Внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания.
4.2.5.1. Для расчета цепей автоматики и защиты аккумуляторных батарей ГОСТ Р МЭК 896-1-95 регламентирует такие характеристики аккумуляторов как их внутреннее сопротивление и ток короткого замыкания. Эти параметры определяются расчетным путем по установившимся значениям напряжения при разряде их токами достаточно большой величины (обычно равными 4С10 и 20С10) и должны приводиться в технической документации производителя. По этим данным может быть рассчитан такой выходной динамический параметр ЭПУ, как нестабильность выходного напряжения при скачкообразных изменениях тока нагрузки, включая режимы короткого замыкания в цепях нагрузки, поскольку в буферных ЭПУ выходное сопротивление установки в основном определяется внутренним сопротивлением аккумуляторной батареи.
ТРЕБОВАНИЯ К РАЗМЕЩЕНИЮ АККУМУЛЯТОРНЫХ БАТАРЕЙ
5.1. Настоящие требования разработаны с учетом положений действующих Правил устройства электроустановок (Гл. 4.4), Правил эксплуатации электроустановок потребителей (Гл. 2.10), СНиП 2.04.05-91 (п. 4.14 и Приложение 17), а также германского стандарта DIN VDE 0510 Часть 2.
5.2. Для размещения свинцово-кислотных аккумуляторных батарей могут использоваться следующие места:
а) выделенные специальные помещения в пределах здания объекта связи;
б) выделенные участки помещения для размещения оборудования связи;
в) батарейные шкафы и контейнеры, размещаемые как внутри зданий, так и вне их;
г) батарейные отсеки в составе оборудования связи.
5.3. Независимо от места размещения аккумуляторных батарей должны выполняться следующие общие требования.
5.3.1. Элементы батареи должны быть доступны для их текущего обслуживания и измерений.
5.3.2. Элементы батареи должны быть защищены от падения на них посторонних предметов, попадания жидкостей и загрязняющих веществ.
5.3.3. Батареи должны быть защищены от воздействия недопустимо низкой и высокой температуры окружающей среды, разница температуры элементов в составе батареи при эксплуатации не должна превышать 10 °С.
Внимание: Пониженная температура электролита в элементах снижает действующую емкость батареи при разряде и снижает способность восстановления емкости батареи при заряде. Слишком высокая температура электролита может повредить элементы. Длительная неоднородность температуры электролита в разных элементах ведет к ускоренной безвозвратной потере емкости батареи и к снижению ее срока службы.
5.3.4. При размещении батареи должны исключаться механические нагрузки на элементы, превышающие заданные значения для данного типа аккумуляторов согласно технической документации изготовителя.
5.3.5. Аккумуляторные батареи не следует размещать вблизи источников вибрации и тряски.
5.4. При размещении батареи в специально выделенном аккумуляторном помещении должны соблюдаться следующие требования.
5.4.1. Батарея должна быть расположена возможно ближе к зарядным устройствам и распределительному щиту постоянного тока.
5.4.2. Помещение должно быть изолировано от попаданий в него пыли, испарений и газа, а также от проникновения воды через перекрытие.
5.4.3. В аккумуляторном помещении должна исключаться повышенная влажность, приводящая к выпадению росы при снижении температуры воздуха до 10 °С.
5.4.4. Высота проходов для обслуживания батареи в помещении должна быть не менее 2 м.
5.4.5. Для снижения ущерба, вызванного возможной утечкой электролита при эксплуатации батареи, стеллажи для размещения батареи и пол помещения должны иметь кислотостойкое покрытие; должно исключаться возможное проникновение вылившегося электролита в соседние помещения.
5.4.6. Стены и потолок помещения должны быть окрашены кислотостойкой краской.
5.4.7. Все электрические цепи в помещении должны иметь кислотостойкую оболочку.
5.4.8. Для освещения помещения должны использоваться лампы накаливания, установленные во взрывозащищенную арматуру. Одна из ламп должна быть подключена к системе аварийного освещения.
