 |
ПОМЕЩЕНИЯ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
Необходима ли принудительная вентиляция?
Отставание существующих нормативных документов от уровня развития техники создает
множество проблем, с некоторыми из которых нашим читателям помогают разобраться
материалы рубрики «Вопрос-Ответ». Иногда проблемы, поднятые в вопросах и ответах,
становятся поводом к развернутым публикациям.
Так, Павел Антонович Шейко напоминает о необходимости внесения важных и давно назревших
корректировок в главу 4 ПУЭ 6-го изд., поскольку их отсутствие дорого обходится энергетикам.
Павел Шейко, инженер, г. Москва
В рубрике «Вопрос–Ответ» («Новости ЭлектроТехники» № 6(48)
2007, с. 84) Николай Шулаков задал вопрос о необходимости выполнения вентиляции в помещении, где установлена аккумуляторная батарея, все элементы которой имеют пробки рекомбинации, а зарядноподзарядный агрегат в режиме постоянного подзаряда и заряда поддерживает на каждом элементе напряжение не более 2,3 В.
Вопрос сопровождается предисловием, в котором говорится, что
на энергообъекты поставляются «…аккумуляторные батареи последнего поколения, а также предусматриваются меры, исключающие
образование взрывоопасных смесей при их эксплуатации». При этом
Н. Шулаков отмечает, что в соответствии с п. 4.4.40 ПУЭ 6-го изд. [1] в
период проведения формовки и контрольных перезарядов необходимо
предусмотреть применение стационарных или инвентарных устройств
принудительной приточно-вытяжной вентиляции.
Прежде чем анализировать ответ, данный в журнале, отмечу необоснованность замечания его авторов, что «указания главы 4.4 ПУЭ соответствуют уровню техники двадцатипятилетней давности».
«Аккумуляторные батареи последнего поколения», о которых идет
речь в вопросе, выпускаются уже более 20 лет. В последующие годы
происходила лишь их постоянная модернизация, направленная на
увеличение срока службы, улучшение разрядных характеристик и т.д.
Институты и заводы работали над оптимизацией процентного содержания легированных добавок в свинец, конструкций положительных
электродов, материалов для сепараторов, составов для приготовления активной массы и т. д. [2, 3].
Это относится как к аккумуляторам с жидким электролитом, снабженным фильтром-пробкой или пробкой рекомбинации, так и к герметизированным, в которых электролит находится в связанном виде (технология
GELL или технология АGM). Причем герметизированные аккумуляторы
снабжены специальным клапаном для сброса излишнего количества газа
и, следовательно, снижения давления в корпусе. Первоначально такой
аккумулятор назывался герметичным, но поскольку в нем невозможно
обеспечить полную рекомбинацию кислорода и водорода, выделяющихся при заряде, подзаряде и хранении, то его снабдили специальным
клапаном и назвали герметизированным.
ГЕРМЕТИЗИРОВАННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Основные задачи, которые ставились разработчиками герметизированного аккумулятора, заключались в уменьшении газовыделения и создании условий для рекомбинации газа внутри аккумулятора, возможности его установки в обычных производственных
помещениях с естественной вентиляцией и получении приемлемого
срока службы. Вместе с тем иммобилизированный (обезвоженный)
электролит, находящийся в аккумуляторе в виде геля, должен сохранять высокую электрическую проводимость серной кислоты.
Уменьшению газовыделения способствовали в том числе и жесткие
требования режима заряда и подзаряда, поиск требуемого сплава
для электродов и др.
Герметизированные аккумуляторы более чувствительны к окружающей температуре и напряжению на них в режиме заряда и подзаряда,
чем аккумуляторы с жидким электролитом (иногда в литературе по
химическим источникам тока их называют вентилируемыми). По этой причине заводы-изготовители рекомендуют для батарей, используе-
мых для работы в буферном режиме, напряжение заряда не более
2,3–2,4 В на элемент, а напряжение подзаряда соответственно не
более 2,23 В. При этом необходимо учитывать, что герметизированные
аккумуляторы выпускаются полностью заряженными.
Если теперь обратиться к [1], то в последнем предложении п. 4.4.2
и в п. 4.4.30 говорится, что герметизированные аккумуляторы могут
устанавливаться в общем производственном не взрыво- и не пожароопасном помещении.
