劉希禹
[摘 要] 閥控鉛酸蓄電池需要維護(hù)測(cè)試和故障預(yù)測(cè)。通常采用的電池容量試驗(yàn)和通過(guò)監(jiān)測(cè)電池電壓預(yù)測(cè)單體電池故障的方法不是理想的方法。而利用電池內(nèi)阻預(yù)測(cè)單體電池故障是非常有效的,該方法可以替代電池容量試驗(yàn)方法。本文討論閥控鉛酸蓄電池故障機(jī)理,分析現(xiàn)行電池故障預(yù)測(cè)方法存在的問(wèn)題,介紹通過(guò)測(cè)量電池內(nèi)阻預(yù)測(cè)閥控鉛酸蓄電池故障的方法。
[關(guān)鍵詞] 閥控鉛酸蓄電池 電池監(jiān)控系統(tǒng) 電池內(nèi)阻 故障預(yù)測(cè)
1.引言
閥控鉛酸蓄電池(VRLA)在正常情況下無(wú)酸霧和氫、氧氣體排出,無(wú)需加水和測(cè)量電液比重,對(duì)機(jī)房無(wú)特殊要求,而且其功率密度較大,占用機(jī)房面積較小,因此,采用閥控鉛酸蓄電池,比傳統(tǒng)的淹沒(méi)式(或排氣式)鉛酸蓄電池投資少,且使用較方便,故很受用戶(hù)歡迎。
由于閱控鉛酸蓄電池是密封的,不易進(jìn)行傳統(tǒng)的維護(hù)工作,曾被誤稱(chēng)為免維護(hù)電池。因此,過(guò)去不少用戶(hù)不了解閥控鉛酸蓄電池維護(hù)測(cè)試的重要性以及怎樣進(jìn)行維護(hù)測(cè)試,故一般不掌握閥控鉛酸蓄電池的狀態(tài),往往在故障發(fā)生以后才知道蓄電池有問(wèn)題。當(dāng)前,閥控鉛酸蓄電池故障已對(duì)電信電源供電安全構(gòu)成或正在構(gòu)成重大威脅,有關(guān)方面對(duì)此應(yīng)給予足夠的重視。在這種情況下,加強(qiáng)閥控鉛酸蓄電池維護(hù)測(cè)試和故障預(yù)測(cè)是極為重要的。
閥控鉛酸蓄電池故障預(yù)測(cè)是一個(gè)非常復(fù)雜的問(wèn)題,也是當(dāng)前國(guó)內(nèi)外正在探討的問(wèn)題。
2.閥控鉛酸蓄電池的主要故障機(jī)理
2.1內(nèi)部熱量的產(chǎn)生和熱失控現(xiàn)象
蓄電池的壽命和性能與電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量密切相關(guān),電池內(nèi)部的熱源是電池內(nèi)部的功率損耗,在浮充工作時(shí),電池內(nèi)部的功率損耗可以簡(jiǎn)單地看作是浮充電壓和浮充電流的乘積。在氧再化合反應(yīng)中,浮充電流會(huì)增大因而產(chǎn)生較多的熱量。在恒壓充電時(shí),浮充電流隨溫度上升而增大,增大了的浮充電流又會(huì)產(chǎn)生更多的熱量,從而使溫度進(jìn)一步上升。如果電池內(nèi)部熱量產(chǎn)生的速率超過(guò)蓄電池在一定的環(huán)境條件下散熱的能力,蓄電池溫度將會(huì)持續(xù)上升,以至使電池的塑料殼子變軟,最后導(dǎo)致塑料殼子破裂或熔化。這就是所謂熱失控。所以閥控鉛酸蓄電池進(jìn)行恒壓充電時(shí),對(duì)充電電壓進(jìn)行負(fù)的溫度補(bǔ)償是非常重要的。
2.2正極板柵的腐蝕
閥控鉛酸蓄電池正極板柵合金可選擇為鋁一鈣一錫、鉛一踢、鉛一銻一銅、鉛一鋸一錫等合金。這些合金都會(huì)被腐蝕。在腐蝕過(guò)程中,鉛被轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U,二氧化鋁的體積比鉛大37%,因此引起正極板柵變形和伸長(zhǎng),這種變形稱(chēng)為正極板柵增長(zhǎng)。正極板柵增長(zhǎng)會(huì)使板柵與有效物質(zhì)的接觸面積減少,因而導(dǎo)致容量的下降。當(dāng)正極板柵增長(zhǎng)達(dá)到4%-7%時(shí),板柵將會(huì)斷裂,容量將完全損失。
