蓄电池的维护.doc

发电厂阀控密封式铅酸免维护蓄电池的维护管理作者：孔庆强(珠 文章来源：电力安全技术 点击数： 195 更新时间：2008-8-26 13:57:31 【字体：小 大】摘 要 分析了珠海发电厂的阀控密封式铅酸免维护蓄电池在运行维护中出现的容量下降问题，探讨了免维护蓄电池在维护中应重点注意的问题，提出了如何进行维护的建议，以确保其运行寿命。 关键词 阀控密封式；铅酸蓄电池；免维护蓄电池；电池寿命 发电厂的直流系统是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证，蓄电池作为直流系统的供电部分，对电厂发电设备与电力系统的安全可靠运行起着重要的作用。 早期发电厂使用的蓄电池大部分是普通铅酸蓄电池，需进行加酸、加水和测比重等工作，维护工作量很大。从20世纪90年代开始，阀控密封式铅酸免维护蓄电池(简称免维护蓄电池)在电力系统逐步得到应用，其主要特点是采用密封设计，充放电过程中没有水分的损失，因此无需进行加酸、加水等维护，大大减少了工作量，使用年限也较长。虽然免维护蓄电池价格比普通蓄电池高得多，但它具有维护工作量小、使用寿命长、安全性高、占地空间小、搬运方便等优势，目前已成为电力系统直流系统蓄电池的主流产品。然而，免维护蓄电池若维护不当也会导致电池容量很快下降，危及直流系统的稳定运行。1 发电厂免维护蓄电池在维护中需注意的几个问题 珠海发电厂所使用的蓄电池是由美国EXIDE和日本YUASA两大公司组成的合资厂生产的进口电池，自1998年投运以来，不到5年，2台机组的蓄电池组容量就已经低于80%的标准，按电力规程应该全部更换，尤其是1号机组的蓄电池容量已降到额定容量的30%以下。经过仔细的研究，发现其容量下降是各种因素综合造成的，在设计时就已经存在不少问题，运行维护中充电电压和核容试验两个方面特别重要，且目前广泛使用的相控式充电器也不适用于免维护蓄电池。1.1 蓄电池运行温度和浮充电压对电池寿命的影响 室内温度太高，会加剧蓄电池板极的腐蚀，减少电池寿命；温度太低，则电池容量会下降。免维护蓄电池运行温度应在1525之间。而温度变化后，浮充电压也必须进行相应的调整，一般应按温度每上升1，每单体电池浮充电压下降5 mV进行修正。查阅美国GNB电池特性曲线可以看出，当运行温度在35以上时，免维护蓄电池寿命一般不超过10年。20是适宜的温度，但同样在此温度下，单体浮充电压设定为2.25 V时，电池有25年的寿命；若单体浮充电压为2.21 V，电池就只有4年左右的寿命。电压相差0.04 V，就能导致20年的寿命差别。 珠海发电厂免维护蓄电池的运行情况也验证了这一点。在机组投运后，蓄电池室有空调，温度还算理想。但在2003年UPS的检修过程中发现蓄电池一直处于“欠充”状态(厂家推荐单体电压2.25 V，实际220 V蓄电池单体电压为2.18 V，110 V蓄电池单体电压为2.23 V)，220 V蓄电池系统欠充情况尤其严重，导致电池组容量迅速下降。这也和蓄电池组的个数选择有关，因为设计时选220 V蓄电池110个/组，110 V蓄电池54个/组，在母线工作电压条件的限制下，220 V电池单体电压为240/110=2.18 V，110 V电池单体电压为120/54=2.22 V，可见电池个数必须合适，建议选择220 V蓄电池106个/组，110 V蓄电池53个/组。 由此可见，温度和浮充电压对蓄电池的寿命影响是不可忽视的，现在有些发电厂使用了免维护电池，却没有安装空调，或没有根据温度及时调整浮充电压，这都会减少电池的寿命。1.2 蓄电池核容性充放电试验应注意的问题 由于免维护蓄电池都是做成阀控密封式，因而核容性充放电试验是目前唯一能检测免维护蓄电池容量的手段；同时，每年1次的深度充放电试验能使贫液式电池的电解液层化现象得到很好的解决，GNB电池的厂家推荐每年进行1次深度充放电试验。可见核容性充放电试验对于免维护蓄电池是非常必要的，但试验过程中一定要注意2个问题，否则也会影响电池寿命。 (1) 在放电过程中要监视蓄电池的单体电压。免维护蓄电池的单体电压不能低于1.75 V，否则会对此电池造成永久性损害，容量无法恢复，而且当出现损伤电池后若不及时处理，会蔓延到临近电池。珠海发电厂1号机组在2001年曾经进行过一次220 V电池核容，是在不监视电池单体电压的情况下进行的，后来发现那次核容中部分电池低于1.75 V，已是带伤电池；在2003年的小修核容中又发现，蓄电池总容量还没有放到一半，就有不少电池电压降到1.75 V，只能退出。这是因为如有单个电池损坏，其内阻偏高，会出现抢电压现象，造成了临近电池浮充电压不足，从而逐渐损坏。 如何处理带伤电池也是个难题，单个新电池不能直接替代旧电池，因为内阻不一样，替换进去也一样会造成浮充电压的分配不均匀。保险的做法是：损伤一二个时直接退出，以减少个数；损伤数量较多时则成组更换。 (2) 一定要注意放电后充电的过程。放电后必须在12 h内补充电，按照恒流充电恒压充电浮充电的方式进行，更重要的是必须保证充电电流至少要达到0.1 IC10(IC10是10 h率放电电流，数值为蓄电池10 h额定容量/10，单位为A)。