蓄电池在投入运行前,要进行初充电,初充电完成后即转入正常运行方式。正常运行方式分为充放电循环制、定期浮充电制和连续浮充电制。电力系统中均采用连续浮充电运行方式。事故放电后或发现电池不均衡时,需进行均衡充电或补充电。
1. 初充电
固定型铅酸蓄电池在投入系统运行前要进行初充电。充电初期电池端电压较低,电解液相对密度 (比重) 较小。尽管此时两极活性物质转化效率较高,但极板内比重高的电解液向孔隙外扩散仍较困难,因此,当电池端电压未达2.4V以前电池内电解液相对密度的变化仍不明显。当电池端电压达到2.4V后,由于气体析出使电解液得到充分搅拌,电解液相对密度变化才明显。初充电电压宜取2.70V。
初充电充入电量为其额定容量4倍即可。当充入电量到3倍额定容量时,电池的端电压及电解液相对密度的变化已不显著,过多的充入电量是无济于事的。过多地充入电量只起到将电解液中的水分分解成氢气和氧气的作用,并不增加储能装置的能量。
初充电采用定电流恒电压二阶段充电方式,同样具有耗电量少,充电电流利用率高且逸出的气体少的优点。
固定型铅酸蓄电池虽然在蓄电池厂内极板已经过化成 (所谓化成就是将极板上的活性物质经过电化学作用,使正极板上的活性物质变成棕色的三氧化铅,负极板上的活性物质变成灰色的绒状铅的一种工艺过程) 而带有电荷的,理论上只需充入电解液即可使用。但由于化成后的负极板在干燥过程中绒状铅易与空气中的氧化合生成一氧化铅把电放掉了,尤在潮湿空气中这种化合作用更为显著。所以,固定型铅酸蓄电池注入电解液后仍需要进行初充电才能投入运行。
阀控型密封电池是一种湿荷电电池,这种电池极板的化成时间长并经过特殊处理和严格工艺控制保持极板上电荷并且出厂前按一定量注入电解液,在使用前只需进行补充充电即可投入运行,而不需施加较高电压(如2.7V)进行初充电。
2. 均衡 (补充) 充电
所谓均衡充电,是为了消除蓄电池在使用过程中产生相对密度 (比重)、端电压等不均衡现象,防止进一步发展成落后电池,甚至反极性电池现象而进行的过充电措施。所谓补充充电是对事故放电后进行补充充电的措施。这里所述包含上述两充电方式。均衡充电一般采用定电流恒电压二阶段充电法。
均衡 (补充) 充电一般定期进行。对于浮充电运行的蓄电池通常一个季度进行一次,如遇下列情况之一,则应及时均衡(补充) 充电:
(1) 过量放电使电池端电压低于规定的放电终止电压。
(2) 放电后未及时进行充电。
(3) 长期充电不足。
(4) 用小电流长期间深度放电。
(5) 极板呈现不正常状态或有轻微硫化现象。
(6) 长期静置不用。
(7) 放电电量超过允许值等。
正常浮充运行方式下直流母线电压的稳定是至关重要的。因些,要求蓄电池的浮充电压维持不变。但从蓄电池固有特性来看,环境温度变化引起电解液温度变化,温度升高电解液导电率增大,在同一浮充电压下浮充电流也增加,反之就减小。另外,新旧电池的自放电率相差也较大,旧电池的自放电率约是新电池的2～3倍。这样,不变的浮充电压势必造成电池的过充或欠充,且欠充的几率大于过充。均衡 (补充) 充电是弥补浮充运行方式下蓄电池容量亏损的有效措施。
试验放电后,也需通过均衡(补充) 充电来补充电池容量和提高电池的电压。
以提高浮充电压取消定期均衡充电的方法并不可取,过高浮充电压会造成母线电压波动范围过大,加速电池极板腐蚀,降低蓄电池寿命。同时,蓄电池组中可能存在个别落后电池,长期不进行均充,会加速落后电池损坏,从而影响整个蓄电池组的电压稳定。因此,均衡 (补充) 充电是保证直流系统安全可靠运行所必需的运行方式之一。
3. 浮充充电
蓄电池和其他直流电源 (如硅整流充电装置、直流发电机组等) 并联供电的运行方式,称为浮充电运行方式。浮充电又分为定期浮充(半浮充)和连续浮充 (全浮充) 两种方式,电力系统中均采用全浮充电运行方式。采用这种运行方式时,其他直流电源一方面向直流负荷提供电源,一方面向蓄电池进行小电流补充电。在这种运行方式下,浮充电压和浮充电流的选择对蓄电池的使用寿命、对直流系统的安全可靠运行都具有十分重要的作用。
蓄电池的浮充电压与电池本身构造、电解液比重、温度和自放电率有关。持续过高的浮充电压会造成浮充电流增大而使蓄电池过充,使电解液过热、导电率增高、极板腐蚀、加速蓄电池寿命降低。对阀控型电池还会导致水的加速蒸发,而水损失有可能会导致电解液干涸进而使电池损坏。浮充电压过低,浮充电流也相应降低而弥补不了电池自放电损失的容量,电池容量下降,电解液导电率下降、内阻增大、两极活性物质中的硫酸盐增加、长期欠充最终也会导致电池损坏。
浮充电压的选择还与蓄电池个数和容量的选择、直流母线电压的波动范围等有关。