正極板柵腐蝕的速度隨著溫度、充電電壓和電解液酸濃度的上升而增高。溫度每升高10攝氏度腐蝕速度增加一倍。
2.3負(fù)極板連接條的腐蝕
負(fù)極板極耳和連接條(匯流條)表面的化學(xué)腐蝕是由于氧氣再化合反應(yīng)和電解液中的硫酸鹽雜質(zhì)引起的。負(fù)極板連接條的腐蝕速度與負(fù)極板連接條的耐腐蝕力有關(guān),當(dāng)負(fù)極板連接條合金有不良雜質(zhì)或結(jié)晶顆粒粗大,腐蝕速度會(huì)顯著加快,形成災(zāi)難性腐蝕。
2.4電解液水分損失
閥控鉛酸蓄電池采用了氧再化合技術(shù),使電解液水分的損失降低到最小。但是,由于下列原因水分的損失(失水)是不可避免的:
·氧再化合效率達(dá)不到100%,有少量的紅、氧氣仍會(huì)通過(guò)安全閥排出電池。
·正極板柵的腐蝕的結(jié)果是正極板柵的鉛轉(zhuǎn)變成二氧化 鋁,所需要的氧原子來(lái)自電解液中的水,因此要消耗一定的水分。
·有時(shí)由于安全閥關(guān)閉的故障,大量的氫、氧氣會(huì)排出電池,導(dǎo)致電解液水分的損失。
·電解液中的水分會(huì)通過(guò)電池外殼蒸發(fā)。
閥控鉛酸蓄電池的水分損失是影響其壽命的重要原因之一,過(guò)量的水分損失稱(chēng)為“干枯”(dryout),“干枯”會(huì)導(dǎo)致電解液的減少和電池容量的損失。
2.5隔板收縮
閥控鉛酸蓄電池的隔板具有多孔結(jié)構(gòu)和很強(qiáng)的吸液能力,不但可以吸附電解液,而且可以保證氧氣的擴(kuò)散和再化合。隔板具有彈性,正確安裝的閥控鉛酸蓄電池,其隔板承受一定壓力而被壓縮,以使隔板與極板緊密接觸,為正、負(fù)極板間的離子流動(dòng)提供良好的通道。
閥控鉛酸蓄電池在長(zhǎng)期工作中,由于隔板與電液間的表面張力的相互作用,隔板的玻璃纖維分子會(huì)重新排列成緊湊的結(jié)構(gòu)致使隔板收縮、厚度變薄、失去彈性,隔板原來(lái)承受的壓力消失。因此致使隔板不能與極板完全接觸;正、負(fù)極板間的離子通道中出現(xiàn)絕緣區(qū),導(dǎo)致電池容量的減少。此外,因?yàn)榻^緣區(qū)的極板物質(zhì)目放電后不能有效地再充電,故電池性能將進(jìn)一步惡化。
3.預(yù)測(cè)電池故障的一般方法
閥控鉛酸蓄電池故障機(jī)理是非常復(fù)雜的,引起閥控鉛酸蓄電池早期故障的原因是多種多樣的,其中包括生產(chǎn)制造的缺陷、安裝操作的不當(dāng)、運(yùn)行條件和環(huán)境條件的惡劣等。
前面所述的極板腐蝕、電解液失水、隔板收縮和熱失控是最主要的故障機(jī)理。由前面的分析可知,閥控鉛酸蓄電池各種故障的結(jié)果都會(huì)影響電池的狀態(tài)。電池狀態(tài)包括充電狀態(tài)和“健康”狀態(tài)兩個(gè)方面,充電狀態(tài)是指電池可以實(shí)際放出的容量,“健康”狀態(tài)是對(duì)充電狀態(tài)的補(bǔ)充,說(shuō)明構(gòu)成電池的元件老化程度及其對(duì)電池性能的影響,以及現(xiàn)有電池容量在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)能否可靠地放出。只有處于滿充電的“健康”電池才能保證負(fù)載的不間斷供電。因此,檢查電池的充電狀態(tài)和“健康”狀態(tài)可以預(yù)測(cè)電池故障。預(yù)測(cè)電池故障的一般方法主要有:
3.1電池容量的測(cè)試
