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怎樣維護蓄電池
a .蓄電池在使用過程中 ,水分蒸發及充電時水的電解均會使液面降低 ,因此夏季每隔 5~6天 ,冬季每隔10~15天應檢查一次液面高度 ,并按需要加蒸餾水。除因泄漏造成的液面降低外 ,不允許添加電解液 ,否則電解液比重將高于1.300,以致縮短蓄電池的使用壽命。蓄電池液面應高出極板15mm ,液面過高易外溢 ,腐蝕周圍零件 ,還有可能使正、負極樁導通 ,引起自行放電 ;液面過低 ,極板上部容易露出液面,不但會使蓄電池容量降低 ,而且外露的極板會很快硫化。
b .使用中的蓄電池因工作狀況不同 ,常有充電不足現象(尤其是短途車輛)。出現下列情況之一時應進行補充充電 :
①電解液比重降至 1.200以下 ;
②冬季放電超過 25%;
③夏季放電超過 50%;
④燈光暗淡 ;
⑤起動無力。補充充電分兩個階段進行。第一階段以額定容量1/10的電流充電 ,到單格電壓為2.4V ,電解液開始放出氣泡為止 ,一般需10~11h。第二段將電流減半直至充足為止 ,一般需 3~5h。如果電解液比重不合規定 ,應予以調整 ,其方法與初充電相同。
c.冬季使用蓄電池應注意 :
①保證電樁與導線接頭聯接牢固 ,接觸良好 ;
②在蓄電池上加裝保溫裝置 ,以免溫度太低 ,電阻增大 ;
③按規定調整電解液比重 ;
④在發動機運轉 ,發動機向蓄電池充電時加蒸餾水 ,以免水和電解液混合不勻而引起結冰 ;
⑤發動機冷起動時應進行預熱 ,每次起動時間不超過5s,重復起動應間隔15s ,如果三次起動不成功 ,應進行檢查 ,不要盲目再起動 ;
⑥經常使蓄電保持在充足電狀態 ,以防電解液比重降低而結冰 ,甚至損壞蓄電池。
由于閥控式鉛酸電池(VRLAB)具有以下優點:
可臥放、疊放,可與通訊設備放置在一起,節省空間;貧液設計省往了在維護中進行比重丈量,適合大電放逐電;在一般情況下氫氧復合較好,不會產生氫氣;充電不會產生酸氣而污染環境,等等。因此,在通訊領域已被廣泛使用。
在20世紀90年代初剛剛使用閥控式蓄電池時,曾被稱為“免維護電池”,這實際上是一種誤導,加上早期遠閥控式蓄電池產品的質量不高,在使用中經常會出現這樣或那樣的一些故障。
當然,隨著計算機技術的發展,大規模集成電路器件的不斷涌現,以及開關電源、UPS電源技術等的不斷完善,電源系統設備已取得了不小的進步,在供電的安全性和可靠性等方面都有了較大的進步,電源系統設備維護的工作量也減少了很多。但盡管如此,與電源系統設備配套的閥控式蓄電池,卻仍然不時地出現一些故障。因此對閥控式蓄電池的維護,不論在直流供電系統還是在交、直流不中斷供電系統中,都是至關重要的。
那么,在目前的條件下怎樣才能維護好閥控式蓄電池呢?筆者就這一題目想談一下個人的看法。
首先,應分析一下閥控式蓄電池運行的質量題目。閥控式蓄電池運行的質量是由三個方面決定的:一是產品質量,二是安裝質量,三是運行維護質量。這三個方面應該說都是十分重要的。特別是產品質量。這是保持閥控式蓄電池有較好運行質量的關鍵,與蓄電池生產過程中的各個環節,即從制造鉛粉到封裝進庫的每道工序都有關連。因此,要對板柵的厚度、重量,鉛膏的配方,隔板的透氣性,安全閥的技術設計,電解液的灌裝方式及對電解液注進量的控制、合成的方式,殼體材料及殼蓋與極樁、殼蓋與殼體間的密封等諸方面、諸環節進行嚴格的把關。
對于安裝質量,也包括儲存、安裝、容量實驗等多個方面。這些方面均會直接影響閥控式蓄電池日后的運行和維護工作,因此在搬運儲存的過程中應留意不要發生碰撞,在安裝過程中要留意匯接條與電池極樁之間的吻合,小心將不平的極樁整平。在緊固極樁時,所用的氣力既不能太大也不能太小。如太大,會使極樁內的銅套溢扣,氣力太小又會造成匯流條與極樁接觸不良,因此安裝中最好采用廠家提供的有過力脫扣的扳手,或按照廠家提供的參考公斤力,使用相應的公斤的扳手。在安裝中還液壓留意以下方面:一、要使蓄電池與直流屏之間各組蓄電池正極與正極、負極與負極的是非盡量一致,以在大電放逐電時保持電池組間的運行平衡;二、要使電池組的正、負極匯流板與電池匯流條間的連接牢固可靠;三、在安裝后,千萬不要忘記給電池補充充電。