如10 h放电率额定容量为1 000 Ah的蓄电池必须至少有100 A的充电电流，才能恢复电池容量的95%，剩余5%靠以后慢慢恢复；若充电电流达不到0.1 IC10，那么容量就无法恢复到原容量的95%，5%的容量就会在充电后永久损失。这样计算，4次充放电后就只能达到原容量的95%95%95%95%=81.4%，即使是完好的电池，4次充放电后就已接近更换限值了。珠海发电厂在设计时未考虑好该问题，按照12 h充电进行设计，220 V蓄电池容量4 560 Ah/组，110 V蓄电池容量4 940 Ah/组，额定充电器电流都是400 A，且没有恒流充电功能，充电电流不足，充电时24 h靠手动调节电流，使充电波形成W形，充电效果很不理想。1.3 免维护蓄电池充电器的选择问题 安装了免维护蓄电池后，应选择高频开关电源充电器来取代传统的可控硅相控型充电器。 (1) 免维护蓄电池组浮充电压根据温度的变动，调节要很灵敏，精度要求很高。以GNB电池为例，在534之间每升高1，单体电压要降5 mV。对于220 V充电器来说，要调节0.55 V左右的电压，这样的精度要求是很高的。普通相控型充电器的精度才2%，误差较大，而高频开关电源的电压输出调节精度是0.5%，基本能满足要求。 (2) 高频开关电源充电器具备温度补偿自动调节充电电压的功能，普通相控式充电器不具备此功能，只能定期根据温度进行手动调节，在蓄电池运行温度经常变动的情况下，将对蓄电池的寿命产生负面影响。 (3) 高频开关电源具备容量记录功能，根据蓄电池容量的损耗及时进行充电。有自动进行恒流充电恒压充电浮充电的程序控制功能，极大地提高了工作效率。2 发电厂免维护蓄电池的维护建议 发电厂要做好免维护蓄电池的维护工作，应做好以下几点。 (1) 免维护蓄电池在使用中应注意观察电池的温度情况，宜在1525的环境下充电，当环境温度超过35时，应采取降温措施。 (2) 随时注意观察浮充电压，若充电设备没有温度补偿的功能，就应按温度每上升1，每单体电池浮充电压下降5 mV进行修正，或按厂家说明进行设定。 (3) 免维护蓄电池应定期检查直流系统正常运行状态下的单只端电压及总电压，其误差应保持在1%范围内。一般1个月进行1次检查，并做好记录。 (4) 免维护蓄电池工作状态下的浮充电压应严格按照蓄电池说明书设定，主充电电流至少应为电池组额定容量的0.1倍，如有偏差应及时调整。 (5) 为保证电池有足够的容量，每年要进行1次核容充放电试验，解决蓄电池的层化现象，激活电池内的活化物质，恢复电池的容量。 (6) 蓄电池因单只容量不够需更换时，只能一次性全部更换，不能仅把性能指标不够的蓄电池单独更换下来，否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整组电池的发挥，缩短整组电池的使用寿命。 (收稿日期：2004-11-15)免维护蓄电池及充电设备的运行与维护探讨摘要：免维护蓄电池及先进的充电设备为变电所的安全运行及维护提供了可靠的保障。本文针对牡丹江电业局所属各个变电所的免维护蓄电池及充电设备在实际运行中出现的问题进行了分析探讨，总结出一些运行及维护经验。 关键词：免维护蓄电池 运行 维护 1 引言变电所的直流系统是继电保护、自动装置和断路器正确动作的基本保证，其稳定运行对防止系统破坏性事故扩大和设备严重损坏至为重要。随着远动技术和通信技术的发展，牡丹江电业局110KV及以下变电所逐渐改造成无人值班变电所，成立了集控站，对所辖各所进行集中监控及运行维护，各所现场不再保留运行值班人员，这就对蓄电池及充电设备的安全稳定运行提出了更高的要求。以前，应用较为普遍的有镉镍蓄电池和铅酸蓄电池两种，充电设备采用可控硅整流装置，但这两种蓄电池存在维护工作量大，且复杂等现象，不利于集控站的安全运行。而采用可控硅相控技术的充电设备，在纹波、体积、效率等方面不尽入意，监控系统也不完善，采用主从备份行方式，集控站使用起来不方便，达不到电力系统新的技术标准。另外，由于充电设备与蓄电池并联运行，纹波系数较大，会出现蓄电池脉动充电放电现象，影响蓄电池使用寿命。针对以上情况牡丹江电业局于1998年相继更换了一些变电所的直流设备，采用免维护铅酸蓄电池代替镉镍蓄电池，充电设备也逐步采用高频充电装置。免维护铅酸蓄电池具有体积小、重量轻、放电性能高、维护量小等特点，解决了集控站运行维护的需要。2 高频开关电源特点2.1 高可靠性采用开关电源特有的模块化设计，N+1热备份，大大提高了可靠性。系统采用国际90年代的最新技术，所用IGBT器件的耐压水平，电流容量已完全能满足现代电源要求；具有自主均流技术，模块间输出电流最大不平衡度小于3%。体积小，重量轻，效率高，输出的纹波极小，有利于延长电池寿命。系统采用模块叠加形式，维护方便。2.2 高智能化现代电力电子技术与计算机技术相结合，可实现对电源系统的遥测、遥控、遥信、遥调，满足变电所综合自动化要求实现无人值守。配合使用的监控模块采用大屏幂，液晶汉字显示，声光告警。