При этом ссылки авторов ответа на Заключения ВНИИПО, сделанные
специалистами института более чем через 20 лет после выхода ПУЭ
6-го изд., подтверждают, что помещения, в которых устанавливаются
герметизированные аккумуляторы с внутренней рекомбинацией газов
или аккумуляторы, снабженные пробками рекомбинации, не относятся
к категории взрывоопасных и не требуют применения стационарных или
инвентарных устройств приточно-вытяжной вентиляции.
Необходимо обратить внимание и на следующее: в указанных Заключениях констатируется, что «при аварийных условиях эксплуатации
(заряд при напряжении заряда более 2,4 В на элемент) требуемая
производительность вентиляции не превышает 7,5 л/час на элемент,
что легко реализуется практически в любом помещении с использованием естественного воздухообмена». Также делается вывод, что
установка вентиляционного зонта не требуется.
ОТКРЫТЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ СК
Выполнение стационарной системы вентиляции в помещении
аккумуляторных батарей (АБ) при установке в них открытых аккумуляторов с жидким электролитом было просто необходимо согласно
требованиям взрывопожаробезопасности и санитарным нормам.
На энергообъектах ЕЭС СССР в основном применялись аккумуляторы типа СК открытого исполнения, которые выпускались Курским
аккумуляторным заводом. Электроды выходили с завода неформированными, и их формирование, как правило, проходило на месте
установки АБ. В соответствии с заводской инструкцией первый заряд проходил до напряжения 2,6–2,7 В на элемент, а также с учетом
конструкции аккумулятора (открытый) в помещении АБ требовалось
применение стационарной системы вентиляции. Концентрация паров
серной кислоты в помещении АБ была очень высокая, в него нельзя
было войти, предварительно не провентилировав.
По результатам исследований, выполненных в аккумуляторном
институте, Техническое управление по эксплуатации энергосистем
в решении № Э-1/65 от 05.05.1965 «О типовых схемах включения
аккумуляторных батарей подстанций и режимах их эксплуатации»
во вводной части сообщает, что «исследованиями, проведенными в
научно-исследовательском аккумуляторном институте, установлено,
что отечественные свинцово-кислотные аккумуляторы надежно заряжаются при напряжении 2,15 В на элемент без серьезных опасений
за сульфатацию пластин. Оптимальное напряжение заряда в этом
случае 2,35 В на элемент».
Таким образом, еще более 40 лет назад было определено оптимальное напряжение заряда даже для аккумуляторов открытого исполнения с электродами Планте.
ЗАКРЫТЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ СН
Открытые аккумуляторы СК сменил закрытый аккумулятор типа
СН, разработанный в ленинградском аккумуляторном институте
ВНИИАИ [4].
Серийный выпуск стационарных закрытых аккумуляторов типа СН,
снабженных фильтр-пробкой, был начат в 1982 г. В инструкции по эксплуатации батарей указывалось, что они должны эксплуатироваться
в режиме постоянного подзаряда при напряжении не выше 2,25 В на
элемент и при напряжении заряда не выше 2,35 В.
Большее напряжение заряда не рекомендовалось по целому
ряду причин. Это и снижение срока службы, и коробление пластин,
и т.д. При этом все аккумуляторы закрывались вентиляционными фильтр-пробками и могли устанавливаться в помещениях с
другими видами электротехнического оборудования. По своим
характеристикам аккумулятор не уступал продукции ведущих зарубежных фирм.
СУХОЗАРЯЖЕННЫЕ АККУМУЛЯТОРЫ
Уже многие годы зарубежные заводы выпускают аккумуляторы
либо залитые электролитом, либо сухозаряженные. В соответствии
с ГОСТ 15596-82 термин «сухозаряженный аккумулятор (батарея)»
означает, что после заливки аккумулятора электролитом он готов к
последующему разряду.
Согласно заводским инструкциям сухозаряженный аккумулятор
после заливки электролитом выдерживается определенное время,
ставится на подзаряд напряжением 2,23 В с последующим контрольным разрядом током 10-часового разряда, и он должен отдать не
менее 95% своей номинальной емкости.
ГРАНИЧНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ЗАРЯДА
Напряжение, при котором во время заряда аккумулятора начинается интенсивное газообразование и требуется применение
стационарных или инвентарных вентиляционных устройств, составляет более 2,4 В на элемент. Почему в ПУЭ 6-го изд. в качестве
граничной величины указывается напряжение 2,3 В на элемент,
сегодня сказать трудно.