對于維護質量,也要確保閥控式蓄電池正常運行的重要方面。假如維護質量較高,就能使閥控式蓄電池發揮最大的效能和延長使用的壽命。因此電力維護職員要在充分理解閥控式蓄電池產品說明書所提出的各項要求的條件下從事維護工作,并在維護工作中弄清以下幾方面的關系和題目;
(1)溫度與容量的關系
以GNB電池(閥控式蓄電池)在互聯網上給出的大致標準是:25℃時,蓄電池的容量為100%;在25℃以上時,每升高10℃蓄電池的容量會減少一半。
閥控式蓄電池的容量是隨著溫度的變化而變化的,維護職員必須認真做到根據實際溫度的變化公道地調整蓄電池的放電電流,同時要控制好蓄電池的溫度使其保持在22℃~25℃以內。
(2)充電、放電與壽命、容量的關系
a.充電與壽命的關系
對閥控式鉛酸蓄電池的維護需要建立精確的充電制度并加以實施,才能使該蓄電池達到最優的性能和最長的使用壽命[1],國內外大量研究的結果表明,充電方式決定了蓄電池使用的壽命,有一些蓄電池與其說是使用壞的,不如說是充電方式不妥被損壞的。在這方便,國內有很多蓄電池生產廠家和科研院所或學校都做過類似的實驗。例如有一個單位,將蓄電池分成了兩組進行實驗,一組采用普通恒壓限流方式進行全容量壽命的試驗,另一組則采用階段恒流充電方式控制充電的容量,并在充電后期采用短時間中等電流沖擊方式進行容量循環壽命的試驗。結果,兩組蓄電池因采用不同的充電方式而得到相差甚大的循環壽命,其中采用階段恒流充電方式的蓄電池循環壽命較長?梢姡壳氨粡V泛采用的恒壓限流充電方式,特別在充電后期是有相當缺憾的。由于目前使用的整流設備,特別是開關電源不具備恒流特性,采用第二種充電的方式還存在一定的困難,因此對這個題目還需要做進一步的探索。
除此之外,目前有些科研部分都在探索用脈沖充電的方式對閥控式蓄電池充電。主要的過程是將脈沖充電分成一個或幾個階段,每個階段有數個脈沖周期。如整個過程為充電10min?停充3min?放電3s?停放1.75min,最后階段為充電15min并靜止放置數h,使電解液降溫等等。據說這種方法比較理想,可以消除硫酸化[2]。
b.放電與容量的關系
大家知道,不同倍率的放電電流會使蓄電池有不同的容量。
在通訊電源直流供電系統中配置的蓄電池容量也不同的,對蓄電池在實際放電電流下運行的容量應有一個正確的計算。這里值得留意的是,在小電放逐電條件下形成的硫酸鉛,要氧化還原是十分困難的,這是由于在小電放逐電下形成的硫酸鉛顆粒的尺寸遠比大電放逐電條件下的尺寸大,就是說在大電流條件下晶體形成的速度要比小電流條件下慢,晶體來不及生長就很快被氧化還原了,因而顆粒比較小。而在小電流條件下,較大的硫酸鉛晶體就不輕易被還原。如硫酸鉛晶體長期得不到清理,必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。
(3)不均衡性對閥控式蓄電池的影響
有關的研究結果表明:板柵不同部位合金成分與結構的分布均有所不同,因而會導致板柵電化學性能的不均衡性[3],這種不均衡性又會使在浮充和充、放電狀態下的電壓產生差異,且會隨著充、放電的循環往復,使這種差異不斷增大,且會隨著充、放電的循環往復,使這種差異不斷增大,形成所謂的“落后電池(蓄電池失效)”。目前國內的標準要求,在一組電池中最大浮充電壓的差異應≤50mV,而發達國家的標準是≤20mV,所以應重視并減小浮充狀態下蓄電池的電壓運行的差異。
(4)熱失控現象
由于閥控式蓄電池采用貧液設計,電池中灌注的電解液都吸附在玻璃纖維板上,當充電電流增大時,就需要通過安全閥來開釋氣體,因而造成了蓄電池失水、內阻增大、容量衰減和在充、放電過程中產生大量的熱量。這些熱量如來不及擴散使溫度劇增,就會形成熱失控。
熱失控產生的原因還有沒及時減小浮充電壓、安全閥不嚴或開閥壓過低等等,在熱失控重辦的情況下假如放電,有可能使蓄電池瞬間電壓驟降和蓄電池殼體溫度上升至70℃~80℃,因此對熱失控的題目必須引起高度的重視。