具有方便易于操作的优点，可通过监控模块进行充电模块参数设置，开关机控制。蓄电池自动管理及保护，实现自动监测蓄电池的端电压，充放电电流，并控制蓄电池的均充和浮充；可按不同型号及种类的蓄电池设置不同的典型充电曲线进行。3 牡丹江电业局免维护蓄电池及充电设备3.1武汉电力仪表厂生产110KV西郊变、东京城变及渤海变蓄电池及充电设备于98年投入运行，充电柜型号GZD33100/220。电池型号UPS12300，容量100AH，个数19支，单瓶电压12V，单瓶正常浮充电压13.513.8V，均充14.414.8V。蓄电池自动运行过程曲线如下：3.2哈尔滨九洲电力设备制造有限公司生产110KV江南变、西山变、碾变、东郊变、桦林变直流系统于2000年安装投入运行，采用高频开关技术，充电柜型号GZDW111A200AH/220V，蓄电池型号GFM-200Z，容量200AH，个数108支，单瓶电压2V，单瓶正常浮充电压2.222.24V。原理框图如下：各所直流图如下：3.3 烟台东方电子生产110KV北郊、中心变直流系统于2001年安装投入运行，采用高频开关技术，型号为DF0210A型高频开关直流操作电源系统，蓄电池型号GFM-110Z，容量110AH，个数108支，单瓶电压2V，单瓶正常浮充电压2.222.24V，哈尔滨光宇制造。35KV铁岭变、镜泊湖变于2000年安装投入运行，采用烟台东方电子DF0210220/30直流操作电源系统（可控硅整流型），蓄电池UPS型，容量100AH，个数19支，其它参数同西郊变蓄电池。4 免维护蓄电池及充电设备的事故分析牡丹江电业局的各种免维护蓄电池和充电设备，在实际运行中，因为免维护蓄电池不同于以往我们使用的铅酸和镉镍蓄电池，虽然具有日常维护量少，不用补液等优点，但是这不等于日常不用进行维护及运行监视。在实际运行中我们在方面有过深刻的教训。另外，高频整流电源系统，运行也不同于以往的硅整流直流充电设备，其高度智能化，采用现代的高频整流技术，结合微机技术，这就对我们检修和运行人员提出了更高的要求。不掌握其特点和运行要求势必会造成不必要的损失。4.1 西郊变蓄电池长期欠充西郊变2001年4月21日，10KV西联乙线送电，当操作到西联乙线开关合闸时，开关合不上闸跳跃，各回路红、绿灯闪烁，直流蓄电池组电压降低至140V左右，现场检查发现蓄电池容量下降，容量严重不足，不能满足合闸要求。经过检修工区和运行工区有关人员现场分析判断，充电机对蓄电池组输出电压为230伏左右，而蓄电池铭牌上要求正常浮充状态电压应为（13.513.8）*19=256.5262.2V伏左右，相差近26.5V蓄电池长期处于欠充状态，容量严重下降，才发生上述现象。现场手动将充电机投在均充位置电压在260V左右，进行均衡充电1个小时后，合闸成功。事后通过检修和运行部门的共同检查，当时蓄电池组电压为235伏，与充电机输出电压相同，测量单瓶电压大部分为12V左右，个别蓄电池为11V左右。查看蓄电池上名牌要求单瓶浮充电压应为13.513.8V，而按浮充机工作电压235V根本不能满足蓄电池的浮充要求，蓄电池长期处于欠充状态，容量不能满足要求，因为当时蓄电池电压不能达到要求，所以不能进行放电核对其容量，采取以下措施：调高充电机的浮充、均充、强充电压，使之达到浮充电压：13.6*19=258.6伏；均充电压：14.6*19=277.4伏；强充电压：280.5伏。打开充电屏前面板，按图纸找到调节均充、浮充、强充的电位器，首先调节浮充电压，将充电机把手切到均充位置，调节电位器，同时用表测量蓄电池端电压，调节到258.6V；然后依次调节均充、强充电压到相应值。对蓄电池组进行6个小时的均充，蓄电池组电压为277.4伏。六个小时均充之后，恢复浮充状态进行浮充电运行，蓄电池组电压应为258.6伏一个月后，蓄电池单瓶电压达到13.5伏以上后进行一次核对性充放电，检查蓄电池的容量和硫化程度。运行人员要经常测试蓄电池组及单瓶电压，使每个蓄电池单瓶电压达到13.5伏以上。核对后根据情况，对蓄电池采取补救措施；一个月后检修、运行人员对西郊变蓄电池进行了核对性检查，具体过程见表1。电池序号9：00分放电前9：30分放电电流（10A）10：00分放电电流（10A）1#13.412.712.72#13.510.5810.43#13.512.712.74#13.512.712.75#13.612.712.76#13.612.7117#8#13.412.712.79#13.410.510.510#13.512.712.711#13.610.5510.512#13.612.712.713#13.612.712.714#13.712.712.715#13.612.712.716#13.612.712.717#18#13.512.712.719#13.512.710.5总13.512.712.7表1根据表1可以看出个别蓄电池单瓶电压下降较快，而且随着放电时间的延长，单瓶电压落后的蓄电池个数也在增加，因此在放电一小时后停止放电，转入充电状态。