5.4.9. Для исключения электростатических зарядов обслуживающего персонала покрытие пола должно обеспечивать сопротивление току утечки на землю не более 100 МОм.
5.4.10. Для вентиляции помещений аккумуляторных батарей должна быть выполнена естественная вытяжная вентиляция, которая должна обеспечивать не менее чем однократный обмен воздуха в час. Дополнительная вентиляция помещения должна быть выполнена в соответствии с требованиями к возможным режимам заряда батареи при эксплуатации с учетом особенностей данного типа аккумуляторов (см. Раздел 9).
5.4.11. Доступные для проникновения окна помещения должны быть оборудованы металлическими решетками или армированным сеткой стеклом; для окон необходимо применять матовое или покрытое белой клеевой краской стекло.
5.4.12. Помещение должно быть легко доступно для обслуживающего персонала.
5.4.13. В зданиях, оборудованных водопроводом, вблизи помещения аккумуляторной установки должны быть установлены водопроводный кран и раковина. При отсутствии в здании водопровода вблизи помещения аккумуляторной установки должен быть оборудован рукомойник.
5.4.14. Помещения аккумуляторных батарей допускается выполнять без естественного освещения. Допускается также размещение их в сухих подвальных помещениях.
5.4.15. Остальные требования должны соответствовать требованиям Главы 4.4 Правил устройства электроустановок.
5.5. При размещении аккумуляторных батарей на выделенных участках помещения для размещения оборудования связи должны соблюдаться следующие условия.
5.5.1. Батарея должна быть расположена возможно ближе к зарядным устройствам и распределительному щиту постоянного тока.
5.5.2. Выделенный участок помещения должен быть изолирован от попаданий в него пыли, испарений и газа, а также от проникновения воды через перекрытие.
5.5.3. Для снижения ущерба, вызванного возможной утечкой электролита при эксплуатации батареи, стеллажи для размещения батареи и пол выделенного участка помещения должны иметь кислотостойкое покрытие; должно исключаться возможное проникновение вылившегося электролита на соседние участки помещения.
5.5.4. При использовании аккумуляторов открытого типа стены и потолок помещения, двери и оконные рамы должны быть окрашены кислотостойкой краской.
5.5.5. Все электрические цепи, имеющие соединения с батареей, должны иметь кислотостойкую оболочку.
5.5.6. При использовании аккумуляторов открытого типа для освещения помещения должны использоваться лампы накаливания, установленные во взрывозащищенную арматуру. Одна из ламп должна быть подключена к системе аварийного освещения.
5.5.7. Для исключения электростатических зарядов обслуживающего персонала покрытие пола на участке размещения батареи должно обеспечивать сопротивление току утечки на землю не более 100 МОм.
5.5.8. Для вентиляции помещения должна быть выполнена естественная вытяжная вентиляция, которая должна обеспечивать не менее чем однократный обмен воздуха в час.
5.5.9. Участок для размещения аккумуляторной батареи в помещении должен иметь ограждения, позволяющие доступ только для обслуживающего персонала.
5.5.10. В зданиях, оборудованных водопроводом, вблизи помещения, в котором установлена аккумуляторная батарея, должны быть установлены водопроводный кран и раковина. При отсутствии в здании водопровода вблизи помещения аккумуляторной установки должен быть оборудован рукомойник.
5.6. Установка свинцово-кислотных батарей в отдельных аккумуляторных помещениях должна предусматривать следующее.
5.6.1. Элементы или моноблоки, составляющие батарею, должны быть установлены на стеллажи компактно с соблюдением требований технических условий на стеллажи.
5.6.2. Элементы и моноблоки, баки которых изготовлены из пластмассы SAN (полистирол-акрило-нитрил) или ABC (акрилонитрил-бутадиен-стирол), могут устанавливаться на неметаллические стеллажи без изолирующих прокладок (поддонов).
5.6.3. Металлические стеллажи должны иметь изолирующее покрытие; в противном случае элементы и моноблоки должны устанавливаться на такие стеллажи с использованием поддонов или изолирующих прокладок.