通過以上分析,對閥控式蓄電池的維護工作有了一些了解,要做好對閥控式蓄電池的維護就必須做到:
a.在條件答應的情況下,蓄電池室應安裝空調設備并將溫度控制在22℃~25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命,而且可使蓄電池有最佳的容量。
b.不論在任何情況下,蓄電池的浮充電壓不應超過廠家給定的浮充值,并且要根據環境溫度變化,隨時利用電壓調節系數±3mV/℃來調整浮充電壓的數值。
c.鑒于不均衡性對閥控式蓄電池的影響,應采用浮充電壓的下限值進行浮充供電。
d.在蓄電池不均衡性比較大或在較深度地放電以后,以及在蓄電池運行一個季度時,應采用均衡的方式對電池進行補充充電。在均衡充電時要留意環境溫度的變化,并隨環境溫度的升高而將均衡電壓設定的值降低。例如,如環境溫度升高1℃,那么均衡充電的電壓值就需降低3mV。
e.嘗試用脈沖充電的方式對“落后電池”進行充電,促使蓄電池的恢復。
f.精心維護,在閥控式電池組投產運行前應認真記錄每只單體電池的電壓和內阻數據,作為原始資料妥善保存,待每運行半年后,需將運行的數據與原始數據進行比較,如發現異常情況應及時進行處理。
g.閥控式蓄電池運行到使用壽命的1/2時,需適當增加測試的頻次,尤其是對單體12V的電池增加測試。假如電池內阻忽然增加或丈量電壓有數值不穩(特別是小數點后兩位)、總是在變的情況,應立即作為“落后電池”,進行處理。
h.在有條件的地方,對40Kvac 上的UPS設備選用單體2V的閥控式蓄電池。
i.定期檢查閥控式蓄電池的安全閥,并仔細觀察安全閥的四周是否有被噴射的污點,以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
j.在蓄電池選型和采購的過程中,要充分了解廠家的生產工藝、制造流程和質量控制手段,以及技術特點等,必要時可要求在廠家進行首次容量實驗,以篩選美異較小的蓄電池。
隨著高頻開關電源的普及,閥控鉛酸蓄電池已在電力系統廣泛應用。由于其全密封、無須加水維護,以前曾經被稱為“免維護”蓄電池。由于“免維護”這一詞的誤導,使得用戶放松了對閥控鉛酸蓄電池的日常維護和治理,造成了蓄電池的早期容量降低和損壞,由于蓄電池容量不足或者失效造成的變電所和發電廠的事故已屢見不鮮。因此,正確使用和維護閥控鉛酸蓄電池,進步其使用壽命,具有十分重要的意義。
2、影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的主要因素
閥控鉛酸蓄電池的正常使用壽命在10年以上,理論上可到20年,但在實際使用中經常出現容量不足或者早期失效的現象。影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素很多,主要有:
2.1環境溫度的影響
蓄電池在25℃的環境下可獲得較長的壽命[1]。溫度升高時,蓄電池的極板腐蝕將加劇,同時將消耗更多的水,從而使電池壽命縮短,長期運行溫度若升高10℃,使用壽命約降低一半。閥控鉛酸蓄電池的容量是隨著溫度的變化而變化的,25℃時蓄電池的容量為100;在25℃以上時,每升高10℃蓄電池的容量會減少一半。
因此必須認真做到根據實際溫度的變化公道地調整蓄電池的放電電流,同時要控制好蓄電池室的溫度使其保持在22℃~25℃以內。
2.2過度充電的影響
長期過充電狀態下,正極因析氧反應,水被消耗,h+增加,從而導致正極四周酸度增加,板柵腐蝕加速,使板柵變薄加速電池的腐蝕,使電池容量降低;同時因水損耗加劇,將使蓄電池有干涸的危險,從而影響蓄電池壽命。
2.3過度放電的影響