通过这次检查发现，西郊变蓄电池容量明显不足，按要求以0.1C（10A）电流对蓄电池放电，三小时内蓄电池单瓶电压不应低于12V，而这次只经过一小时就有7只蓄电池单瓶电压低于12V，来源:论文天下论文网 最低的17#电池为7.9V。调高蓄电池组充电电压，经过一个多月的浮充充电，对蓄电池的活化作用不明显，个别蓄电池已经硫化严重。 经过了解，西郊变蓄电池于1998年12月初安装时，当时没有厂家人员参与，安装人员不了解免维护蓄电池的使用要求，没有认真核对设备运行参数是否满足安全运行的要求，对运行人员也没有正确交代蓄电池组及充电机的运行维护情况，使蓄电池长期在欠充状态下运行，造成蓄电池的硫化。生产厂家在设备出厂时，对充电机输出的浮充电压、均充电压及强充电压设定值较低，远不能达到蓄电池组的运行要求，造成蓄电池组长期欠充电。安装后两年内检修人员没有对蓄电池进行过核对性充放电，不知道电池的运行情况是否良好，对蓄电池长期欠充情况不了解。错误的以为，免维护蓄电池池就不用维护管理了。运行人员没有充分了解蓄电池及充电设备的性能，没有对蓄电池的运行状况进行正确的监测，盲目认为免维护蓄电池不用正常测试维护。以上多方面原因使西郊变蓄电池从安装到发现问题，将近两年半的时间没有人员维护监测，造成蓄电池硫化。东京城、渤海变蓄电池组及充电机均同西郊变为一个厂家生产，吸取以上教训，对这两个所的设备也进行了一次检查。检查发现东京城变蓄电池组及充电机运行状况良好，浮充电压、蓄电池组电压、单瓶电压均满足要求，没有发现问题。渤海变充电设备设置电压也偏低，没有达到蓄电池技术要求，因为所内直流负荷较小，对蓄电池的影响不大，蓄电池的单瓶电压基本复合要求，当时采取措施与西郊变相同。4.2 GZDW111A直流系统蓄电池浮充电流抖动问题充电柜型号GZDW111A200AH/220V，哈尔滨九洲生产，采用高频整流模块作为直流蓄电池充电电源。刚投运时，发现蓄电池电流表经常发生抖动现象，经实际测量，发现整流输出模块输出电流不稳定。经分析发现此套设备有三个高频模块同时运行，每个模块额定输出最大电流10A，都投入时能输出30A电流，可以满足对蓄电池进行主充和均充的要求。可是当正常负荷很小时，如正常运行蓄电池浮充电流大约为0.030.04A，而直流负荷又不大时，江南变正常负荷电流为2.8A左右，其他各所在35A左右，三个模块同时运行运行，每个输出电流还不到1A，这就造成三个模块进行均流控制的困难，使模块输出电流的不稳定，蓄电池充电电流发生抖动，这种现象要是长期下去那么对蓄电池的使用寿命将有很大的影响。根据以上分析，采取以下措施，将三个模块停用一个，平时只是有两个模块运行，另一个备用，那么运行的模块每个输出电流就达到大约2A，模块输出电流趋于稳定，保证了蓄电池的安全运行。对于江南变，因为负荷电流太小，停用一个模块后，还是出现电流抖动现象，我们采取在直流负荷回路增加阻性负载的办法来解决。利用闲置的控制回路负荷开关，在屏内接一个500欧姆的电阻，人为增大直流负荷，提高模块的输出电流，也解决了浮充电流抖动的问题。在这里需要注意的是电阻发热，容易烤坏临近的设备和接线，我们就做了一个固定支架，将电阻固定在屏内空间大的位置，这样就避免了影响其他运行设备的问题。采取以上办法，在没有出现此类问题。4.3东郊变GZDW111A直流系统电压异常告警2000年11月，东郊变直流屏告警，现场检查发现，电压异常告警，合闸母线电压达到280V左右，此时工作的两块模块的输出电压也异常升高到280V左右，监控单元的故障灯报警，封闭式蓄电池内能够听见“丝丝”的过充电气泡声。立即停用充电模块，用蓄电池带所内直流负荷，停用监控模块，此时，直流母线电压恢复正常。首先采取以下措施，断开充电屏的交流电源，使充电设备断电。过几分钟后，给上交流电，投入监控模块和充电模块，故障依旧。初步判断是由于监控模块内部故障引起的电压异常。此时，停用故障的监控、充电模块，将系统内备用模块投入运行。备用模块直接接在直流控制母线上，给控制母线供电，带常规所内直流负荷，开关合闸电流由蓄电池供给。之后经生产厂家来人检查发现，故障出现在监控模块内，有一个监控芯片损坏，造成输出模块电压异常升高，更换芯片后故障消除。这里要说明，此套设备出现故障时，遇到故障处理不了时，应及时投入备用模块带出直流负荷，保证蓄电池不能过放电。还应联系厂家尽快来人处理。4.4 结论以上是我们在几年运行中遇到的典型问题，由此我们可以看出，免维护蓄电池不能认为是投入运行后就不需要人员来维护，只是相对其它蓄电池不需要加水，减少了维护量。运行中还是需要监视其运行状态的。而充电设备由相控设备逐渐发展到高频电源设备，在实时监测和智能化管理功能上有了很大的进步，但也存在不利于现场人员维修的问题。5 免维护蓄电池和高频充电设备的运行维护免维护铅酸蓄电池为连续浮充电应用设计的，也可用于循环充放电使用。充电方法必须采用限流恒压方法进行。蓄电池在恒压充电时电流逐渐减少，并最终趋于稳定，如果降至0.01C10以下，并保持35小时基本不变时这表明电池已基本充饱，可以转浮充运行。充电机均可以根据根据事先设定好的运行参数，自动完成蓄电池的恒流充电、恒压充电和浮充电过程。