5.6.4. Стеллажи должны быть изолированы от пола посредством изоляторов.
5.6.5. Стеллажи для аккумуляторных батарей напряжением не выше 48 В могут устанавливаться без изоляторов.
5.6.6. Элементы батареи должны размещаться так, чтобы открытых частей батареи, имеющих разность потенциалов более 110 В, нельзя было касаться одновременно; это требование выполняется, если расстояние между этими частями превышает 1,5 м, в противном случае все токоведущие части и соединения должны быть изолированы.
5.6.7. Зазор между токоведущими частями батареи, имеющими разность потенциалов более 24 В, должен быть не менее 10 мм, в противном случае должна использоваться соответствующая изоляция.
5.6.8. Проход между рядами батареи должен быть примерно равен полуторной глубине элементов, но не менее 0,8 м при одностороннем обслуживании; при двухстороннем обслуживании величина прохода должна составлять не менее 1 м.
5.6.9. Размещение батареи относительно отопительных приборов должно исключать местный нагрев элементов.
5.6.10. Подключение аккумуляторных батарей к электропитающей установке должно выполняться медными или алюминиевыми неизолированными шинами или кабелями с кислотостойкой изоляцией.
5.6.11. Соединения и ответвления шин и кабелей должны выполняться, как правило, с помощью болтов (за исключением мест присоединения шин и кабелей к элементам со сварным соединением). Места присоединения шин и кабелей к элементам с болтовым соединением должны облуживаться.
5.6.12. Электрические соединения от выводной плиты из аккумуляторного помещения до коммутационных аппаратов и распределительного щита постоянного тока должны выполняться кабелями или неизолированными шинами.
5.6.13. Неизолированные проводники должны быть дважды окрашены кислотостойкой краской по всей длине, за исключением мест соединения шин, присоединения к элементам и других соединений; неокрашенные места должны быть смазаны техническим вазелином.
5.6.14. Расстояние между соседними неизолированными шинами должно определяться расчетом на динамическую стойкость; указанное расстояние, а также расстояние от шин до частей помещения и других заземленных частей должно быть в свету не менее 50 мм
5.6.15. Шины должны прокладываться на изоляторах и закрепляться на них шинодержателями.
5.6.16. Пролет между опорными точками шин должен быть не более 2 м. Изоляторы, их арматура, детали для крепления шин и поддерживающие конструкции должны быть электрически и механически стойкими против длительного воздействия паров электролита. Заземление поддерживающих конструкций не требуется.
5.7. Размещение аккумуляторных батарей в шкафах и отсеках с электрооборудованием должно выполняться с соблюдением следующих требований.
5.7.1. Батарейные шкафы и отсеки должны быть защищены от повреждения электролитом в случае его утечки кислотостойким покрытием.
5.7.2. Должен быть исключен дополнительный нагрев элементов батареи теплом, выделяемым смежным с местом размещения батареи оборудованием.
5.7.3. Батарейные шкафы и отсеки должны быть оборудованы вентиляционными отверстиями для удаления выделившихся из элементов батареи газов. Количество и площадь вентиляционных отверстий должны быть не менее рассчитанных (см. Раздел 6).
5.7.4. Максимальная мощность, потребляемая от ЭПУ батареей при заряде, (без применения принудительной приточно-вытяжной вентиляции), не должна превышать 3 кВт.
5.8. Установка свинцово-кислотных батарей на выделенных участках помещений с электрооборудованием в шкафах и отсеках должна выполняться с учетом следующих требований.
5.8.1. В качестве элементов для комплектования батареи должны использоваться герметизированные аккумуляторы и моноблоки. На выделенных участках помещения допускается использование открытых типов аккумуляторов и моноблоков номинальной емкостью не более 200 А·ч с болтовым соединением.
5.8.2. Для восстановления емкости батареи должен использоваться только режим заряда по графику UI при стабилизации подзарядного напряжения.