蓄電池過度放電主要發生在交流電源停電后,蓄電池長時間為負載供電。當蓄電池被過度放電到其電壓過低甚至為零時,會導致電池內部有大量的硫酸鉛被吸附到蓄電池的陰極表面,在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種盡緣體,它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產生很大的負面影響,因此在陰極上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內阻越大,電池的充、放電性能就越差,蓄電池的使用壽命就越短。
2.4小電放逐電條件的影響
在小電放逐電下形成的硫酸鉛顆粒的尺寸遠比大電放逐電條件下的尺寸大,就是說在大電流條件下晶體形成的速度要比小電流條件下慢,晶體來不及生長就很快被氧化還原了,因而顆粒比較小,而在小電流條件下,較大的硫酸鉛晶體就不輕易被還原。如硫酸鉛晶體長期得不到清理,必然會影響蓄電池的容量和使用壽命。因此對蓄電池在實際放電電流下運行的容量應有一個正確的計算。
2.5不均衡性充放電的影響
有關的研究結果表明:板柵不同部位合金成分與結構的分布有所不同,因而會導致板柵電化學性能的不均衡性[2],這種不均衡性又會使在浮充和充、放電狀態下的電壓產生差異,且會隨著充、放電的循環往復,使這種差異不斷增大,形成所謂的“落后電池(蓄電池失效)”。目前國內的標準要求,在一組電池中最大浮充電壓的差異應≤50mv,而發達國家的標準是≤20mv,所以應重視并減小浮充狀態下蓄電池運行電壓的差異。
2.6熱失控現象
由于閥控鉛酸蓄電池采用貧液設計,電池中灌注的電解液都吸附在玻璃纖維板上,當充電電流增大時,就需要通過安全閥來開釋氣體,因而造成了蓄電池失水、內阻增大、容量衰減并在充、放電過程中產生大量的熱量,這些熱量如來不及擴散使溫度劇增,就會形成熱失控。熱失控產生的原因還有沒及時減小浮充電壓、安全閥不嚴或開閥壓過低等等,在熱失控嚴重的情況下假如放電,有可能使蓄電池瞬間電壓驟降和蓄電池殼體溫度上升至70℃~80℃,因此對熱失控的題目必須引起高度的重視。
2.7長期浮充電的影響
蓄電池在長期浮充電狀態下,只充電而不放電,勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化,使蓄電池內阻增大,容量大幅下降,從而造成蓄電池使用壽命縮短。
3.進步閥控式鉛酸蓄電池使用壽命的措施
通過對上述影響閥控鉛酸蓄電池使用壽命的因素的分析,為了進步閥控鉛酸蓄電池的使用壽命,我們就必須做到:
3.1嚴把蓄電池的定貨質量。在蓄電池選型和采購的過程中,要充分了解廠家的生產工藝、制造流程和質量控制手段,以及技術特點等,必要時可要求在廠家進行首次容量實驗,以篩選差異較小的蓄電池。
公道選擇充電設備。由于開關電源較具有實時監控和智能化治理功能,能使密封電池時刻工作在最佳狀態下,所以要選用高質量的開關電源作為充電設備。高頻開關電源系統,要采用模塊化設計,當出模塊現故障時,應能夠立即退出運行,不影響其他模塊的正常運行,備用模塊應能夠自動投進,保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。
3.2注重安裝質量。安裝質量包括儲存、安裝、容量實驗等多個方面,因此在運輸、儲存的過程中應留意不要發生碰撞,在安裝過程中要留意匯接條與電池極樁之間的吻合,小心將不平的極樁整平。在緊固極樁時,用力既不能太大也不能太小。氣力太大會使極樁內的銅套溢扣,太小又會造成匯流條與極樁接觸不良,因此安裝中最好采用廠家提供的有過力脫扣的扳手,或按照廠家提供的參考公斤力,使用相應的公斤的扳手。安裝中還應該留意要使蓄電池與直流屏之間各組蓄電池正極與正極、負極與負極的是非盡量一致,以在大電放逐電時保持電池組間的運行平衡。
在投進使用前一定要進行補充電。一般密封電池的安裝日期距出廠日期時間較長,密封電池經過長期的自放電,容量必然大量損失,靠單純的浮充難以恢復其初始容量。此外,由于單體電池自放電大小的差異,致使電池的比重、端電壓等出現不均衡,投進使用前不進行補充,個別電池會進一步擴展成落后電池甚至出現反極現象。
3.3進步維護質量
