矿用锂离子电源安全技术要求

矿用锂离子电源安全技术要求矿用锂离子电源安全技术要求 随着煤炭工业发展和矿山装备技术进步 监测通信系统 紧急避险设施 井下 运输车辆等对防爆电源的容量要求越来越高 同时 gb3836 2 2010 爆炸性环 境 第 2 部分 由隔爆外壳 d 保护的设备 中明确禁止 在正常使用时可能 释放电解气体的电池 在隔爆外壳内使用 为满足目前煤矿装备的迫切需要 在充分研究 反复征求各方面专家意见以及进行相关试验研究的基础上 制定 本安全技术要求 1 范围 本技术要求规定了矿用隔爆 兼本安 型锂离子蓄电池电源产品分类 型号命 名 安全技术要求 检验规则等内容 本技术要求适用于在矿井下使用的矿用隔爆 兼本安 型锂离子蓄电池电源的 安全标志管理 其中锂离子蓄电池的容量在 20 100ah 范围内 2 规范性引用文件 gb 3836 1 2010 爆炸性环境 第 1 部分 设备 通用要求 gb 3836 2 2010 爆炸性环境 第 2 部分 由隔爆外壳 d 保护的设备 gb 3836 3 2010 爆炸性环境 第 3 部分 由增安型 e 保护的设备 gb 3836 4 2010 爆炸性环境 第 4 部分 由本质安全型 i 保护的设备 gb 14048 1 2006 低压开关设备和控制设备第 1 部分总则 mt t 408 1995 煤矿用直流稳压电源 mt 209 1990 煤矿通信 检测 控制用电工电子产品通用技术要求 mt t 1078 2008 矿用本质安全输出直流电源 3 术语和定义 3 1 电池管理系统 通过检测单体电池与热 电相关数据 对单体电池或电池组进行充放电管理 保护与控制的装置 3 2 矿用隔爆 兼本安 型锂离子蓄电池电源 能量存储 转换装置 由隔爆外壳 锂离子蓄电池或锂离子蓄电池组 电池管 理系统等组成 有时还可包括充电系统 放电系统 显示系统 电源输入系统 电源输出系统等 4 产品分类 4 1 按用途分 a 监测通信系统用后备电源 包括安全监控 人员管理 通信等系统后备电源 b 紧急避险设施用后备电源 包括避难硐室 可移动式救生舱等后备电源 c 运输车辆用电源 包括防爆蓄电池电机车 防爆无轨胶轮车 单轨吊等用动 力电源 d 防爆柴油机起动机用电源 e 其它 4 2 按使用类型分 a 后备电源 b 动力电源 5 产品名称与型号 5 1 产品名称 矿用隔爆 兼本安 型锂离子蓄电池电源 5 2 防爆标志 exdi 或 exd ib i 5 3 产品型号 6 技术参数 至少应包括以下技术参数 a 单体电池标称电压 v b 单体电池标称容量 ah c 单体电池允许最大充电电压 v d 单体电池允许最低放电截止电压 v e 单体电池最大允许充电电流 a f 单体电池最大允许放电电流 a g 单体电池数量 h 单体电池最高允许工作温度 i 电池组的标称容量 ah j 电池组的最低允许使用容量报警值 ah k 电池组充电过流保护值 a l 电源的标称能量 wh m 电源额定输出电压 多电压输出为最大额定输出电压 v n 电源额定输出电流 多电压输出为最大额定输出电流 a o 电源输出过流保护电流 a p 电源额定输入电压范围 v q 电源额定输入电流范围 a 7 技术要求 7 1 环境条件 除有关标准另有规定外 电源应在下列条件下正常工作 a 环境温度 0 40 b 平均相对湿度 不大于 95 25 c 大气压力 80kpa 106 kpa d 有甲烷 煤尘爆炸危险 但无显著振动和冲击 无破坏绝缘的腐蚀性气体的 场所 7 2 供电电源 除有关标准另有规定外 电源应在下列供电条件下正常工作 a 额定电压 127v 380v 660v 1140v 允许偏差 井底车场 主运输巷 20 10 其他场所 25 10 b 谐波 10 c 频率 50hz 允许偏差 5 7 3 基本要求 