5.8.3. Выпрямительные устройства, используемые для заряда, должны иметь защиту от повышения выходного напряжения, превышающего напряжение постоянного подзаряда батареи. Рекомендуется использование выпрямительных устройств, имеющих температурную компенсацию напряжения подзаряда батареи.
5.8.4. Элементы должны устанавливаться на полках шкафа или в отеках с учетом требований п.п. 5.6.6 и 5.6.7.
5.8.5. Для межрядных соединений и подключения батареи к электропитающей установке должны применяться кабели с кислотостойкой изоляцией, уложенные по стенкам шкафа (отсека) без образования петель.
5.9. Для предупреждения нежелательных последствий, вызванных неправомерными действиями обслуживающего персонала, и идентификации батарей в местах размещения аккумуляторных батарей должны быть вывешены соответствующие знаки и памятки.
5.9.1. На входной двери выделенного аккумуляторного помещения должны быть нанесена надпись «АККУМУЛЯТОРНАЯ» и вывешены запрещающие знаки безопасности 1.1, 1.2 и 1.3 по ГОСТ 12.4.026-76 («ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПОЛЬЗОВАНИЕ ОТКРЫТЫМ ОГНЕМ», «ЗАПРЕЩАЕТСЯ КУРИТЬ», «ВХОД ЗАПРЕЩЕН»).
5.9.2. На видном месте аккумуляторного помещения, шкафа или отсека должна быть вывешена памятка с указанием следующих данных:
• номинальное напряжение батареи;
• тип элементов или моноблоков и название изготовителя;
• номинальная емкость батареи,
• число элементов (моноблоков);
• содержание сурьмы в положительных электродах элементов (моноблоков);
• дата ввода батареи в эксплуатацию.
5.9.3. На входной двери помещения, в котором выделен участок для размещения аккумуляторной батареи, а также установлены шкафы или отсеки с аккумуляторными батареями, должны быть вывешены запрещающие знаки безопасности 1.1 и 1.2 по ГОСТ 12.4.026-76 («ЗАПРЕЩАЕТСЯ ПОЛЬЗОВАНИЕ ОТКРЫТЫМ ОГНЕМ», «ЗАПРЕЩАЕТСЯ КУРИТЬ»). Эти же знаки должны быть продублированы на передних панелях шкафов (отсеков), где установлены аккумуляторные батареи.
5.9.4. В дополнение к данным, указанным в п. 5.9.2, в памятке рекомендуется приводить следующие сведения:
• номинальная плотность и уровень электролита (для открытых типов аккумуляторов);
• конечное значение напряжения батареи в конце разряда и допустимое напряжение разряда отдельных элементов в составе батареи при заданном режиме разряда;
• емкость или время разряда батареи расчетным током нагрузки потребителя;
• допустимый метод заряда аккумуляторной батареи и ему соответствующие значения ограничений.
5.10. При установке аккумуляторных батарей в сейсмоопасных районах должны быть приняты меры по усилению размещения аккумуляторов:
• использование стеллажей в сейсмостойком исполнении;
• установка стеллажей на единый «плавающий» фундамент,
• дополнительное крепление аккумуляторов на стеллажах согласно рекомендаций производителя;
• использование в качестве выводных токопроводов гибких кабелей или кабельных вставок в разрыв шинных токопроводов.
ТРЕБОВАНИЯ К ВЕНТИЛЯЦИИ АККУМУЛЯТОРНЫХ УСТАНОВОК
6.1. Необходимость применения вентиляции при эксплуатации установок свинцово-кислотных аккумуляторов обосновывается следующими положениями:
а) вследствие электролитического разложения воды в аккумуляторах (особенно в конце заряда или при длительном перезаряде) батарея производит смесь газообразных продуктов, основу которых составляют водород и кислород;
б) большое количество газов производится при напряжении заряда аккумуляторов, превышающем напряжение интенсивного газообразования;
в) выделение газов из аккумуляторов может продолжаться также на протяжении часа после отключения зарядного тока;
г) при электролизе воды количество электричества, равное 1 А·ч, приводит к разложению 0,34 г воды с образованием 0,42 л водорода и 0,21 л кислорода (при нормальном атмосферном давлении и температуре 0 °С);
д) при наличии источника воспламенения образовавшаяся водородно-воздушная смесь взрывается, если соотношение объема водорода в этой смеси превысит минимальный предел взрыва - 4 %;
е) взрыв водородно-воздушной смеси предотвращается при ее рассредоточении естественной или принудительной вентиляцией в объеме размещения батареи до концентрации, меньшей минимального предела взрыва;
ж) указанное рассеивание не всегда может быть обеспечено вблизи вентиляционных отверстий или предохранительных клапанов аккумуляторов (на расстоянии до 0,5 м).