Очевидно, это связано с тем, что в период, когда была написана
эта глава, в энергетике в основном применялись открытые аккумуляторы, а аккумуляторы закрытого исполнения с жидким электролитом
и снабженные фильтр-пробкой типа СН только начинали поступать
на энергообъекты. При этом для аккумуляторов типа СК на месте
установки требовалось, как уже указывалось выше, проведение формировочного заряда до 2,6–2,7 В на элемент, а при таком напряжении
идет интенсивное газовыделение. Естественно, что в этом случае
необходимо наличие приточно-вытяжной вентиляции.
ПУЭ: КОРРЕКТИРОВКА НАЗРЕЛА
В п. 7.2.1 немецкого стандарта DIN (VDE 0510, часть 2) указывается,
что помещения аккумуляторных батарей должны быть такими, чтобы
естественной вентиляции было достаточно, а скорость притока воздуха в вентиляционных отверстиях должна быть не менее 0,1 м/с.
При этом, если свободный объем воздуха помещения аккумуляторной батареи более в чем в 2,5 раза превышает количество (объем)
свежего воздуха для циркуляции Q = 0,05 • n • I м3/час, где n – количество элементов аккумуляторной батареи, а I – зарядный ток, то места
притока и оттока могут находиться на одной стороне помещения.
Причем величина зарядного тока при напряжении заряда не более
2,4 В на элемент составляет, как правило, примерно 1–2 А на каждые
100 А·ч. В заводских инструкциях приводятся номограммы, по которым и определяют ток заряда (подзаряда) для температур 20–40 ОС.
В заводской инструкции по эксплуатации также указаны наиболее
оптимальные (щадящие) методы (режимы) заряда.
При пересмотре главы 4.4 ПУЭ 6-го издания институт «Теплоэлектропроект» запросил концерн HAWKER GmbH о скорости выделения водорода для батарей типа ОpzS, GroE, Vb на емкости 100, 300, 600, 1000
и 1200 А·ч и их заряде напряжением до 2,4; 2,6; 2,7 В на элемент.
На основании полученной информации институтом были выполнены расчеты, которые показали, что максимальная концентрация
водорода в помещении АБ со свободным объемом воздуха 180 м3,
например, при установке в нем батареи емкостью 1200 А·ч и напряжении заряда не более 2,4 В на элемент, температуре электролита
+40 ОС концентрация водорода составляет около 0,1% при допустимой
0,4%. На основании этого, а также дополнительной информации, полученной от зарубежных фирм, производящих закрытые аккумуляторы
различной конструкции и типов, рабочая группа по пересмотру данной
главы ПУЭ согласилась с предложением изменить величину зарядного
напряжения с 2,3 до 2,4 В на элемент.
Однако против этого принципиального изменения возражают
специалисты ВНИИПО МВД России, и по этой причине скорректированный текст главы «Аккумуляторные установки» ПУЭ 7-го изд. не
согласован ими вплоть до настоящего времени.
Еще в 70-х годах прошлого столетия П.И. Устинов отмечал, что
многолетний зарубежный опыт эксплуатации закрытых аккумуляторов,
аналогичных СН, убедительно подтверждает возможность их установки
вне специальных помещений аккумуляторных батарей [5].
ВЫВОДЫ
Учитывая всё вышеизложенное, с рекомендацией авторов ответа,
что до выхода новых нормативных документов «отклонения (какие? –
П. Ш.) от указаний главы 4.4 ПУЭ должны согласовываться с соответствующими надзорными органами в индивидуальном порядке» нельзя
согласиться, поскольку звучит она необоснованно.
Сегодня нередки ситуации, когда, например, надзорные органы не
согласовывают рабочий проект по замене батареи типа СК на малообслуживаемую аккумуляторную батарею закрытого исполнения, несмотря на то что выполнены необходимые расчеты, подтверждающие,
что в помещении АБ достаточно естественной вентиляции, и даны
ссылки на нормативные документы РАО «ЕЭС России».
Чтобы исключить подобные ситуации, необходимо срочно выпустить документ, аналогичный DIN VDE 0510.
ЛИТЕРАТУРА
1. Правила устройства электроустановок. – 6-е изд. – 1986 г.
2. Свинцовые аккумуляторные батареи: Справочник. – СПб: Химиздат,
2004. – 117 с.
3. Современное состояние и перспектива развития научных исследований в области герметичного свинцового аккумулятора. – Москва:
Информэлектро, 1984.
4. Аккумуляторы СН и батарея 3СН-36. Техническое описание и инструкция по эксплуатации.
5. Устинов П.И. Монтаж стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов. – М.: Энергия, 1973. – 101 с.
| 
|