7 3 1 电源选用的蓄电池应满足 矿用锂离子蓄电池安全技术要求 7 3 2 监测通信系统和紧急避险设施用电源中锂离子蓄电池的标称容量不超过 60ah 运输车辆用电源 柴油机起动机用电源及其它电源中锂离子蓄电池的标 称容量不超过 100ah 7 3 3 在正常充 放电过程中单体电池的最高温度不应超过 60 7 3 4 锂离子蓄电池应采用串联方式连接 类型 规格 技术参数应一致 并 为同一制造厂家生产的产品 7 3 5 防爆要求 7 3 5 1 电源应具备防爆安全性能 采用隔爆或隔爆兼本安的防爆型式 防爆 结构 性能和标志应满足 gb3836 1 4 2010 的要求 其中放置电池的隔爆腔体 应能承受不小于 1 5mpa 的静压试验 7 3 5 2 锂离子蓄电池应放置在独立的隔爆腔内 且该隔爆腔内不应放置除电 池管理系统中检测单体电池温度的传感元件和防止锂离子蓄电池安装时发生短 路的熔断器以外的其他电气元件 7 3 5 3 隔爆腔内不允许锂离子蓄电池以任何形式的并联连接 7 3 6 电池管理系统基本要求 7 3 6 1 应对所有单体电池的电压和表面温度 电池组的电压 电流 电池容 量等参数进行检测 误差应满足表 1 的要求 测量信息的显示和故障报警功能 应满足实际需要 表 1 锂离子蓄电池 组 参数测量误差要求 参数单体电池电压值单体电池温度电池组电流电池组电压电池组容量 误差 2 2 2 2 5 注 对于塑料壳体的锂离子蓄电池 电池温度测量应选择在电池极耳处 7 3 6 2 应具有单体电池过充电压保护功能 7 3 6 3 应具有单体电池过充电压保护失效检测功能 7 3 6 4 应具有单体电池过放电压保护功能 7 3 6 5 应具有单体电池过放电压保护失效检测功能 7 3 6 6 应具有充电过流保护功能 7 3 6 7 应具有放电过流保护功能 7 3 6 8 应具有输出短路保护功能 7 3 6 9 应具有温度保护功能 7 3 6 10 应具有均衡充电控制功能 7 3 6 11 应具有电池信息采集线开路保护 7 3 7 电源电气安全性能 7 3 7 1 绝缘电阻和介电强度应符合 mt t 1078 2008 中 4 9 的规定 7 3 7 2 泄漏电流应符合 mt t 408 1995 中 4 8 3 的规定 7 3 8 电源电气性能 7 3 8 1 监测通信系统用后备电源的主要技术指标与功能应符合 mt t 1078 2008 中 4 4 和 4 5 的规定 且在正常充放电时 单体电池的温度应不超出 60 井下紧急避险设施用电源应具有定期自动放电的功能 电源的工作时间 放电 应符合相关国家或行业标准的规定 并可定期通过自动放电来测量电池组的实 际容量 且在电池组实际容量小于最低允许使用容量时报警或显示 运输车辆 用电源的技术指标与功能宜符合 qc t 743 2006 的规定 防爆柴油机起动机用 电源的技术指标与功能宜满足柴油机起动机的要求 7 3 8 2 工作稳定性应符合 mt t 1078 2008 中 4 11 的规定 7 3 8 3 环境适应性应符合 mt t 1078 2008 中 4 14 的规定 其主要技术指标 和功能应满足 7 3 6 和 mt t 1078 2008 的规定 7 3 9 当电源包含充电 放电 电源输入 电源输出 冷却等系统时 应满足 相关标准的规定 8 检验方法 8 1 试验条件 除另有规定外 试验应在以下环境条件下进行 a 环境温度 15 35 b 相对湿度 45 75 c 大气压力 86 106kpa 8 2 测量仪器与设备 a 计量仪器的准确度和测量范围应能保证所测指标的精度 b 测量仪器和设备的选用应符合所测的特性 c 被测电源本身不含显示 报警装置的 生产厂家应提供相关配套设备 8 3 受试电源要求 受试电源的单体电池应符合 矿用锂离子蓄电池安全技术要求 