6.2. Помещения, контейнеры или шкафы, в которых размещены аккумуляторные батареи при эксплуатации, можно рассматривать с учетом вышеизложенного достаточно вентилируемыми, если ежечасный объем сменяемого воздуха в помещении удовлетворяет следующему уравнению:
Q = v·q·s·n·I, где:
Q - объем сменяемого (циркулирующего) воздуха, м3/ч;
v - коэффициент рассеивания водородно-воздушной смеси в объеме размещения батареи до концентрации, меньшей минимального предела взрыва,
q - объем производимого водорода, 0,42·10-3 м3/А·ч;
s - производственный запас, принимается равным 5 (для подземного размещения батареи принимается равным 10);
n- число элементов (аккумуляторов) в батарее;
I- ток, расходуемый при заряде на производство водорода, А.
С учетом конкретных значений коэффициентов v, q и s уравнение принимает упрощенный вид
Q = 0,05·I м3/ч.
Значение тока I зависит от режима работы электропитающей установки и количества сурьмы в решетках положительных электродов аккумуляторов, примененных для комплектования батареи. Для аккумуляторов, положительные электроды которых содержат количество сурьмы, превышающее 3 %, значения тока определяются по табл. 6.1.
Таблица 6.1
Режим работы батареи | Режим заряда | Ток, I, на 100 А·ч номинальной емкости батареи |
1. Режим длительного подзаряда, покрытие пиковых нагрузок | Заряд по графику IU до напряжения 2,23 В/эл | 1 А |
2. Буферная работа | Заряд по графику IU до напряжения 2,4 В/эл | 2 А |
3. Формирование батареи, уравнительные заряды | Заряд по графику I при напряжении более 2,4 В/эл | 5 А |
Примечание: для первого режима допустимы не чаще 1 раза в месяц заряды по графику IU до напряжения 2,35 В/эл.
Для аккумуляторов, положительные электроды которых содержат менее 3 % сурьмы, значения тока для режимов работы по п.п. 1 и 2 табл. 6.1 при расчете объема сменяемого воздуха в час уменьшаются в два раза.
При комплектации батареи каталитическими пробками или при использовании герметизированных аккумуляторов (с внутренней рекомбинацией кислорода) значения тока для расчета вентиляции для режимов работы по п.п. 1 и 2 табл. 1 уменьшаются в 4 раза. При применении каталитических пробок их эффективность должна проверяться ежегодно (например, по расходу воды).
6.3. Места для размещения свинцово-кислотных аккумуляторных батарей, в том числе выделенные участки производственных помещений, шкафы, контейнеры и отсеки как правило должны обеспечивать условия взрывобезопасности и пожаробезопасности при их естественной вентиляции. Циркуляция воздуха в помещениях должна осуществляться через входные и выходные вентиляционные отверстия. Минимальную площадь сечения вентиляционных отверстий для смены рассчитанного по п. 6.2 объема воздуха без применения принудительной вентиляции определяют из условия:
S ≥ 28·Q см2, где:
Q - объем циркулирующего воздуха в м3/ч.
При этом минимальная скорость потока воздуха в вентиляционных отверстиях принимается равной 0,1 м/с.
6.4. Если невозможно обеспечить естественную смену воздуха через вентиляционные отверстия, должны быть оборудованы специальные каналы, имеющие на выходе возвышение над крышей здания не менее 2 м. Каналы не должны иметь связи с вытяжными каналами здания, дымоходами и с входными каналами систем кондиционирования.
