电池维护隐患《蓄电池的定额运行与容量检测》.doc

电池维护隐患蓄电池的定额运行与容量检测刘叙义（国脉通信规划设计有限公司） 电池运维六隐患高温减寿低减容，低压亏电高过充。输出过放损容寿，容量不知剩几成。阀控式密封铅酸蓄电池(GFM)是现代通信系统中广泛使用的备用电源设备，对确保通信系统不间断供电起着无可替代的重要作用。与传统铅酸蓄电池相比，阀控式密封铅酸蓄电池在正常状态下是不需加水的密封电池，采用贫液式设计，具有将充电时产生的氧气循环复合成水的功能，所以电池在正常状态下是不失水无气体溢出的免维护电池。蓄电池是一个转换储存电能的工厂与仓库，铅、酸、水是工厂电能转换的生产资料，适宜温度是保障正常生产的必要条件，电流的输入输出是工厂的原料和产品，不能把蓄电池看成固定不变的死设备，蓄电池是一个活生生的化学工厂。阀控式密封铅酸蓄电池在正常状态下（环境温度25，额定电压2.25V），浮充寿命理论可达到1215年，但实际使用寿命一般为610年，电池最佳工作温度+20+30，环境温度在-40+50时也能工作一段时间。1、阀控式密封铅酸蓄电池额定运行参数阀控式密封铅酸蓄电池也是有严格运行规范的，必须运行在额定的安全参数之内，才能保证电池的运行安全。在运行维护不当的情况下，也能影响其工作的质量，影响电池的容量和电池的寿命，甚至引发严重的通信事故和火灾事故。表一：阀控密封蓄电池的额定维护运行参数序号内 容要 求1环境温度25（535）2浮充电压2.25V（2.222.33V）3浮充电压补偿系数3.6mV/4浮充电流（A）0.001C10 A，（浮充电流0.02C10 A时，气体还原效率接近100）5均充电压2.35V（2.332.4V）6均充电流0.2 C10 A7单体电池电压差浮充电压差90mV，开路电压差20mV8终止电压1.8V/C10(祥见表三)蓄电池的运行状态受环境温度、浮充电压、放电电流、电池容量的综合影响。电池的工作质量保障是一个多元素问题，不能简单改变一个条件就能调整好电池的全部运行状态，必须统筹兼顾抓好主要原因兼顾全面元素。蓄电池的各种参数关系一般不是线性关系，经常需要借助图表进行分析，注意蓄电池各种参数之间正反比例变化的方向。2、环境温度对蓄电池（GFM）容量、寿命、放电时间与浮充电压的影响环境温度对蓄电池运行参数的影响是全面的。蓄电池的容量、寿命、放电时间、浮充电压以及电池内阻都受环境温度的影响会发生很大的变化。环境温度对蓄电池容量的影响非常大，蓄电池的容量随着温度增高而增大，随着温度的降低而减小，25时设电池容量为100%，-20时电池容量剩60%，-40时电池容量剩28%，在设计与运行的时候都要做为重要的因素加以考虑。环境温度对蓄电池的使用寿命影响很大，例如，在浮充电压为2.3V的条件下，当环境温度在25时的蓄电池寿命约为8.8年，当环境温度在35时的蓄电池寿命约为4.4年，环境温度相差10电池寿命差了1倍。电池寿命的结束一般定义为剩余容量不足标称容量的80%，标称容量和实际后备时间不是线性关系，容量降低20%相应后备时间由10小时降低到4小时（见表三）。一些厂家定义电池的寿命终止为容量降至标称容量的5060%，只要满足蓄电池放电对电源后备时间的要求即可。环境温度对蓄电池的放电时间影响非常大，由于蓄电池的容量随着温度增高而增大，随着温度的降低而减小，而蓄电池的放电时间比蓄电池的容量变化还要严重，25时额定放电率10小时的电池在零下20时放电率仅剩2小时。（见图二，见表二）环境温度对蓄电池浮充电压与浮充电流影响很大，每降升一度浮充电压应该变化3.6mV。调查统计表明，环境温度超过35未采取电池温度补偿保护方案，其中37%的蓄电池会在使5年之内失效。 蓄电池浮充电流对环境温度的变化极为敏感，浮充电流随着温度增高而增大，随着温度的降低而减小，蓄电池环境温度每增加10，浮充电流大约增加1倍。