核電廠用10年鉛酸蓄電性能分析

張楊　王春雷　李鑫

摘 要：作為核電廠用電系統(tǒng)中重要的一環(huán)，蓄電池組的運(yùn)行工況直接影響核電安全及重要設(shè)備的可靠性。文章選取了在大亞灣核電站運(yùn)行了10年的GFD（OPzS）-3000Ah蓄電池，對蓄電池性能進(jìn)行了全面驗證。

關(guān)鍵詞：核電廠；蓄電池；壽命；性能

蓄電池組作為核電廠用電源的重要組成部分，在整個核電廠系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用。文章將對核電廠用10年鉛酸蓄電池的電氣性能進(jìn)行分析，為長時間運(yùn)行鉛酸蓄電池組提供數(shù)據(jù)參考依據(jù)。

1 鉛酸蓄電池原理及老化現(xiàn)象

鉛酸蓄電池放電過程反應(yīng)物，負(fù)極是海綿狀鉛，正極是多孔狀二氧化鉛，而兩電極的產(chǎn)物都是硫酸鉛和水。在理想狀態(tài)下，充電過程兩電極上的硫酸鉛和水分別可恢復(fù)為原來的物質(zhì)。依據(jù)雙硫酸化理論，鉛酸蓄電池平衡電極反應(yīng)式為：

PbO2+2H2SO4+Pb→2PbSO4+2H2O

放電過程是蓄電池化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程，放電電流不變，蓄電池端電壓逐漸下降。充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，充電電流不變時，蓄電池端電壓逐漸升高。蓄電池放電時蓄電池的端電壓U 的變化與蓄電池電勢E、電流i、蓄電池內(nèi)阻r 存在下列關(guān)系：

U=E-ir

根據(jù)W.H.Nernst理論，蓄電池端電壓取決于其自身電勢E及內(nèi)阻r。影響其自身電勢的因素不僅取決于電極中氧化和還原的本性，還取決于溫度、氣壓等因素。蓄電池長時間運(yùn)行和充放電次數(shù)增加，PbSO4 晶體會逐漸沉淀，導(dǎo)致SO42-濃度下降，影響電勢。同時也會導(dǎo)致電解液濃度下降，增大內(nèi)阻。

隨著蓄電池組的運(yùn)行，在蓄電池內(nèi)部會逐漸產(chǎn)生一些不利于蓄電池性能的產(chǎn)物。在這些產(chǎn)物的共同作用下，蓄電池的容量、端電壓都會下降。

2 GFD-3000蓄電池運(yùn)行數(shù)據(jù)

GFD 系列固定型防酸式鉛酸蓄電池，是沈陽東北蓄電池有限公司1985年從德國哈根公司引進(jìn)技術(shù)和設(shè)備制造的定型產(chǎn)品本次選擇的樣本蓄電池，是大亞灣核電站2005 年采購且已運(yùn)行10 年的GFD-3000 蓄電池，共選擇6 只，這6只在整組中的編號為：31、50、55、58、107、108。

根據(jù)核安全的要求，每次燃料循環(huán)都需要對蓄電池組進(jìn)行核對性充/放電試驗。在為了直觀的驗證，我們選取了大亞灣電站6只GFD-3000Ah的蓄電池，查閱了中廣核運(yùn)行記錄，記錄了編號分別為31、50、55、58、107、108號核對性年度放電前的狀態(tài)參數(shù)。

在2006年，我們選取了其中的50號電池3h 率容量試驗放電過程進(jìn)行了檢測。溫度20℃，保持蓄電池放電電流恒定在498A，放電過程檢測記錄：

每組蓄電池從2005年投運(yùn)至今，每年以C3進(jìn)行核對性放電，經(jīng)歷了10 次的充/放電，電池還保持在很好的轉(zhuǎn)態(tài)。

2015年底，我們對GFD-3000整組108只電池進(jìn)行了容量核對性試驗，最大放電電流498A，實際放電190分鐘，放電3 h 后，單只電壓1.90 V，遠(yuǎn)高于要求。

3 結(jié)語

蓄電池是核電廠控制電源的生命線，文章統(tǒng)計了核電廠廠3000Ah的電池10年間的電池參數(shù)及容量情況。證明了沈陽東北蓄電池核級電池的可靠性。

參考文獻(xiàn)

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[2] 荊波.秦山二期1、2# 機(jī)組核島蓄電池組老化現(xiàn)象及分析[J].電源技術(shù)應(yīng)用，2013（03）.

作者簡介：張楊（1984- ），男，工程師。