電池容量準(zhǔn)確測(cè)量的唯一方法是進(jìn)行放電試驗(yàn)(容量試驗(yàn)),用這種方法對(duì)包括閥控鉛酸蓄電池在內(nèi)的整個(gè)備用電源系統(tǒng)進(jìn)行全面地檢查,可以檢查出各單體電池和電池外部電路的任何故障,因此被公認(rèn)為是比較可靠的方法,但是由于下列原因重復(fù)進(jìn)行放電試驗(yàn)并不是理想的:
·費(fèi)時(shí)費(fèi)力;
·有一定的危險(xiǎn)性;
·需要專(zhuān)用測(cè)試設(shè)備,費(fèi)用較高;
·放電試驗(yàn)會(huì)加速電池老化,減少電池壽命;
·在放電試驗(yàn)期間及放電后的再充電期間,電池在緊急情 況下不能為負(fù)載供電;
·放電試驗(yàn)僅能給出試驗(yàn)時(shí)的電池容量和性能,不能預(yù)示將來(lái)的容量和性能;
因此,在可能由電池監(jiān)控替代的情況下,應(yīng)盡量避免頻繁的放電試驗(yàn)(特別是滿容量放電試驗(yàn)地根據(jù)IEEE1188-199拓標(biāo)準(zhǔn)建議,閥控鉛酸蓄電池滿容量放電試驗(yàn)除驗(yàn)收時(shí)進(jìn)行外,每年只需進(jìn)行一次。
電池監(jiān)控應(yīng)能給出電池充電狀態(tài)(容量)和“健康”狀況,確認(rèn)電池在要求的時(shí)間周期內(nèi)(不僅在現(xiàn)在而且在將來(lái))能可靠地為負(fù)載供電。電池監(jiān)控的最重要的內(nèi)容包括:
(1)電池充電狀態(tài):檢查和確認(rèn)電池組中每只電池都處于滿充電狀態(tài)。
(2)電池“健康”狀況:通過(guò)檢測(cè)的一些運(yùn)行參數(shù)間接地導(dǎo)出電池是否有故障。此外,為防止影響將來(lái)電池正常工作的有害的工作條件施加于電池,在異常工作條件(例如在高壓下浮充、深度放電和溫度過(guò)高等)出現(xiàn)時(shí),應(yīng)及時(shí)告警并切斷充電電流。
3.2電池“健康”狀況的檢測(cè)
目前采用的電池監(jiān)控系統(tǒng)主要是通過(guò)檢測(cè)單體電池或含有多個(gè)單體電池的組合單元電池(以下簡(jiǎn)稱(chēng)單元電池)的電壓判斷電池故障的。
(1)單體浮充電壓監(jiān)測(cè)
對(duì)于淹沒(méi)式(排氣式)鉛酸蓄電池,通過(guò)監(jiān)測(cè)單體電池浮充電壓檢查電池故障是非常有效的。例如,假如電池組中有些單體電池電壓偏移超出允許極限(一般為平均單體電池電壓±50mV),這可能是由于電池沒(méi)有正常充電或電池有故障引起的。在這種情況下,一般需將這組電池浮充2周,然后再測(cè)量單體(單元)電池電壓。第二次電壓測(cè)量可能有兩種不同的結(jié)果,處理方法也不相同:
·所有單體電池電壓均在允許的范圍內(nèi),這表示所有單體電池均正常。說(shuō)明第一次測(cè)量時(shí)有的單體電池電壓偏移 較大是由于當(dāng)時(shí)未處于滿充電狀態(tài)。
·情況未變,原來(lái)電壓偏低的電池現(xiàn)在電壓仍然偏低。這表示這個(gè)電池有故障,應(yīng)進(jìn)一步檢查其電解液比重,如果比重降低了,則應(yīng)更換這個(gè)電池。
淹沒(méi)式鉛酸蓄電池如果按照上述方法定期檢查浮充電壓.一般可以及時(shí)檢查出故障電池。因此平時(shí)可以不進(jìn)行放電試驗(yàn)。僅在電池接近壽命終止時(shí)才需要進(jìn)行放電試驗(yàn)。