表二：环境温度与电池浮充、电池容量、放电时间及不同浮充电压时的电池寿命之间关系环境温度（）-40-30-20-1005101520253035404550额定浮充（V/节）2.342.332.312.292.272.252.232.22额定浮充（V/24节）56.16 55.92 55.44 54.96 54.48 54.00 53.52 53.28 额定均充（V/节）2.472.452.422.392.372.352.32.25额定均充（V/24节）59.28 58.80 58.08 57.36 56.88 56.40 55.20 54.00 电池容量（%）284560738488929597100103106107107107寿命(年)（2.23V）22.3 16.5 11.7 8.3 5.8 4.2 3.0 2.1 寿命(年)（2.25V）20.3 15.0 10.6 7.5 5.3 3.8 2.7 1.9 寿命(年)（2.28V）18.4 13.6 9.6 6.8 4.8 3.5 2.5 1.7 寿命(年)（2.30V）16.7 12.4 8.8 6.2 4.4 3.1 2.2 1.6 10时率放电时间（H）23567891012蓄电池浮充电压的选择是电池维护好坏的关键，如果选择的太高，会使浮充电流过大，不仅增加损耗，对于密封蓄电池轻者缩短电池寿命，严重的还会因剧烈分解出氢、氧气体而使电池爆炸。如果选择的太低，则会使电池经常充电不足而导致电池加速报废。例如，在26时，浮充电压从2.3V到2.4V只增加0.1V，则蓄电池寿命将从10年减少到5年。3、蓄电池防止过度放电蓄电池循环寿命与每次放电的深度有密切关系。放电深度为50%时,充放电循环次数可达1200次;放电深度为100%时,循环寿命只有200次。因此使用中应当尽量避免电池深度放电，因为深度放电容易使电池的内部极板表面硫酸盐化，其结果将导致蓄电池的内阻增大，甚至使个别电池产生“反极性”现象，造成电池的永久性损坏。蓄电池在不同放电电流时，它的放电时间与电流放电倍率的乘积是不相等的，也就是电池容量是不相等的，终止电压也是不同的。（见表三）蓄电池在输出电能时,其两端的电压不断下降，当下降到相对应的终止电压时候，就必须断掉其输出回路，否则可能导致蓄电池的过度放电，使其寿命缩短甚至报废。这种在蓄电池终止电压时，使蓄电池断掉负载防止过放电的方法和措施，叫做低电压保护。在通信电源中一般不使用这种保护，但要经常核算蓄电池的后备时间，防止出现蓄电池的过放现象。蓄电池在10小时放电率时，容量低于额定容量的80%并且不能恢复的情况下，定义为蓄电池的寿命。许多小型局站的蓄电池只要容量满足停电的后备时间就会继续使用，但这就要定期检测蓄电池的剩余容量，评估电池能否继续使用胜任工作。表三：电池额定放电率、电流放电倍率、相对容量与终止电压的关系电池额定放电率（H）电流放电倍率（C10A）电池相对容量比例（Ah）终止电压（V/单节）终止电压（V/24节）200.05 1081.80 43.2 100.10 1001.80 43.2 80.12 941.75 42.0 60.15 881.75 42.0 50.17 841.75 42.0 40.20 801.75 42.0 30.25 751.75 42.0 20.33 661.70 40.8 10.54 541.70 40.8 0.670.75 501.70 40.8 0.50.79 39.51.70 40.8 4、蓄电池严防“热失控”阀控密封蓄电池内部存在氧与负极反应形成氧化铅的过程是一个放热反应，所以阀控密封蓄电池温度高于富液式开口电池。如果由于蓄电池的温度或环境温度过高，充电电压过高，造成充电电流增大，致使蓄电池内部产生大量的氧复合，从而使蓄电池持续升温，可能导致电池温度高于环境温度达几十度。如果恶性循环会造成大量气体流失，直至电解液干涸，电池内阻上升，并有更多的热量产生，将会出现壳体变软漏气，在严重的情况下铅会熔化。这种现象称为“热失控”，造成蓄电池烧毁甚至引起火灾。35以下电池几乎没有水损耗。例如某型电池在50时，水损耗每天为5ml，阀控密封蓄电池灌注电解液的数量，约每安时12ml，在此温度下运行的1000AH的蓄电池，在56年时间里，水将全部被耗损。所以阀控密封蓄电池的工作运行允许温度为535，过高的温度环境需要安装空调降温。5、蓄电池的内阻变化与容量的关系蓄电池端电压U端EIR，即在电池充电时U端E+IR，内阻大的电池端电压明显上升；在电池放电时U端E-IR，内阻大的电池端电压明显下降，由此可以比较测量出内阻增大的异常电池。蓄电池的内阻与电池的标称容量成反比。电池浮充电压在2.232.25V时内阻最小。蓄电池的内阻与电池的环境温度成反比，内阻与电池使用时间成正比，平均每年约增加10%20%。