用及养护将直接影响到直流供电的出力与可靠运行。
1　电化学反应
1．1　原理
　　铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液、隔板、链条、壳体等到部分组成。正极板是棕褐色的二氧化铅（PbO2），负极板是灰色的绒状铅（Pb）。以一对极板为例，把正、负极各1片放入到标准电解液中（27％～37％的硫酸（H2SO4）水溶液），负极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅离子（Pb2＋）转移到电解液中，留下2个电子（2e－）在负极板上，其负电位为－0．1 V。正板上有少量二氧化铅（PbO2）渗入电解液中，其二价氧与水化合，使二氧化铅分子变成不稳定的氢氧化铅［Pb（OH）4］，氢氧化铅离解为（Pb4＋）和4个氢氧根（OH－），（Pb4＋）留在正极板上使正板带正电，其正电位为＋2．0 V，正负板形成静止电压Ej为：Ej＝2．0－（－0．1）＝2．1 V可见，一对极板充电后可产生2．1 V的电压，通过链条将每对极板串、并联，可获得所需的高电压和强电流。
1．2　放电过程
　　放电时，负极上的电子不断经外电路流向正极板上，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H＋）和硫酸根负离子（SO42－），在离子电场力的作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根离子到达正极板后与铅正离子结合成硫酸铅（PbSO4）。在正极板上四价铅与外电路流入的电子形成二价铅并立即与正极板附近的硫酸根结合成硫酸铅并附在正极板上。其放电过程化学反应为：
PbO2＋2H2SO4＋　Pb→PbSO4＋2H2O＋PbSO4
正极板 负极板 正极板 负极板
　　其放电过程电压与电解液密度见图1所示。
1．3　充电过程
　　充电时，铅蓄电池接入直流电源，当充电电源的端电压高于铅蓄电池电动势时，电流从铅蓄电池正极板流入，负极板流出（即电子e从正极经外电路流入负极）。负极板上也有少量的（PbSO4）溶于电解液中，产生（Pb2＋）和（SO42－），由于电流作用，使得沉附于负极板处的（Pb2＋）获得电子变成（Pb），正负极板上发生的化学反应正好与放电过程相反，其化学反应为：


其充电过程电压与电解液密度如图2所示。

　　由以上分析可得，铅蓄电池在放电时，电解液中的硫酸将逐渐减少而水逐渐增多，电解液相对密度下降；铅蓄电池在充电时，电解液中的硫酸将逐渐增多，而水将逐渐减少，电解液相对密度增加。因此，也可以通过测量电解液相对密度的方法来判断铅蓄电池的充放电程度。在充、放电时，电解液相对密度发生变化，主要是由于正极板处活性物质化学反应的结果，因此要求正极板处电解液的流动性要好，隔板的结构和安装应特别注意。铅蓄电池放电终了时，实际上只有少部分活性物质转变为硫酸铅（20％～30％）。因此，要提高供电能力，应设法提高极板的孔隙度，减小极板厚度以提高活性物质的利用率。
2　铅蓄电池的常见故障
2．1　外部故障
　　铅蓄电池由于使用不当，会出现各种故障，导致容量下降，缩短使用寿命。常见的外部故障主要有外壳裂损和封口腔破裂。当铅蓄电池外壳有裂损时，电解液会明显地向外渗漏，液面迅速降低，使极板露出并与空气发生氧化，造成严重的极板损坏。当封口腔破裂发生时，将在电池盖与外壳的接合处渗漏出电解液，同时还会由于外部的尘土侵人，使电解液变得严重脏污，使得端电压和容量明显下降。此外极板松动、接触不良或腐蚀和联条烧坏等都可导致电池的损坏。
2．2　内部故障
　　（1）极板活性物质脱落　当长时间大电流放电时可造成正极板活性物质的脱落，负极板活性物质脱落的主要原因是大电流过充电。过充电会引起水的电解，产生温度升高，析出大量的氢气和氧气，造成负极板活性物质松动，使负极板活性物质脱落。该故障使铅蓄电池容量下降，严重时就不能正常工作而报废。
　　（2）极板硫化　极板硫化指铅蓄电池长期亏电、电解液液面太低或相对密度过高，在使用过程中，极板上生成硫酸铅粗晶体（又称硫酸铅硬化）。这种大晶粒的硫酸铅很难在正常充电时溶解还原，他堵塞极板孔隙，使电解液渗入困难、容量下降。硬化的硫酸铅层导电性极差，使铅蓄电池内电阻显著增加，造成起动性能和充电性能下降。
　　（3）故障性电解液减少　由于外壳裂损或封口胶开裂、密封不严，或将加液孔经常敞开及盖拧得不紧所致。
　　（4）故障性自放电　自放电的原因主要是极板杂质太多，电解液中含有杂质、铅蓄电池极桩过脏、铅蓄电池盖上残留了电解液和尘垢，以及导线破损等。
（5）极板短路　由于铅蓄电池在异常运行和严重腐蚀下造成隔板断裂，使正、负极板局部短接，或者因电解液中混入的杂质太多或极板活性物质严重脱落下沉，使正、负极板下部短路。
3　保养与维护
　　为了使蓄电池经常处于完好状态，延长其使用寿命，应对蓄电池进行充分的保养与维护工作，观察铅蓄电池外壳有无电解液渗漏。经常检查铅蓄电池安装是否牢靠，连接线接头上与电桩的连接是否紧固。经常清除铅蓄电池盖上的灰尘泥土，擦去盖上的电解液；检查极板是否弯曲变化，各硫化活性物资是否脱落，疏通加液盖上的通气孔是否堵塞，清除极板上和电线接头上的氧化物并涂凡士林油。定期检查和调整电解液的相对密度及液面高度，应保证电解液高出隔板10～15 cm，每年对其密度化验，要求在15℃时相对密度应为1．23。经常检查铅蓄电池的放电程度，超过规定时应立即补充充电，采用浮冲电方式可补充自放电损失并能防止极板硫化。
4　铅蓄电池的其他种类
　　（1）免维护铅蓄电池　也叫MF铅蓄电池，是指在长期使用过程中无需加水和维护。免维护铅蓄电池在使用时失水量少、自放电小，荷电保持能力强。他的通气孔采用新型安全通气装置，这样的通气孔既可避免蓄电池内的硫酸气与外部火花直接接触而发生爆炸，又可借助催化剂把帮助排出的氢离子与氧离子结合成水再回到电池中去。

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