維護職員要在充分理解閥控鉛酸蓄電池產品說明書所提出的各項要求的條件下從事維護工作,進步維護質量。
3.3.1環境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響,固然開關電源有溫度補償功能,但其靈敏度和調整幅度究竟有限。因此,蓄電池室應安裝空調設備并將溫度控制在22℃~25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命,還能使蓄電池有最佳的容量。
3.3.2每月應檢查一次充電設備運行參數是否在合格范圍之內,有無故障告警信號。不論在任何情況下,蓄電池的浮充電壓不應超過廠家給定的浮充值,并且要根據環境溫度變化,隨時利用電壓調節系數±3mv/℃來調整浮充電壓的數值。
3.3.3鑒于不均衡性對閥控鉛酸蓄電池的影響,應采用浮充電壓的下限值進行浮充供電。
3.3.4在蓄電池不均衡性比較大、較深度地放電以后,以及在蓄電池運行一個季度時,應采用均衡的方式對電池進行補充充電。在均衡充電時要留意環境溫度的變化,并隨環境溫度的升高而將均衡電壓設定的值降低。例如,如環境溫度升高1℃,那么均衡充電的電壓值就要降低3mv。
3.3.5嘗試用脈沖充電的方式對“落后電池”進行充電,促使蓄電池的活化和恢復。
3.3.6精心維護,在閥控式電池組投產運行前應認真記錄每只單體電池的電壓和內阻數據,作為原始資料妥善保存,以后每運行半年,需將運行的數據與原始數據進行比較,如發現異常情況應及時進行處理。
3.3.7每月應測一次電池單體電壓及終端電壓。密封電池端電壓的丈量不能只在浮充狀態,還應在放電狀態下進行。端電壓是反映密封電池工作狀況好十的一個重要參數。浮充狀態下進行電池端電壓丈量,由于外加電壓的存在,丈量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能丈量出正常數值(實際上是外加電壓在該電池兩端造成的電壓差),這極易在交流失電時造成變電所和發電廠事故。定期在放電狀態下進行電池端電壓丈量,這種情況就完全可以避免了。
3.3.8為保證電池有足夠的容量,每年要進行一次容量恢復試驗(即大充大放),讓電池內的活化物質活化,恢復電池的容量。其主要方法是將電池組脫離充電機,在電池組兩端加上可調負載,使電池組的放電電流為額定容量的0.1倍,每半小時記錄一次電池電壓,直到電池電壓下降到1.8v/只(對于2v/只的單體電池)或10.8v/只(對于12v/只的單體電池)后停止放電,并記錄時間。靜置2h后,再用同樣大小的電流對蓄電池進行恒流充電,使電池電壓上升到2.35v/只或14.1v/只,保持該電壓對電池進行8h的均衡充電后,將恒壓充電電壓改為2.25v/只或13.5v/只,進行浮充電。上述方法,可以放出蓄電池容量的80,由于考慮到安全運行,也可以放出蓄電池容量的30~50,這需要查對蓄電池的放電曲線進行。
3.3.9閥控鉛酸蓄電池運行到使用壽命的1/2時,需適當增加測試的頻次,尤其是對單體12v的電池增加測試。假如電池內阻忽然增加或丈量電壓有數值不穩(特別是小數點后兩位),應立即作為“落后電池”,進行活化處理。
3.3.10定期檢查一下外觀閥控鉛酸蓄電池的有無異常變形和發熱,仔細檢查安全閥的四周是否有被噴射的污點,以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
3.3.11蓄電池因單只容量不夠需更換時,只能一次性全部更換,不能僅把性能指標不夠的蓄電池單獨更換下來,否則會因蓄電池的內阻不平衡而影響整組電池的發揮,縮短整組電池的使用壽命。
3.3.12不要單獨增加或減少電池組中幾個單體電池負荷,這將造成單體電池容量的不平衡和充電的不一致性,降低電池壽命。如在整組電池抽出一部分作其它電源,或充電不在一起,放電時疊加一起。
3.3.13采用技術手段加強監視,如使用蓄電池在線監測裝置,實時監測蓄電池工作狀態。對無人值班變電所還應當將采集的信息送到監控中心,出現異常情況及時報警,盡早處理。