這種方法已經(jīng)用于閥控鉛酸電池的故障檢測(cè)。然而,由于鬧控鉛酸電池的浮充電壓和電流的關(guān)系受內(nèi)部氧再化合的影響,單體電池浮充電壓的偏移比淹沒(méi)式鉛酸蓄電池的大,而且偏移量的變化范圍也大,故試驗(yàn)的結(jié)果不那么明顯。此外,閥控鉛酸蓄電池不能提供電解液比重的參考數(shù)據(jù),所以,通過(guò)浮充電壓進(jìn)行閥控鉛酸電池的故障檢測(cè)時(shí),檢測(cè)結(jié)果存在一定的誤差。甚至有“浮充電壓正常但放電時(shí)出現(xiàn)嚴(yán)重故障”的情況。為了準(zhǔn)確地掌握閥控鉛酸電池的狀態(tài),檢測(cè)浮充電壓,放電試驗(yàn)還是必要的。在放電試驗(yàn)時(shí),結(jié)合放電電壓的檢測(cè),可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出故障電池。
(2)單體(單元)電池放電電壓監(jiān)測(cè)
監(jiān)測(cè)單體(單元)電池放電時(shí)的電壓變化,是檢測(cè)閥控鉛酸電池的故障的一種有效方法。因?yàn)閱误w電池放電時(shí)下降的速度與電池的“健康”狀況有關(guān),故障電池的電壓下降得比正常電池快得多。據(jù)此可以檢查出故障電池。這種方法檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,但必須與放電試驗(yàn)結(jié)合進(jìn)行。更重要的是,這種試驗(yàn)必須在市電正常時(shí)帶假負(fù)載或在有整流器支持的情況下帶真負(fù)載放電。在市電停電時(shí)電池帶真負(fù)載放電過(guò)程中,雖然也能檢出故障電池,但檢出故障電池時(shí)已對(duì)供電系統(tǒng)造成嚴(yán)重影響,失去了故障預(yù)測(cè)的意義。因此需要較頻繁地進(jìn)行上述試驗(yàn)。
4.通過(guò)監(jiān)測(cè)單體(單元)電池內(nèi)阻預(yù)測(cè)電池故障
通過(guò)監(jiān)測(cè)單體(單元)電池內(nèi)阻預(yù)測(cè)電池故障是一個(gè)可以替代頻繁放電試驗(yàn)的非?煽康姆椒āP枰f(shuō)明的是:?jiǎn)误w電池的內(nèi)阻與其容量有關(guān),因此可以用來(lái)檢測(cè)電池放電時(shí)的性能;單體電池的內(nèi)阻與其容量的關(guān)系不是線性的,因此單體電池的內(nèi)阻不能用來(lái)直接表示電池準(zhǔn)確的容量,但可以作為電池性能好壞的指示信號(hào)。大量實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,如果單體電池的內(nèi)阻增加超過(guò)某個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),這個(gè)電池就不能放出應(yīng)有的容量了。據(jù)此可以檢查出故障電池。
4.1電池內(nèi)阻的測(cè)量
電池內(nèi)阻可以采用交流法或直流法測(cè)量。
用交流法測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí),將一個(gè)交流測(cè)試信號(hào)加在電池上,然后測(cè)量流過(guò)電池的電流(I)和該電流在電池兩端產(chǎn)生的交流電壓降(V),由此可以導(dǎo)出阻抗見(jiàn)(V/I)。由于交流信號(hào)頻率一般都選擇得可以忽略電容的影響,測(cè)得的數(shù)據(jù)實(shí)際上就是電阻。交流法的缺點(diǎn)是易受充電器紋波和其它噪聲源的影響。但是如果選擇適當(dāng)?shù)臏y(cè)試頻率,并采用有效的濾波器,還是可以避免電源紋波和其它噪聲的影響的。交流法的優(yōu)點(diǎn)是不需要電池放電,可以方便地進(jìn)行反復(fù)測(cè)量。用直流法測(cè)量電池內(nèi)阻時(shí),電池需瞬時(shí)放電,然后測(cè)量電池端電壓在放電過(guò)程中的瞬時(shí)變化和放電電流值,據(jù)此導(dǎo)出阻抗值。
