通信用蓄电池常见故障分析——讲课稿(网运部).ppt

通信用蓄电池常见故障分析 通信用蓄电池常见故障分析 摘要 通信用2V阀控密封式铅酸蓄电池 以下简称通信用蓄电池 是通信电源系统中非常重要的组成部分 是交流市电停电时维系通信设备正常工作的能源保障 是关系通信系统安全 确保各种用电设备持续不间断工作的最后保障 一旦发生故障将直接影响被供电设备的正常运行 因此 通信用蓄电池是通信电源维护人员非常关注的电源设备之一 是维护工作的重中之重 通信电源系统是通信行业的最基础设施 是各类通信负载的能源心脏 是通信安全的根本保障之一 通信用蓄电池是通信电源系统的重要组成部分 它的质量状况 性能指标 维护是否到位 直接关系着通信电源系统的安全 作为通信电源系统的维护人员必须给予高度重视 实时监控通信用蓄电池的各项性能指标 把握蓄电池质量发展趋势 及时采取措施整治质量下降的 威胁通信电源系统安全的蓄电池 组 以确保通信设备的能源不间断供应 一 通信用蓄电池常见故障现象 通过对全网现有通信电源系统蓄电池配置情况 使用情况的调查 通信用蓄电池存在以下常见故障 全组蓄电池浮充状态下电压差大于行业标准 一些蓄电池存在爬酸及极柱受腐蚀现象 一些蓄电池存在漏液现象 一些蓄电池存在壳体膨胀鼓肚现象 一些蓄电池发生热失控故障 一些蓄电池使用4年左右容量就小于额定容量的80 一些蓄电池在大电流放电时 小于1小时放电率的情况下 电池组各槽间连接条压降超标 二 通信用蓄电池常见故障问题分析及解决措施 1 全组蓄电池浮充状态下蓄电池端电压差大于行业标准通信用蓄电池一般用品牌相同 出厂时间相同 容量相同的48只蓄电池组成两组 每组24只与整流模块输出端 通信负载并联在一起使用 浮充状态下通信电源系统电压依据蓄电池制造厂给出的浮充电压 2 23V 只 2 27V 只 范围进行设定 一般设定在54V 2 25V 只 结合整流系统对电池电压的温度调节系数 决定不同温度下通信电源浮充状态下蓄电池组端电压的具体值 在蓄电池刚投入使用的几年内 全组蓄电池中浮充的端电压差基本小于行业标准 50mv 蓄电池使用几年后就出现了超标现象 并且使用的时间越长这种现象越明显 1 建设局站时就埋下了隐患 在建设通信局站时 由于工程时间紧 任务重 有时一次购买的蓄电池不能够满足许多局站的使用 就造成某些局站的电源系统使用两个批次生产出来的蓄电池 或电源系统的两组蓄电池由两个品牌的产品组成 由于不同品牌蓄电池制造工艺不同 极板配方不同 自身内阻不同等因素 随着使用时间的延长就会产生浮充状态下蓄电池电压差超标的问题 由于这种原因造成的超标很难通过后天的维护来消除 因此 建设新的通信局站时 蓄电池组的组成一定要使用同品牌 同批次生产的 同容量的蓄电池 即使是同品牌 同容量也要避免使用不同批次生产的出来的蓄电池进行配组 更不能使用不同品牌或新旧蓄电池进行配组 对于已经不同品牌组成的蓄电池组 只能加强巡视 多关注蓄电池的运行状况 尤其是电压过高 过低的蓄电池的质量状况 通过对蓄电池的容量放电来判断实际容量的大小 从而决定更换时间 避免由于维护人员未能及时发现蓄电池故障造成通信中断的事故发生 2 蓄电池极柱与连接条之间的连接出现问题 造成全组中蓄电池浮充的端电压差超标的另一个原因就是蓄电池极柱与连接条之间的连接出现问题而产生 在蓄电池连接成组的过程中 由于蓄电池极柱处涂抹的凡士林 或黄油 可能未处理干净 使得连接条与蓄电池极柱间接触不良 导致接触电阻较大 造成这只蓄电池浮充电压较高 由于一组蓄电池总电压是固定的 有电压较高的蓄电池存在 必然引起有些蓄电池的电压较低 电压高 低的蓄电池长期混合使用 就会产生有的蓄电池充电不足 有的蓄电池过充电的现象 进而表现出电压差超标 这就需要维护人员在每月进行蓄电池端电压测量时 及时发现电压高 