充电设备的参数，根据所配蓄电池的参数进行调整正确，一定要保证浮充电压、均充电压在合格范围内，保证蓄电池正常浮充电运行，不至于造成过充、过放电。参数设定好后，如无特殊需要，不要随意更改。蓄电池可以在-20C+50内使用。有效的工作温度535，如果要获得最佳的使用寿命应在1525环境下使用。蓄电池在运输、储存和安装过程中若时间很长会失去一定容量。如果不需校核容量，当电池开路端电压2.13V时可以直接投入浮充运行，但开路端电压2.13V时应先进行均衡充电，然后投入浮充运行。（额定电压12V蓄电池，端电压为12.8V）为保证电池有足够的容量，每年要进行一次容量恢复试验，让电池内的活化物质活化，恢复电池的容量。其主要方法是将电池组脱离充电机，在电池组两端加上可调负载，使电池组的放电电流为额定容量的0.1倍，每半小时记录一次电池电压，直到电池电压下降到1.8V只(对于2V只的单体电池)或10.8V只(对于12V只的单体电池)后停止放电，并记录时间。静置2小时后，再用同样大小的电流对蓄电池进行恒流充电，使电池电压上升到2.35V只或14.1V只，保护该电压对电池进行8小时的均衡充电后将恒压充电电压改为2.25V只或13.5V只，进行浮充充电。上述方法，可以放出蓄电池容量的80%，由于考虑到安全运行，也可以放出蓄电池容量的3050%左右，这需要查蓄电池的放电曲线来进行。每月应测一次电池单体电压及终端电压，检查充电设备运行参数是否在合格范围之内，有无故障告警信号。检查一下外观有无异常变形和发热。浮充总电压应达到蓄电池要求，并保持在1%之内。不要单独增加或减少电池组中几个单体电池负荷，这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性，降低电池寿命。如在整组电池抽出一部分做其它电源，或充电不在一起，放电时叠加一起。正常浮充运行是不需要均衡充电，如发现出现以下情况应进行均衡充电：1 正常浮充时，蓄电池单体电压偏差超过0.1V。2 个别单体电池电压低于2.18V或13.4V。3 长期达不到浮充要求，每半年进行一次。4 放电后24小时之内未及时充电。5 长期小电流深度放电。6 过流放电（电流大于规定20%）和过量放电（超过额定容量10%应立即进行均衡充）。7蓄电池因单只容量不够需更换时，只能一次性全部更换，不能仅把性能指标不够的蓄电池单独更换下来，否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整 组电池的发挥，缩短整组电池的使用寿命。 8高频电源系统，采用模块化设计，当出现故障时，可以立即投入备用模块，恢复直流供电，保证蓄电池不能过放电。6 结论经过几年的实际运行，我们逐渐摸索出免维护蓄电池及充电设备运行使用维护的一些经验，对出现的问题能够进行处理和解决，保证了直流设备的安全运行。同时根据实际取得的经验修编了蓄电池运行使用规定，完善到运行规程中去，使运行、检修人员便于监护、维护蓄电池。现在我局各变电所的直流设备运行很稳定。参考文献：1 季幼章.迎接知识经济时代,发展电源技术应用. 电源技术应用,N0.2,l9982 林渭勋.浅谈半导体高频电力电子技术.电力电子技术选编,浙江大学,384-390,1992来源:论文天下论文网 蓄电池故障的判定一、1、 电池充不进电时，即无电流，显示高电压，则可判定电池开路。2、 当电池电压低于正常值，充电时电压值上升不大，充电后电池民经放置1小时后仍低于正常值，则可判定该电池内部短路。如果电池使用时间极短（不超过1月），则属于装配出现的质量故障。如果电池使用时间较长而又观察不到底部积粉太多，则属于杂质结晶而引起的短路。如果底部有大量铅膏则属于过充过放属使用问题。3、 电池正常放电时，容量大大低于正常电池。充电时电流极小，电压上升极快，高达2.9V/单格左右（2.7V/单格）；放电时电压降低很快，一下子降到1.8V/单格以下。电池充电时冒气较早，且电池内部发热，由此种现象可判定电池极板硫酸盐化。硫酸盐化不很严重的电池可用均衡充电方法进行处理，小电流（电池容量的1/40）充20-30小时，并反复多次放电循还（全充全放），可以消除硫化现象，使其恢复正常。4、 如果电池经充电后当时的电压电量非常高，经一夜或几天搁置仍无电，主要原因是电解液比重过高和电解液不纯净导致蓄电池严重自行放电。调节一下补水，可能性的话更换不纯净的电解液，倒出电解液后用纯净水清洗极板组。5、 通过外表观察，如果电池内部发红，发黄且底部积粉太多，是由于大电流充电时间过长或缺水状态下使用时间过长引起的。二、蓄电池老化问题与解决方案电动车在实际使用过程中都会出现阶段行驶里程下降，蓄电池充电、放电时间缩短的问题，换句话说就是蓄电池老化的问题。造成蓄电池老化的原因主要有以下四种情况：1、 蓄电池极板硫化结晶沉积覆盖问题2、蓄电池组中各电池电压不平问题3、蓄电池电解液不足的问题三、蓄电池内部物理性损坏（包括极板击穿、断隔、腐烂、活性物质脱落或人为机械损坏等）根据以上4种原因我们分析一下并讨论相应的解决方法。