4.2電池內(nèi)阻和電池故障機(jī)理
參考“閥控鉛酸蓄電池的主要故障機(jī)理”的討論和進(jìn)一步分析,很容易得出閥控鉛酸蓄電池的主要故障機(jī)理與電池內(nèi)阻的關(guān)系。
(1)腐蝕
正極板柵和負(fù)極連接條的腐蝕都會(huì)使電池的金屬通道減少,金屬電阻尼增大,因此,電池內(nèi)阻增大。
(2)板柵增長(zhǎng)
板柵增長(zhǎng)與腐蝕和電池的老化有關(guān),板柵增長(zhǎng)會(huì)使有效物質(zhì)(涂膏)與板柵松動(dòng),同樣導(dǎo)致金屬電阻R增大,因此,電池內(nèi)阻增大。
(3)硫(酸鹽)化
由于一部分有效物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硫酸鉛,徐膏的電阻增大,因此電池內(nèi)阻增大。
(4)干枯
干枯是閥控鉛酸蓄電池所特有最嚴(yán)重的故障,干枯將使相鄰板柵間的導(dǎo)電通道電阻增大,最終將完全斷開(kāi)。
。5)生產(chǎn)制造的缺陷
電池制造方面的缺陷,例如焊接和涂膏等方面的問(wèn)題也會(huì)引起較高的金屬電阻和電池容量的下降。
以上分析表明,閥控鉛酸蓄電池的各類(lèi)故障部會(huì)引起電池內(nèi)阻的增加。因此,根據(jù)電池內(nèi)阻的變化可以檢測(cè)出影響電池性能的所有問(wèn)題。這些問(wèn)題可以分為金屬電阻和電化學(xué)電阻兩類(lèi)問(wèn)題。金屬電阻問(wèn)題不但可能引起電池容量的減少,還會(huì)造成電池端電壓迅速下降,甚至造成供電中斷,對(duì)電池性能的影響最嚴(yán)重。電化學(xué)電阻問(wèn)題也會(huì)使電池容量減少,但由于電化學(xué)電阻只占電池內(nèi)阻的一小部分,當(dāng)電化學(xué)電阻變得很大時(shí)才會(huì)顯著地影響電池性能。曲線1是具有100%容量的“健康”電池的放電曲線,放電開(kāi)始時(shí),由于放電電流在電池內(nèi)阻上產(chǎn)生壓降,電池端電壓從開(kāi)路電壓突然降低到較低的數(shù)值,接著經(jīng)歷了電壓衰減和恢復(fù)過(guò)程,穩(wěn)定后電壓緩慢下降。當(dāng)電壓下降到終止電壓時(shí),放出了100%的容量。曲線2是金屬電阻較高的同型號(hào)電池以相同放電率放電的放電曲線,曲線2從放電開(kāi)始就比曲線1低并一直持續(xù)到放電終止,圖中清楚地表明由于金屬電阻引起的電池容量的下降。曲線3是具有電化學(xué)電阻問(wèn)題的電池的放電曲線,在放電初期,由于電化學(xué)電阻引起的容量下降不那么明顯,隨著放電的繼續(xù),容量的下降就顯著增加。從圖中可以看出,無(wú)論存在金屬電阻問(wèn)題或電化學(xué)電阻問(wèn)題電池,當(dāng)其端電壓下降到終止電壓時(shí),放出的容量都沒(méi)有達(dá)到100%,電池內(nèi)阻和/或放電電流越大,電池的額定容量與實(shí)際容量的差值越大。
4.3電池老化和電池內(nèi)阻
電池內(nèi)阻的大小也表示電池老化的程度,電池老化過(guò)程與構(gòu)成電池的材料和部件在電池設(shè)計(jì)條件下?lián)p壞的速率有關(guān)。固定型閥控鉛酸蓄電池壽命都規(guī)定為在環(huán)境溫度25℃。浮充條件下的使用年限或以規(guī)定的放電深度放電的循環(huán)次數(shù)。電池進(jìn)人壽命終止的自然過(guò)程是非常緩慢的板柵和連接條的腐蝕、涂膏與極板結(jié)合的松動(dòng)以及電解液的干枯的過(guò)程。電池老化過(guò)程的標(biāo)志是電池內(nèi)阻的增加和電池容量的降低,當(dāng)電池的實(shí)際容量降低到額定容量的80%以下時(shí),其老化速度將迅速增加,電池就不能使用了,即電池壽命終止。電池壽命終止時(shí)的內(nèi)阻值一般比初始值增加25%左右,但有的也可能增加50%。
