蓄电池放电过程及影响

当铅蓄电池的正、负极板浸入电解液中时，在正、负极板间就会产生约2.1 V的静止电动势。此时若接入负载，在电动势的作用下，电流就会从蓄电池的正极经外电路流向蓄电池的负极，这一过程称为放电。蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。

放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。

从理论上讲，放电过程可以进行到极板上的活性物质被耗尽为止，但由于生成的PbSO4沉附于极板表面，阻碍电解液向活性物质内层渗透，使得内层活性物质因缺少电解液而不能参加反应，因此在使用中被称为放完电，蓄电池的活性物质利用率只有20%～30%。因此，采用薄型极板，增加极板的多孔性，可以提高活性物质的利用率，增大蓄电池的容量。蓄电池放电终了的特征是：

（1）单格电池电压降到放电终止电压。

（2）电解液密度降到最小许可值。

蓄电池的放电容量通常与放电电流和温度有关。

1.蓄电池放电容量与放电电流和温度的关系

1）蓄电池放电容量与放电电流的关系

放电终止电压与放电电流的大小有关。放电电流越大，允许的放电时间就越短，放电终止电压也越低。

2）蓄电池放电容量与温度的关系

蓄电池放电容量与温度的关系：温度降低，放电容量减少。

2.蓄电池放电方法

1）离线式放电法

这是一种将其中一组电池脱离系统的放电方式。将其中一组电池脱离系统后，一旦市电中断，系统备用电池供电时间明显缩短，而此时尚不清楚另一组在线电池是否存在质量问题，因此，这种放电方式事故风险性高。进行离线式放电时，注意以下几点。

（1）操作时应该提前启用发动机组，并确保发电机组、开关电源等设备能正常运行，保证安全。

（2）需要配备一台整组智能充电机，对该离线电池组先充电恢复后再并联回系统，以解决打火花问题。因为离线放电结束后的电池组与在线电池组间存在较大电压差，若操作不当将引起开关电源和在线电池组对离线放电后的电池组进行大电流充电，产生巨大火花，易发生安全事故。(www.xing528.com)

（3）操作时既要脱离电池组的正极，又要脱离电池组的负极，尤其是脱离电池组负极时需要特别小心，操作不当引起负极短路，将造成系统供电中断，导致通信事故的发生。

（4）这种方式是将电池通过假负载以热量形式消耗，既浪费电能，又影响机房设备运行环境，需要维护人员时刻守护以免高温引发事故。

2）在线评估式放电法

调整整流器输出电压至保护低压值（如46 V），使所有后备电池组直接对实际负荷进行放电至整流器输出电压保护设置值。由于现网系统设备绝大多数电池配置后备供电时间为1～41 h，放电电流增大时，应考虑电池组至设备供电回路压降及设备低压工作门限，以及保证系统供电安全。在线评估式放电其调整整流器输出电压不允许过低（如46 V），放电深度有限，对实际负载的放电时间掌握比较困难，评估电池容量难以准确，对电池性能测试有不确定因素存在，从而对于保持电池组活性这一放电测试目的难以达到预期效果。

如果两组电池都有失容或欠容、落后等质量问题，在其放电至整流器输出保护值的时间内，不易被维护人员及时发现，此时后备电池容量可能所剩无几，存在高风险。这种情况下，此放电方式比离线放电方式安全性更低。

由于放电深度有限，对于保持电池组的活性这一放电测试的目的无法达到，更为关键的是，在全容量放电的实践中，经常发现有些电池组在放电前期表现正常，但到中后期，有些落后电池才开始逐步暴露出来。这一部分落后单体，由于放电方式的深度不够而没有被发现。所以称此放电方式为在线评估式，它只能大致评估电池组性能，或检测此电池组可以放电至保护电压的时间长短，而无法进一步检查究竟能放电多长时间。

此外，采用这种放电方法时，组间电池放电电流不均衡。各组电池将根据自身情况自然分摊系统的负荷电流来放电。落后电池组内阻大，分摊电流小；健康电池组内阻低，分摊电流大。这就造成某些落后电池因放电电流不够大而无法暴露出来的现象，达不到通过放电进行性能质量检测的目的。

3）全在线放电技术

在中心机房，蓄电池必须定期进行容量测试。前面两种容量测试方法各有特点，又各有弊端。离线放电方法虽然可以达到蓄电池容量测试的目的，但是工作量太大，系统安全性偏低；在线评估式放电方法虽然工作量比较小，但是系统安全性低，达不到蓄电池容量测试的目的，潜在的安全隐患大。因此，可以采用一种全新的、科学的容量测试技术——全在线放电技术，以使电池放电容量测试达到预期的检测效果。这种电池放电维护操作简便安全，提高了维护工作效率，易得到有效的落实。

全在线放电技术指被测电池组通过串接电池组全在线放电测试。提升在线供电电压，以自动稳流或恒功率控制输出，使被测电池组对在线负载设备进行供电，实现被测电池组恒电流放电测试或恒功率放电测试，达到安全节能维护效果，系统技术原理图如图7-8所示。

图7-8　蓄电池全在线放电设备工作原理图

被测电池组的全在线放电原理是：在被测电池组的正极串联电池组全在线放电设备，使被测组电池所在支路的电压略高出整流器输出或另一组电池的电压，这样就能使该组电池对实际负荷进行放电。在放电过程中，被测电池组电压随着放电时间的变化（延长）而变化（逐渐下降），通过全在线放电设备进行自动电压补偿调整，保证被测电池组始终保持恒定的电流或恒定的功率进行放电。当电池组放电终止，电压、容量、时间和单体电压达到预期设置的放电门限值时，完成放电测试。这样就实现了该电池组在线放电测试目的和预期维护效果。

被测电池组放电测试结束后，电池组全在线放电设备自动进入充电程序，引导在线开关电源的整流输出。经过全在线放电测试设备的充电，等电位控制保护电路自动对被测放电的电池组进行限流充电，自动完成在线等电位连接。根据全在线放电测试设备系统提示操作要求，恢复系统的正常连接后，全在线放电测试设备退出服务。这就完成了蓄电池组全在线放电、充电恢复等电位正常连接全过程。另一组电池以同样的方式进行在线放电容量测试。

为了确保电池放电测试的安全性，电池组全在线放电设备在串联接入电池组正极时需要采用无缝连接方式。