1、 蓄电池极板硫化结晶沉积覆盖问题原因：蓄电池在放电的过程中，会产生大量的硫酸铅晶体，时间长了大量的硫酸铅晶体就会沉积在负极板上形成大面积覆盖，减少了极板和电解液的接触面积，正常的铅酸电池在放电时形成硫酸铅结晶，充电时能较容易地还原为铅。如果电池的维护使用不善，如经常充电不足或过放电，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅。这种硫酸铅用常规方法充电很难还原成铅，要求充电电压很高，由于充电时充电能力很差，大量析出气体。这种现象通常发生在负极，被称为不可逆硫酸盐化，它引起蓄电池容量下降，甚至成为蓄电寿命终止的原因。一般认为，这种不可逆硫酸盐化的原因，是硫酸铅的重结晶，粗大结晶形成以后溶解度减小。硫酸铅的重结晶使晶体变大，是由于多晶体系倾向于是减小其表面自由能的结果。从结晶过程的规律可知，小结晶尺寸的溶解度大于结晶溶解度。因此，当长期存放或过放电时，大量的硫酸铅存在，再加上硫酸铅浓度和温度的波动，个别硫酸铅晶体就可以依靠附近小晶体的溶解而长大。其结果就是蓄电池容量下降。2、有人提出了与上述完全不同的观点，认为不可逆硫酸盐化常常与电解液中存在大量表面活性物质有关，这些表面活性物质作为杂质而存在。由于吸附减小了溶解度，充电时会使铅离子还原的极限电流下降。表面活性物质也会吸附在正极上，但它不至于引起不可逆硫酸盐化，因为正极在充电时进行阳极氧化过程，其电势足以破坏表面活性物质，使之被氧化为水和二氧化碳。若认为吸附是造成不可逆硫酸盐化的原因，则可以用高电流密度充电（100毫安/平方厘米）在这样的电流密度下，负极可以达到很负的电势值，这时远离0电荷，表面活性物质会发生脱附，特别是对阴离子型的表面活性特，这种有害的表面活性物质从电极表面脱附后，就可以使充电顺利进行。目前国内几乎没有人使用这种方法处理不可逆硫酸盐化，可能出于以下考虑：高电流密度下极化和欧姆压降增加，这部分能量转化为热，使蓄电池内部温度升高，同时又有大量的气体析出，尤其是正极需求大量析出气体，其冲刷作用易使活性物质脱落。造成物理性损坏。目前通用的解决方法防止负极不可逆硫酸盐化最简单的方法是，及时充电和不要过放电，蓄电池一旦发生不可逆不可逆硫酸盐化，如能及时处理尚能挽救。一般的处理方法是：将电解液浓度降底或用水代替，用比正常充电电流小一半或更低的电流进行充电，然后放电，再充电如此反复数次，达到应有容量后，重新调解电解溶液浓度及液面高度，这种方法成功率比较小。针对这种情况很多厂家还推出了一些防止硫化的产品，其原理是在电池充、放电的过程中加入负脉冲来养活或降低蓄电池的硫化，但大量实践证明效果都不是很明显，为什么呢？在蓄电池正、负极上加入负脉冲防止硫化原理上是对的，但对于极板上有结块的硫酸铅晶体单纯一个负脉冲是不能从根本上解决问题的，只能清除表面的轻微硫化和防止蓄电池充、放电过程中产生硫化，且沉积结块的硫酸铅晶体本身就是一个很稳定的物质结构，很难用物理的方法解决。我们的解决方法众所周知蓄电池的充、放电过程其实就是一个氧化还原的过程，放电就是氧化的过程，充电就是还原的过程，长时间的还原不彻底才是硫酸盐化的主要原因。德国技术专家在大量研究和实验中发现，蓄电池极板上的硫酸铅晶体在高GHZ的谐波下会产生共振，大块的硫酸铅晶体会在同高谐波共振的过程中被击碎，以更为合理的铅还原脉冲对硫酸铅晶体进行有效分解和还原，通过一系列方法和技术手段尽可能把硫化程度降到最低，使蓄电池的极板始终处于崭新状态，不仅恢复了蓄电池的容量还从很大程度上延长了蓄电池的寿命。我们在长时间市场调研的过程中，对国内外各厂家生产的防止硫化负脉冲进行对比和实验，最终结果表明，我们所采用的技术方案是最佳的。3、蓄电池组中各电池压不平的问题原因蓄电池在出厂时的综合性能总存在微小的偏差，电动车蓄电池使用时，在长时间大电流充放电的过程中，这些微小的偏差会慢慢的扩大，大造成蓄电池组每个单节的蓄电池充电不平衡，出现某个单节蓄电池长时间过充或欠充的情况，由于蓄电池组属于串联连接的方式，电池组中只要有一节欠充或放电性能下降，就会影响蓄电池组的整体放电性能，使电动车行驶里程大大下降，长时间下去会使性能好的电池目前通用的解决方法目前还没有发现有别的厂家对蓄电池电压不平有比较好的方法我们的解决方法首先要解决的是蓄电池过充或欠充的问题，根据德国提供的解决技术办法，采用峰值限压和过压截流的方式做出了对每节蓄电池进行单节充电截止电压控制，也就是说蓄电池组中36V充电截止电压为43.5V，48V充电截止电压为58-60V每节电池的充电截止电压应该为14.5V，当蓄电池组中的其中一节充电电压达到14.5V的时候，就把它的充电压停掉，对于没有充满电的电池继续充电直到充满为止，把单节蓄电池之间的压差强行控制在0.1V以内，全部充满后对蓄电池组进行涓流浮充，这样就做到了既让电池组充满了电同时也是解决了蓄电池电压不平和过充、欠充的问题，在此基础上我们又对性能不好的电池进行铅还原修复，使其达到最佳的使用效果。4、蓄电池电解液不足的问题原因蓄电池内电容量下降的又一个主要原因是电解液的亏耗不足。