核电厂用10年铅酸蓄电性能分析

张杨　王春雷　李鑫

摘 要：作为核电厂用电系统中重要的一环，蓄电池组的运行工况直接影响核电安全及重要设备的可靠性。文章选取了在大亚湾核电站运行了10年的GFD（OPzS）-3000Ah蓄电池，对蓄电池性能进行了全面验证。

关键词：核电厂；蓄电池；寿命；性能

蓄电池组作为核电厂用电源的重要组成部分，在整个核电厂系统中发挥着重要作用。文章将对核电厂用10年铅酸蓄电池的电气性能进行分析，为长时间运行铅酸蓄电池组提供数据参考依据。

1 铅酸蓄电池原理及老化现象

铅酸蓄电池放电过程反应物，负极是海绵状铅，正极是多孔状二氧化铅，而两电极的产物都是硫酸铅和水。在理想状态下，充电过程两电极上的硫酸铅和水分别可恢复为原来的物质。依据双硫酸化理论，铅酸蓄电池平衡电极反应式为：

PbO2+2H2SO4+Pb→2PbSO4+2H2O

放电过程是蓄电池化学能转变为电能的过程，放电电流不变，蓄电池端电压逐渐下降。充电时，电能转化为化学能，充电电流不变时，蓄电池端电压逐渐升高。蓄电池放电时蓄电池的端电压U 的变化与蓄电池电势E、电流i、蓄电池内阻r 存在下列关系：

U=E-ir

根据W.H.Nernst理论，蓄电池端电压取决于其自身电势E及内阻r。影响其自身电势的因素不仅取决于电极中氧化和还原的本性，还取决于温度、气压等因素。蓄电池长时间运行和充放电次数增加，PbSO4 晶体会逐渐沉淀，导致SO42-浓度下降，影响电势。同时也会导致电解液浓度下降，增大内阻。

随着蓄电池组的运行，在蓄电池内部会逐渐产生一些不利于蓄电池性能的产物。在这些产物的共同作用下，蓄电池的容量、端电压都会下降。

2 GFD-3000蓄电池运行数据

GFD 系列固定型防酸式铅酸蓄电池，是沈阳东北蓄电池有限公司1985年从德国哈根公司引进技术和设备制造的定型产品本次选择的样本蓄电池，是大亚湾核电站2005 年采购且已运行10 年的GFD-3000 蓄电池，共选择6 只，这6只在整组中的编号为：31、50、55、58、107、108。

根据核安全的要求，每次燃料循环都需要对蓄电池组进行核对性充/放电试验。在为了直观的验证，我们选取了大亚湾电站6只GFD-3000Ah的蓄电池，查阅了中广核运行记录，记录了编号分别为31、50、55、58、107、108号核对性年度放电前的状态参数。

在2006年，我们选取了其中的50号电池3h 率容量试验放电过程进行了检测。温度20℃，保持蓄电池放电电流恒定在498A，放电过程检测记录：

每组蓄电池从2005年投运至今，每年以C3进行核对性放电，经历了10 次的充/放电，电池还保持在很好的转态。

2015年底，我们对GFD-3000整组108只电池进行了容量核对性试验，最大放电电流498A，实际放电190分钟，放电3 h 后，单只电压1.90 V，远高于要求。

3 结语

蓄电池是核电厂控制电源的生命线，文章统计了核电厂厂3000Ah的电池10年间的电池参数及容量情况。证明了沈阳东北蓄电池核级电池的可靠性。

参考文献

[1] 徐曼珍.新型蓄电池原理与应用[M].北京：人民邮电出版社，2005： 1-42.

[2] 荆波.秦山二期1、2# 机组核岛蓄电池组老化现象及分析[J].电源技术应用，2013（03）.

作者简介：张杨（1984- ），男，工程师。