低的蓄电池 在确保安全的前提下 擦干蓄电池极柱处涂抹的凡士林 或黄油 拧紧固定连接条的螺丝 消除接触不良的故障 然后通过对全组蓄电池小容量放电 充电的几个循环处理 来改善端电压差超标的状况 3 由于蓄电池自身质量问题 组成通信电源系统的两组蓄电池 即使是同品牌 同批次 同容量 同时投入使用 也会由于制造的差异使得内阻不一致 气体复合不能完全相同 随着使用时间的延长 这些细小的差异会逐渐放大 最后表现出浮充状态下蓄电池端电压差超标 对于这种情况 除了严格按照蓄电池厂家推荐的浮充电压值对通信电源系统进行设置外 还要注意观察蓄电池电压的每月变化情况 尽早发现问题 及时对端电池超标的蓄电池进行单只充 放电整治 调整蓄电池温度补偿系数 精确蓄电池端电压管理 避免蓄电池过充电 过放电的事件发生 尽可能延缓这种现象出现的时间 从而延长蓄电池的使用寿命 2 一些蓄电池存在爬酸及极柱受腐蚀现象 在由24只蓄电池组成的一组蓄电池中 常常发现有些蓄电池使用时间并不长 但出现了爬酸现象 有的出现在蓄电池的盖与壳体的连接处 有的出现在极柱与盖的连接处 有的出现在蓄电池的阀体与盖的连接处 一些运行了3年以上蓄电池的极柱受腐蚀现象也时有发生 对于通信电源的维护人员而言 处理极柱受腐蚀要容易一些 只要彻底清理被腐蚀极柱的表面 拧紧固定连接条的螺丝 但用力不能过大 以免螺丝易溢扣 再涂抹上一些凡士林即可 对于爬酸问题 如果是蓄电池盖与壳体 极柱与盖 阀体与盖之间的热封或胶封不严 开裂 或是由于极柱与密封胶的粘接处受到腐蚀等原因出现漏液 维护人员很难自行解决 通常是对爬酸电池进行更换 因此 这类故障就要靠维护人员认真执行蓄电池维护计表 及早发现问题 及时解决 值得注意的是 有些蓄电池阀体处爬酸 可能是由于蓄电池生产时灌酸过多 开阀后气体将液体带出来造成 若是这样 就应及时将每次带出来的液体擦干净 随着蓄电池使用时间的延长 开阀后带出来的液体越来越少 最后这种现象就会消失 所以 这只是一种假爬酸现象 3 一些蓄电池存在漏液现象 为了与蓄电池的爬酸有所区别 我们将蓄电池盖以下的壳体四周漏液以及壳体底部漏液定义为蓄电池漏液 这种现象虽然不常见 但也有所发生 目前蓄电池外壳一般采用ABS和PP两种材料 虽然ABS材料的强度较好 但也会因为材料本身的原因 电池搬运磕碰的原因 安装时基座坚硬物体损伤蓄电池底部等原因造成漏液 发现漏液蓄电池必须及早采取措施 如果壳体四周有轻微漏液可以采取与壳体材料相同的材料进行粘补 然后将此电池四周紧箍起来 如果壳体四周漏液较多或壳体底部漏液 必须及早更换 否则漏液蓄电池有效极板面积就会下降 容量也随之下降 内阻也会增加 进而影响整组中其他蓄电池的质量 整组蓄电池的容量也要降低 发现漏液蓄电池必须及早采取措施 如果壳体四周有轻微漏液可以采取与壳体材料相同的材料进行粘补 然后将此电池四周紧箍起来 如果壳体四周漏液较多或壳体底部漏液 必须及早更换 否则漏液蓄电池有效极板面积就会下降 容量也随之下降 内阻也会增加 进而影响整组中其他蓄电池的质量 整组蓄电池的容量也要降低 4 一些蓄电池存在壳体膨胀鼓肚现象 通信用蓄电池的壳体膨胀鼓肚是比较常见的现象 在整组蓄电池中 如果存在端电压正常的轻微膨胀蓄电池 只要多观察 多测量 关注其端电压的每月变化情况 壳体膨胀程度的变化情况 只要没有较多的变化 就是正常现象 但如果蓄电池壳体膨胀有明显鼓肚现象 必须查明原因 因为蓄电池安全阀开阀压力在10 49kpa之间 当蓄电池内压力高于开阀压力时 阀门自动打开排气 泄放蓄电池壳内压力至开阀压力以下 如15kpa 后自动关闭 这样使蓄电池内保持一定的压力 有利于氧气在负极的复合 也防止蓄电池内水分的较多损失 如果有些蓄电池的开阀压力过高 就不能及时泄放壳内压力必然造成蓄电池的鼓肚 