4.4電池溫度和電池內(nèi)阻
當(dāng)電池溫度升高時(shí),電解液的活動(dòng)加強(qiáng),故電池內(nèi)阻減少;當(dāng)電池溫度降低時(shí),電解液的活動(dòng)減弱,故電池內(nèi)阻增大。大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明,當(dāng)溫度較低時(shí)(25℃以下),電池內(nèi)阻隨溫度變化顯著;當(dāng)溫度較高時(shí)(25℃以上),電池內(nèi)阻隨溫度變化緩慢。
因此,如需要在標(biāo)準(zhǔn)溫度下的電池內(nèi)阻值,應(yīng)對(duì)測(cè)得的電池內(nèi)阻進(jìn)行溫度修正。
工作于浮充方式的閥控鉛酸蓄電池,溫度升高時(shí),由于內(nèi)阻的減小,其浮充電流增大,導(dǎo)電元件的腐蝕加劇,因而壽命減少。另一方面,當(dāng)溫度很低時(shí),由于內(nèi)阻的增大,電池就不能對(duì)負(fù)載放出能量。所以,閥控鉛酸蓄電池的溫度和環(huán)境溫度的監(jiān)測(cè)是十分必要的。還必須對(duì)充電電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償,以避免高溫下的過(guò)充和低溫下的欠充。
4.5電池充電狀態(tài)與電池內(nèi)阻
電地處于不同的充電狀態(tài)時(shí)其內(nèi)阻值不同,滿充電時(shí)內(nèi)阻最小,放電到終止電壓時(shí)內(nèi)阻最大。充電過(guò)程中內(nèi)阻逐漸減小放電過(guò)程中內(nèi)阻逐漸增大。故障電池充電時(shí)內(nèi)阻減小的速度較“健康”電池慢;放電時(shí)內(nèi)阻增大的速度較“健康”電池快。
4.6電池浮充電壓和電池內(nèi)阻
大量單體電池故障現(xiàn)象表明,單體電池故障時(shí),其內(nèi)阻增大,浮充電壓上升。但內(nèi)阻增大和充電壓上升不是同時(shí)發(fā)生的。內(nèi)阻增大發(fā)生在浮充電壓上升前很長(zhǎng)一段時(shí)間。當(dāng)內(nèi)阻增加值大于基準(zhǔn)值的60%以上時(shí),浮充電壓才開(kāi)始上升。電池內(nèi)阻從正常值變化到比基準(zhǔn)值大60%,一般要經(jīng)歷相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間(例如幾個(gè)月或更長(zhǎng))。如下文所述,內(nèi)阻增大25%就說(shuō)明電池已有嚴(yán)重故障,而此時(shí)浮充電壓仍保持正常狀態(tài)。由此可見(jiàn),利用內(nèi)阻檢測(cè)電池故障可以較早地發(fā)現(xiàn)電池故障,而通過(guò)浮充電壓檢測(cè)故障可能會(huì)出現(xiàn)誤差。
4.7閥控鉛酸蓄電池的維護(hù)測(cè)試要求和內(nèi)阻測(cè)試周期
根據(jù)IEEE-1188-1996,閥控鉛酸蓄電池的日常維護(hù)測(cè)試應(yīng)包括以下內(nèi)容:
(1)每月測(cè)系統(tǒng)授充電壓、充電電流、溫度并進(jìn)行電池外觀檢查。
(2)每季測(cè)系統(tǒng)浮充電壓、充電電流、溫度和單體電池內(nèi)阻并進(jìn)行電池外觀檢查。
(3)每半年測(cè)系統(tǒng)浮充電壓、充電電流、溫度、單體電池內(nèi)阻和單體電池電壓并進(jìn)行電池外觀檢查。