由于蓄电池的产地不同，质量也不同一部分厂家生产的蓄电池于生产工艺和材料选取的问题，在蓄电池使用8-10个月就会鼓包或变型，造成蓄电池报废。什么原因呢？经过我们大量的分析和研究发现，其根本的问题就是电解液严重不足。在充、放电的时候会产生一定的热量，当电解液不足时，电池壳体的受热不匀，若局部受热温度过高就会发生鼓包或变型。目前通用的解决方法：加蒸馏水我们的解决方法针对这种情况，我们建意您尽量选择优质的电池，对经常出现鼓包或变型的蓄电池的电动车，在电动车卖出的6个月左右把电池招回加一次电解液。当然最好能用我们生产的集成修复系统对其进行一次修复和维护，确保蓄电池平稳安全使用。蓄电池内部物理性损坏（包括极板击穿、断隔、腐烂、活性物质脱落或人为机械损坏等）4、如果蓄电池被确定为内部物理性损坏，目前在国内外还没有发现能够解决的办法，可以认定为不可修复，只能返回厂家进行回收处理。综上所述：以上四种情况的1、2、3种都是可以修复的，其实国外电动自行车蓄电池在设计上，如在理想的状态下使用寿命应为10年，但在国内实际使用过程中，大多用不上一年就会出现问题。主要原因是在国内电动车整体设计的技术含量比较低，电动车的动力负载对于蓄电池而然还是处于超负荷运行状态，而在国外电动车的概念也是只停留在助力的基础上，而且大多还是依靠我国生产，随着我国电动车行业的迅速发展，科学技术的不断推进，电动车会更进一步趋于合理化。发布时间：2008-12-4 17:07:16 铅酸蓄电池常见故障检测与处理 发布时间：(2005/4/11)第一节 铅酸蓄电池检测程序铅酸蓄电池的检查（1） 外观检查：变形，破损，渗漏，污染。（2） 电压检查：先测总电压，再测单只电池电压，并逐一检查连接是否完好。若连接松动，请焊接好。若发现单只电池电压不正常，再检查单格电压是否正常。（3） 电池安全阀的检查：先打开盖板，查看安全阀的周围是否有酸液等异常现象，用工具打开安全阀，检查是否有粘连，松动或损坏等现象。（4） 电池内部检查：主要检查项目：a.电解液：目测电池内部电解液的干湿程度，用木条探试观察湿润感。b. 检查电池单格电压进而判定“短路”或“断路”故障；测单格电压的方法是用万用表的探针接触电池内部内汇流排测量。（5） 电池气密性检查：用血压计装的气压试验装置，对电池充气，压力在30-40Kpa,观察压力表是否稳定；也可将电池置于水中检查。（6） 容量检查（按JB/T10262-2001标准）：将完全充电的电池按放电电流5A，放电终止电压10.50V/只，放电时应测量温度，并进行温度换算。容量是否达到要求。若容量达不到要求，应判为故障电池。第二节 铅酸蓄电池常见故障1 电池漏液常见的漏夜现象：一是上盖与底槽之间密封不好或因碰撞，封口胶开裂造成，二是安全阀渗酸漏液；三接线端处渗酸漏液；四其他部位出现渗酸漏液。检查与处理方法：先作外观检查，找出渗酸漏液部位。取开盖板查看安全阀周围有无渗酸漏液痕迹，再打开安全阀检查电池内部有无流动的电解液。完成上述工作之后，若未发现异常，因做气密性检查（放入水中充气加压，观察电池有无气泡产生并冒出，有气泡则说明有渗酸漏液）。最后在充电过程中，观察有无流动的电解液产生，若有则说明是生产原因。充电过程中，有流动的电解液应将其抽尽。2 变形故障现象蓄电池变形不是突发的，往往是有一个过程的。蓄电池在充电到容量的80%左右进入高电压充电区。这时，在正极先析出氧气，氧气通过隔板中的孔，到达负极。在负极板上进行氧复活反应： 2Pb+O2=2PbO+H2O+Q PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q反应时产生热量，当充电容量达到90%时，氧气发生速度增大，负极开始产生氢气。大量气体的增加是蓄电池内压超过开阀压，安全阀打开，气体逸出，最终表现为失水。 2H2O=H2+O2随着蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，结果蓄电池出现如下情况：（1） 氧气“通道”变得畅通，正极产生的氧气很容易通过“通道”到达负极。（2） 热容减小，在蓄电池中热容最大的是水。水损失后，蓄电池热容大大减小，产生的热量使蓄电池温度升高很快。（3） 由于失水后蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负板的附着力变差，内阻变大，充放电过程 发热量增大。经过上述过程，蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热。如散热量小于发热量即出现温度上升，使蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过“通道”，在负表面反应，发出大量的热量使温度快速上升。形成恶性循环导致“热失控”，发生变形。故障的检查和处理一组电池（3只）同时变形，先作电压检查。如果电压基本正常。还应测量单格电压判断是否短路，无短路则说明变形是过充电产生“热失控”所致。应着重检查充电器的充电参数。