如果蓄电池生产企业选用的壳体厚度太薄 即使开阀压力在行业标准规定的范围内 也会出现蓄电池鼓肚现象 发生热失控的蓄电池也会出现鼓肚现象 对于鼓肚的蓄电池 必须进行全面的质量鉴定 测量其端电压 进行小容量的放电后采用浮充电压进行恒压补充电 观察鼓肚的变化情况 如果没有减轻 就应立即对鼓肚的蓄电池进行更换 当然由于热失控造成鼓肚的蓄电池 是无法修复的 只能进行更换 5 一些蓄电池发生热失控故障 通信用蓄电池的热失控问题也必须引起警惕 因为蓄电池一旦出现热失控 就意味着全组报废 不但造成经济损失 更容易引发通信中断的事故发生 所以 必须加强对蓄电池的维护 避免热失控故障的发生 蓄电池热失控一般是因为安装得过于紧密 蓄电池壳体之间没有散热间隙 当充电电流较大时 蓄电池内部的热量不能够及时通过壳体散发出来 随着热量的不断积累 壳内温度越来越高 充电电流也会逐渐加大 形成热量不断升高的正反馈现象 最终使得蓄电池壳体变形 有的壳体与极柱连接处部分熔化 整组蓄电池全部报废 热失控经常发生在夏季环境温度较高时 因此 在蓄电池安装时必须严格按照生产企业规定的安装方式 保持适当的蓄电池间距 预留充足的散热空间 同时杜绝过充电 过放电的现象发生 对于蓄电池运行的环境温度采取必要的控制措施 使蓄电池始终运行在15 30 之间 6 一些蓄电池使用4年左右容量就小于额定容量的80 第1个原因是极板的不可逆硫酸盐化 造成电池硫化的基本原因是长期处于充电不足 通信部门使用的蓄电池 由于充电回路和用电回路并联 处于浮充状态 电池在用电回路放电失去的容量可在充电回路及时得到补充 所以电池始终处于较高保有容量状态 在这种状态下 电池是不会发生硫化损伤的 但是现在通信部门大量的电池却受到硫化损伤 其内在原因是 1 1浮充电压低 有许多地方 浮充电压设定在52 7V 平均2 20V 个 500AH电池充电图如下 从上图电池的充电曲线可以看出 500AH电池放电后在2 23V的浮充电压下 容量可快速恢复到66 在2 29V的浮充条件下 对应值是75 有个基站 电池安装后第1次交流停电后独立供电时间是8小时 第2次是6小时 第3次是4小时 用户提出是电池的质量不好造成的 恰恰相反 这个实例正好说明是电池充电不足就会造成保有容量下降 电池的结构容量不可能在3次充放电循环就下降50 1 1 1电压表显示偏高 控制柜上电压表显示偏高是经常发生的 维护者根据控制柜的表显示值调节浮充电压 如果显示偏高K 电池组得到的实际浮充电电压就偏低K 控制柜上的数显电压表 属于计量器件 应按计量工具的管理定期校准 这里所说的是 实际电压和显示电压的校准 不是现在可远程操作的 浮充电压高低的调节 这项工作现在都没有做 许多技术人员甚至不知道这两个概念有完全不同的技术内含 控制柜上的电压显示 是把电池总电压先通过模拟电路衰减转换为5V以下信号 才能被计算机识别 模拟电路衰减转换的过程会产生偏差 这部分偏差是需要校准和消除的 所以我们使用的万用表需要定期校准 现在维护技术标准中没有这方面的维护要求 1 2落后电池的反电势高在串联的蓄电池中 如果有一个落后电池 这个电池的反电势就会升高 在平均电压2 23V的蓄电池组中 有时可检测到2 60V的单节电压 在这种状态下 控制柜中计算机就会检测到充电电压已经升高 在蓄电池尚没有充到预定容量时 却被误判断为 已经充到预定值 就把充电电流降下来 导致充电不足 实际运行状态的电池组 这种情况是经常发生的 在并联使用条件下 充电电流分配的不均衡性就发生了 这种损坏是以加速度的方式发展的 1 3失水后反电势随电解液密度浓缩而升高使用中电池是逐步失去水分的 但其中的硫酸并不减少 电解液的密度就上升 电池的反电势Uf就上升 电池反电势和密度值d的依赖关系是 Uf 0 85 d反电势的升高直接导致实际充电电压的下降 