(4)每年和初始安裝時(shí)測(cè)系統(tǒng)浮充電壓、充電電流、溫度、單體電池內(nèi)阻、單體電池電壓和各單體電池之間連接電阻、整個(gè)電池組所有連接電阻并進(jìn)行電池外觀檢查。
該標(biāo)準(zhǔn)明確規(guī)定了單體電池內(nèi)阻測(cè)試應(yīng)至少每個(gè)季度進(jìn)行一次。這是因?yàn)殚y控鉛酸蓄電池既不能進(jìn)行電解液比重檢查又不能對(duì)電池內(nèi)部構(gòu)件進(jìn)行直觀檢查,需要進(jìn)行較頻繁的測(cè)試。
4.8根據(jù)電池內(nèi)阻判斷電池故障
(1)電池內(nèi)阻基準(zhǔn)值
電池內(nèi)阻基準(zhǔn)值是用來(lái)衡量電池內(nèi)阻變化的參考值。電池內(nèi)阻基準(zhǔn)值可以采用“初始值”或“平均值”。
“初始值”是在新電池安裝后驗(yàn)收時(shí)對(duì)每個(gè)單體(單元)電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量所得到的電池內(nèi)阻值。由于“初始值”是在一定的環(huán)境溫度下測(cè)得的,投入運(yùn)行的電池,其內(nèi)阻的測(cè)量也應(yīng)在相同溫度下進(jìn)行,以便與“初始值”比較。因此,“初始值”適用于溫度比較穩(wěn)定的應(yīng)用環(huán)境。
“平均值”是指進(jìn)行單體(單元)電池內(nèi)阻測(cè)量時(shí)電池組中所有單體(單元)電池的內(nèi)阻的平均值。衡量電池內(nèi)阻時(shí),如果將測(cè)得的每個(gè)單體(單元)電池內(nèi)阻與“平均值”相比較,得出的結(jié)果可以消除濕度對(duì)內(nèi)阻的影響。
(2)判斷電池故障的依據(jù)
根據(jù)前面關(guān)于影響電池內(nèi)阻的因素的討論可知,閥控鉛酸蓄電池除非在充放電時(shí),其內(nèi)阻的變化不是很快,故內(nèi)阻的增大可以反映電池容量和性能下降的程度。一般說(shuō)來(lái),當(dāng)單體(單元)電池浮充時(shí)的內(nèi)阻值比基準(zhǔn)值(“初始值”或“平均值”)增大25%以上時(shí),這個(gè)電池就可以判斷為故障電池。至于溫度對(duì)內(nèi)阻的影響,如果采用“平均值”作為比較的基準(zhǔn)是可以消除的。
(3)故障電池的處理
當(dāng)某個(gè)單體(單元)電池內(nèi)阻的數(shù)值預(yù)示該電池有潛在的故障時(shí),可以采取以下措施之一: ·檢查這個(gè)電池的連接,必要時(shí)擰緊連接螺絲。如果連接正常,單獨(dú)給這個(gè)電池充電。如果沒(méi)有改善,更換這個(gè)電池。
·對(duì)這個(gè)單體(單元)電池進(jìn)行容量試驗(yàn),再根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果 決定是否更換這個(gè)電池。如果其容量小于80%額定容量立即更換這個(gè)電池。否則還可以使用一段時(shí)間。
·對(duì)這個(gè)電池所在的整組電池進(jìn)行容量試驗(yàn),更換其中實(shí) 際容量小于80%額定容量的所有的電池。如果這組電池中有多個(gè)電池的容量達(dá)不到80%額定容量,也可考慮更 換整組電池。
究竟采取哪一種措施,取決于系統(tǒng)可靠性和經(jīng)濟(jì)方面的考慮。如果主要考慮可靠性,應(yīng)選擇第三種措施。第一種措施是最經(jīng)濟(jì)的處理措施,適用于較小的應(yīng)用系統(tǒng)以及采用短壽命的閥控鉛酸蓄電池的應(yīng)用系統(tǒng)。無(wú)論采用哪種措施,都可以在造成備用電源系統(tǒng)故障以前處理好故障電池,因而可以保證備用電源系統(tǒng)永遠(yuǎn)安全可靠地供電。