电压偏高（44.7V以上的）无过充保护或涓流转换电流偏低的，要求更换充电器。3 短路故障现象电池电压下降2的整数倍故障的检查和处理用万用表检测电池单格电压，短路电池报废4 断路故障现象充不进电，放不出电 故障的检查和处理用万用表检测电池电压，若为0，经打火无火花，充不进电，即为断路。断路电池报废5 反极 故障现象 用万用表检测电池电压出现负植 故障的检查和处理 先将电池放电至0伏，再用维护充电器将电池充满电6 不可逆硫酸盐化1、故障现象 极板硫酸盐化是蓄电池常见的故障，许多蓄电池失效也是因这一故障而发生的。极板硫酸盐化主要表现为：充电时电压很快上升，过早析出气体，温度上升快；放电时电压下降快，容量小。2、故障的检查和处理产生极板不可逆硫酸盐化原因归结如下： （1）存放时间过长，自放电率高，未对其进行维护充电。（2）放电后未对其进行及时充电。（3）长时间处于欠充电状态。（4）过放电。（5）干涸或加入的电解液浓度过高。蓄电池产生不可逆硫酸盐化时，应根据其程度的轻重进行修复。盐化较轻者，对其进行一般的活化充电（即均衡充电），就可以恢复正常。具体方法如下： 恒压限流充电：第一阶段0.18C2A充电到2.7V/单格充电12-24小时。恒流电第一阶段：0.18C2A充电到2.4V/单格，第二阶段：0.05C2A充电5-12小时。盐化较重者，需要对其进行“水疗法”充放电，才能恢复正常。具体方法为：先对蓄电池补加入纯水或密度为1.05g/cm3稀硫酸到富液状态，再以0.05-0.018C2A的电流充电20小时左右，抽尽流动液，再作容量试验。反复上述操作，直到电池容量恢复。7 单只落后1、故障现象 串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题，使用过程中总会有“落后”蓄电池存在。其原因是多种多样的，有生产原因，也有原材料的原因和使用的原因等。2、故障的检查和处理 首先将电池进行一般性的维护充电，然后用2小时率电流放电。放电过程中不断地测量电池的电压，将放电容量不足的“落后”电池选出来给予处理。先补加1.050的稀硫酸至刚好看到有流动电解液出现，再继续充电12-15小时。充电时注意电池的温度不要超过50。充电结束后，静置0.5-4小时，重作2小时率放电。放电过程中，测量单格电压的数值，若放电时间达不到标准或者单格电压到了1.6V，放电时间与正常单格电池相差较大者（出厂三个月相差5分钟以上，6个月相差8分钟以上，9个月相差10分钟以上，13个月相差15分钟以上），则还需重复上述充放电程序操作，直到符合要求为止。若是重复充放循环后，电池容量无明显上升或仍为0V左右低压，这种电池一般有短路存在，或活性物质严重脱落软化，严重不可逆硫酸盐化等，无法修复，应作报废处理。对符合要求者可以继续使用的电池，但应在恒压15V/只的充电条件下，抽尽流动的电解液，擦干净电池表面，安上帽阀，用PVC（或氯仿）粘合剂将面板粘合好。8 活性物质脱落故障现象 电池的电解液呈现浑浊带有红褐色故障的检查和处理检测电池容量是否正常，容量不足予以报废9 新电池电压降得快1、故障现象 新电池装车、起动时电压降得快。 2、故障的检查和处理 检查仪表显示电压与电池容量是否相符。 仪表显示的电压与电池容量关系不符合上表时，应要求厂家调整。 检查蓄电池连接线是否可靠，有无短路和连接不可靠等。有则排除之。 检查电动车起动和运行电流是否过大，若是过大（起动电流在15A以上，运行时的电流 6A以上）应调整控制器限流值或对电机进行检查修理。 检查蓄电池容量是否偏低，若是偏低，应对电池进行充放电。10 电池充不进电1、故障现象 首先检查充电回路的连接是否可靠，检查连线与插头接触是否完好，认真检查插座和插头是否有“打火”烧弧现象，有无线路损伤断线等。检查充电器有无损坏，充电参数是否符合要求：即初期充电电流达到1.6-2.5A/只；最高充电电压达到14.8-14.9V/只，充电浮充电转换电流达0.3-0.4A/只，浮充电压达到14.0-14.4V/只。 查看电池内部是否有干涸现象，即电池是否缺液严重。 还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化。极板的不可逆硫酸盐化，可通过充放电测量其端电压的变化来判定。在充电时，电池的电压上升特别快，某些单格电压特别高，超出正常值很多；放电时电压下降特别快，电池不存电或存电很少。出现上述情况，可判断电池出现不可逆硫酸盐化。2、故障的检查和处理 先将充电回路连接牢固，充电器不正常的应更换。干涸的电池应补加纯水或1.050的硫酸，进行维护充电、放电恢复电池容量。如果发现有不可逆硫酸盐化，应进行均衡充电恢复容量。干涸的电池加液后的维护充电，应控制最大电流1.8A，充电10-15小时，三只电池的电压均在13.4V/只以上为好。如果电池之间电压差别超过0.3V，说明电池已经出现不同步的不可逆硫酸盐化。对于发生不可逆硫酸盐化的电池，需要更换整组电池或激活电池11充电器一充就烧的检查与处理此种故障的检查，首先检查蓄电池连接是否正确，是否存在反极；另外察看蓄电池充