6.5. Окна и форточки помещения могут рассматриваться как вентиляционные отверстия, если они остаются в течение всего процесса заряда открытыми при любых обстоятельствах.
6.6. Если естественной вентиляцией невозможно обеспечить рассчитанный объем смены воздуха, должна быть применена принудительная приточно-вытяжная вентиляция с достаточной производительностью.
6.7. Воздушный приток как при естественной, так и принудительной вентиляции должен быть чист, не содержать огнеопасных компонентов, направляться близко к полу и обдувать все элементы батареи. Отток воздуха из помещения должен обеспечиваться с возможно самой высокой части помещения на стороне, противоположной месту притока
6.8. Если свободный объем воздуха в помещении vсв превышает более чем в 2,5 раза расчетное значение минимального объема циркуляции Q, места воздушного притока и оттока могут оборудоваться на одной стороне помещения. Свободный объем воздуха vсв определяется из соотношения:
vсв = V - V1, где
• V - общий объем помещения;
• v1 - объем, занимаемый батареей и другим оборудованием в помещении.
6.9. Помещения для размещения батареи открытых аккумуляторов, для которых используются режимы заряда по пп. 2 и 3 табл. 6.1 с напряжениями, близкими или приближающимися к величине напряжения интенсивного газообразования, должны быть обязательно оборудованы приточно-вытяжной вентиляцией и тамбуром.
6.10. При необходимости применения для заряда батарей открытых аккумуляторов более интенсивного режима заряда, чем это предусмотрено проектной документацией, должны применяться дополнительные переносные вентиляционные устройства, обеспечивающие в совокупности необходимый минимальный воздухообмен.
6.11. Принудительная вентиляция при ускоренном заряде батареи повышенным напряжением должна быть включена в течение всего времени заряда. При этом в ЭПУ должна быть предусмотрена блокировка включения выпрямительных устройств в режиме ускоренного заряда батарей при выключенной принудительной вентиляции аккумуляторного помещения. Если заряд батареи ведется при напряжении, равном или превышающем напряжение интенсивного газообразования (равном или превышающем 2,4 В/эл) принудительная вентиляция должна продолжать работу по крайней мере 1 час после отключения батареи от заряда.
6.12. В рабочих помещениях, где необходимый воздухообмен может обеспечиваться естественной вентиляцией, аккумуляторные батареи могут быть размещены на огороженных выделенных участках, в шкафах или отсеках с питаемым оборудованием. Доступ к ним должен быть возможен только с применением инструмента (например, ключей, замковых механизмов и т.п.).
6.13. Рабочие помещения, на выделенных участках которых установлены аккумуляторные батареи (в том числе и в шкафах или отсеках), должны иметь свободный объем воздуха Vсв, по крайней мере в 2,5 раза превышающий необходимую расчетную величину воздухообмена Q. В противном случае над батареями должны быть установлены зонты и обеспечен принудительный отток воздуха в открытое пространство.
6.14. Если в помещении установлено несколько батарей, требуемый минимальный объем воздухообмена определяется как сумма минимальных объемов циркулирующего воздуха для каждой батареи.
6.15. При работах с аккумуляторными батареями, находящимися в режиме подзаряда (но не заряда) пользование инструментом и приборами, способными произвести искрообразование, допускается на расстоянии, превышающем 0,5 м от вентиляционных пробок или предохранительных клапанов элементов. Применяемые переносные лампы должны быть установлены во взрывобезопасную арматуру.
6.16. Если на батарее или вблизи нее необходимо проведение работ, связанных со сваркой, пайкой, использованием абразивного или другого оборудования, способного вызвать искрообразование, батарея должна быть отключена от электропитающей установки на все время проведения работ, а помещение перед началом работ должно быть искусственно проветрено в течение часа.
6.17. При работах с батареями необходимо также руководствоваться требованиями, изложенными в Разделе 13 настоящей Инструкции и в действующих Правилах эксплуатации электроустановок потребителей.