最终造成充电不足 在浮充条件下 电池的实际反电势应是空载电压和电流极化电压的和 极化电压与电流强度直接相关 电池的失水是必然的 温度越高 失水速度越快 在对洛阳的30个基站电池的补水中 统计平均每个500AH的电池补水800mL 才达到出厂的水平 计算表明 补水前电解液密度由1 30浓缩到1 37g 3 反电势会上升到2 22V 实际没有测量到这样高的电动势 是由于部分硫酸已经被转换成硫酸铅消耗了 在2 20V的充电电压下 这样的电池无法得到能量补充 充电状态的电流没有有效显示 维护人员不易发现这种状态 对密封电池的补水 早在2000年在铁路部门就普遍采纳 2004年形成工艺规程标准 及时补水 不但保障了蓄电池运行质量 而且在南方把电池实际使用寿命由原来的2年延长到5年左右 但在通信部门却依然不允许补水 人为造成许多损失 通信用密封蓄电池大量的损坏基本是沿着这个方式损坏的 失水 电解液密度升高 电池反电势升高 充电不足 极板发生不可逆硫酸盐化 结构容量降低到安全标准以下 1 5浮充电压不调整蓄电池的浮充电压 应根据电池的保有容量做适当调整 在交流市电经常停电的地区 对结构容量较低的旧电池都应适度提高浮充电压 以利于保持较高的保有容量水平 无密封蓄电池容量维护标准密封蓄电池需要维护 通信行业早在1994年108号文件中就有要求 但由于没有统一有效的技术工艺标准 有的通信部门制定的维护工作的实际内容处于打扫卫生 测量浮充电压 这些工作与保有容量和结构容量无关 实属无效劳动 周而复始测量出来的数据也不能判断电池是否处于安全限界的临界状态 蓄电池厂由于保护商业利益的本能 不会向通信部门提供有关延长电池使用寿命的技术 加之通信部门缺乏技术力量分散 不能对维护技术和工艺集中攻关 所以通信行业一直没有在线密封蓄电池容量维护工艺规程和标准 在通信蓄电池使用中 大量采用电池组并联的结构 由于每组电池中没有电流表 所以用户不能发现电池组在充电状态的不均衡程度 在一组电池中 一旦有1 2个落后电池 该组电池的充入电量就会减少 甚至就得不到充电 这种不均衡状态是绝对的 而且不均衡程度是加速度发展的 电池的扩容应采用先并联 再串联的结构 不能采用现在流行的先串联 再并联的结构 这个问题在2006年蓄电池年会上提出后 有的电池厂已经采用这种配组结构 把基站使用的两组电池并联排列 相同电位处并联几条均压线 大幅度压缩不均衡性带来的负面影响 并联结构带来的结构性故障 长期没有表现出来 是由于通信电源使用的电池 99 以上的时间是处于 待用状态 而不是处于充放电循环的使用状态 加之每个支路没有电流表检测实际电流 不合理状态就被隐藏起来了 2 3不合理并联电池组并联使用 均衡性难以解决 造成有的电池超负荷 有的电池不工作 有种柴油汽车 采用两个12V电池串联起动 起动后又把两个电池并联 采用12V充电机浮充 这种车 电池经常处于一冷一热 损坏率远高于其他车型 铁路东方红型内燃机车曾采用2组180Ah的并联起动电池组的结构 由于故障多 不能保障行车安全 最后改为用300Ah串联结构 可靠性大为增加 2 4各厂家的电池不能互换不同厂家的相同容量电池 由于外部几何尺寸的不同 极柱位置和联接方式不同 现在不能互换 结构容量相同的电池本来可以互换 有的用户却规定不准互换 这就加大了备品的数量 给管理和维护增加了许多无效劳动 增加了电池的报废率 通信电源蓄电池的标准应对这类与电池容量无关的工艺尺寸进行简统 并强制执行 这不但会给用户带来许多效益 同时为国家节约许多资源 2 5放电容量检测定期用放电方法检测电池的容量 增大了电池的非使用性耗损 现在对中心机房的大电池 规定每年做一次核对性放电 实际上用放出30 40 的电量也不能定量判断电池的结构容量 保持电池在富液状态 用负载电