浮充状态时蓄电池内阻与电池容量没有精确的对应关系，但内阻的变化比较可以反映出电池的失水情况。表四：华光GFM系列不同容量蓄电池内阻值（仅供参考）电池型号50AH/12V65AH/12V80AH/12V100AH/12V150AH/12V200AH/12V内阻(m)54.33.12.521.25电池型号200AH/2V300AH/2V400AH/2V500AH/2V600AH/2V650AH/2V内阻(m)0.740.50.420.270.250.23电池型号800AH/2V1000AH/2V1600AH/2V2000AH/2V2500AH/2V3000AH/2V内阻(m)0.20.140.090.070.060.05电池的维护要求定期检查电池的端电压，每半年检查一次电池的内阻，对于12V电池来说，各单元电池的电压差超过0.2V以上或电池的内阻超过80m以上时，对于2V电池，各单元电池的电压差超过0.05V以上或电池的内阻超过额定值3倍以上时，应该对各单元电池进行均衡充电，以恢复电池的正常内阻和消除电池之间的电压不平衡。（见表四）6、防止小（开关）电源配大电池整流设备必须保证满足负载电流与蓄电池补充充电电流之和的容量。避免小整流设备配接大容量电池带来的电池欠压欠充问题。电池长期亏电会影响电池供电质量缩短电池的使用寿命，相当于蓄电池的过放电，尤其是经常停电没有固定油机，依靠大容量电池放电的地方，更要注意整流设备与电池容量的匹配问题。某模块局开关电源250A，负载电流120A，原来2*600AH/48V电池老化容量下降，更换新电池组2*1000AH/48V，发现蓄电池更换以后容量很快下降直至报废。原因是整流器容量小，不能满足负载电流与蓄电池充电电流的需要，此地经常停电有时连续停电，蓄电池长期充电不足导致电池快速报废。7、蓄电池的均充与检测处于浮充状态的蓄电池组每3个月应进行一次均充; 每年应按实际负荷做一次核对性放电试验，放出额定容量的3040%; 每三年应做一次容量试验（即进行深度放电），根据不同的电池厂家要求，深度放电建议按额定容量的80进行。使用六年后宜每年一次容量试验，每季度应测量一次电池的端电压，从而判断电池组的运行情况。电池剩余容量的测定，用电池容量测试仪器进行测试，比较复杂仪器也很昂贵，不一定都具备条件，离线式测试，通信供电也不安全，存在危险隐患。采用整流器降压蓄电池放电的方法测试电池剩余容量，是一个即方便又安全实用的测试方法，整流器不需离线测试，可确保通信供电安全，不需要任何专用仪器，简便易学，是一个运行维护值得推广的好方法。8、蓄电池的放电与降压放电法的容量测试在有自动化油机或长期不停电的地方，应防止蓄电池的电荷因“储存过久”而失效报废，应定期进行蓄电池的放电以活化电池，同时进行蓄电池剩余容量的测试，降压放电法适用于整流设备电池的活化放电和电池容量的安全测试，具体步骤如下：计算：电流放电倍率=负载电流/电池额定总容量，得出结果查表三近似确定蓄电池额定放电率t1。根据额定放电率t1，表三查出蓄电池组的放电终止电压，取额定放电小时数t1的1/3作为蓄电池组的预计放电时间，在测试图t坐标轴上t1/3点处画一条垂线。调整整流器浮充电压降至蓄电池组的放电终止电压之上某点，如45V，测量记录蓄电池组的放电电压与时间，每10分钟记录一次。蓄电池组的放电电压降至整流器降压放电的设定电压，整流器自动接续向负载供电，蓄电池组自动停止放电。另一种情况蓄电池组的放电达到预计放电时间t1/3点处则人工停止蓄电池组放电，恢复整流器的浮充电压供电，最好采用均充电压补充放出电量，注意充满之后及时恢复浮充供电。将记录的结果在蓄电池组容量的降压放电测试图上描点作图，延伸描点作图曲线交于蓄电池组放电终止电压线上，交点的横坐标得出电池实际的放电时间,注意延长曲线末段的1/5处曲率开始逐渐变大。根据蓄电池组的实际放电时间t2与额定放电时间t1，计算出实测放电与额定放电时间之比t2/t1即电池的剩余容量系数,计算电池实际容量（t2/t1）*C10，填入表中进行分析并存档。附图表供蓄电池剩余容量实测时参考与使用，可复印此页直接用来描点作图，通过蓄电池的放电测试、描点作图、将测算结果填入图下面表格的空格中。电池运行可比人，代谢适度过伤身。寒冷炎热难耐受，二三十度最宜温。每