発変電所などに使用される直流電源 - 目指せ！電気主任技術者～解説ノート～

発変電所などに使用される直流電源は，系統に事故が発生したときも含めて，開閉器や保護制御装置を動作させる電源であり，蓄電池が多く採用されている。

蓄電池としては，充・放電を繰り返すことができる鉛電池やアルカリ電池が使用されている。

蓄電池の容量は，充電された状態から，ある一定の電流で放電されたとき，規定の放電終止電圧になるまで出し得る電気量をいう。蓄電池の容量を決めるときには，放電電流の大きさとそれに対応する放電時間を想定する必要がある。

蓄電池の容量などの決定に当たって考慮すべきこととして，以下のことが挙げられる。

鉛蓄電池は 1859 年，フランスのプランテの発明による二次電池で，150 年以上の歴史をもち，自動車の始動用を始め，多くのところで利用されている。

鉛蓄電池は正極活物質に二酸化鉛，負極活物質に鉛，電解質に硫酸水溶液を用い，電極反応は以下の式で表される。

PbO₂ + 2H₂SO₄ + Pb → PbSO₄ + 2H₂O + PbSO₄

（正極）

PbO₂ + 3H+ HSO₄^- + 2e^- ↔ PbSO₄ + 2H₂O

（負極）

Pb + HSO₄^-- ↔ PbSO₄ + H⁺ + 2e^-

電解質の濃度は満充電時に約 30 % で，放電するのに伴って濃度は低くなる。

鉛蓄電池の電圧は水溶液を用いる電池として最も高く，公称電圧は 2.0 V である。

この電圧は水の理論分解電圧よりも高く，自己放電が大きいことの一つの理由となっている。

鉛蓄電池の放電の状態を知るためには電池電圧を測る方法のほかに，電解液の比重を測る方法も利用されている。

この比重が小さいときには電池の放電が進んでいると判断できる。