型式检验及出 厂检验合格的产品 8 4 检验方法 8 4 1 单体电池的类型 规格及电池组构成 采用目测检查 8 4 2 防爆性能和结构检验 执行 gb3836 1 4 2010 的相关规定 8 4 3 电池管理系统测试 8 4 3 1 根据电源充电和放电要求 配备相应的充电和放电设备 电源自带充 电功能时可不配充电设备 8 4 3 2 各单体电池上连接电压测试设备 8 4 3 3 各单体电池上连接温度测试设备 8 3 3 4 充电模式 在充电回路中串联电流测试和容量检测设备 启动充电设备 按产品企业标准 中规定充电方式充电 充电过程中不允许被测设备放电 8 4 3 5 放电模式 在放电回路中串联电流测试和容量检测设备 启动放电设备 以电源额定输出 电流放电 放电过程中不允许对被测设备充电 8 4 3 6 充电过程中电池管理系统测试 以 8 4 3 5 方式放电 至电源的单体电池过放电压保护动作 以 8 4 3 4 方式 充电至标称容量的 90 时停止充电 将其中电压最低的单体电池以电源额定输 出电流放电 至标称容量的 80 停止放电 以 8 4 3 4 方式充电至电源单体 电池过充电压保护 试验过程中监测各单体电池的电压 电池组的充电电流 各单体电池的温度 重复测量 3 次 取算术平均数 各单体电池和电池组的指 标应符合产品企业标准中的要求 在充电过程时 对电源显示的各单体电池电压 各单体电池温度 电池组电压 充电电流等与检测值比较 误差应满足 7 3 6 1 的要求 在充电结束时 检测各单体电池电压值 单体电池最高电压与最低电压差值应 不大于 50mv 8 4 3 7 放电过程中电池管理系统测试 8 4 3 7 1 以 8 4 3 4 方式充电 至电源单体电池过充电压保护 8 4 3 7 2 以 8 4 3 5 方式放电 至电源单体电池过放电压保护 监测各单体 电池的电压 电池组的放电电流 各单体电池的温度 重复测量 3 次 取算术 平均数 各单体电池和电池组的指标应符合产品企业标准中的要求 在放电过程时 对电源显示的各单体电池电压 各单体电池温度 电池组电压 放电电流等与检测值比较 误差应满足 7 3 6 1 的要求 容量检测值与电源的放电容量显示值比较 误差应满足 7 3 6 1 要求 8 4 3 8 单体电池过充电压保护失效检测 将电源按照 8 4 6 4 充电至单体电池过充电压保护动作 使该保护电路失效 启动充电设备 充电电流不高于电源额定充电电流的 20 各单体电池的电压 不高于最大允许充电电压的 103 当电源中某只单体电池电压在 100 103 最高允许电压范围内 应有报警或显示 8 4 3 9 单体电池过放电压保护失效检测 将电源按照 8 3 3 5 放电至单体电池过放电压保护动作 使该保护电路失效 启动放电设备 放电电流不高于电源额定输出电流的 20 各单体电池的电压 不低于最低放电截止电压的 97 当电源中任意一只单体电池电压在 97 100 最 低放电截止电压范围内 应有报警或显示 8 4 3 10 充电过流保护测试 以 8 4 3 4 方式充电 增加充电设备的输出电流至电池组充电过流保护值的 103 电源应实现充电过流保护 在 100ms 内断开与充电器连接 对于运输车 辆和柴油机起动机用电源 动作时间为 2s 停止充电 并在 10s 内报警或显 示 8 4 3 11 放电过流保护测试 以 8 4 3 4 方式充电 至电源单体电池过充电压保护 在电源的输出端施加过 流检测负载 使电源输出电流为过流保护值的 103 电源应实现放电过流保护 在 100ms 内断开与用电设备连接 对于运输车辆和柴油机起动机用电源 动作 时间为 2s 停止放电 并在 10s 内报警或显示 8 4 3 12 输出短路保护测试 以 8 4 3 4 方式充电 至电源单体电池过充电压保护 在电源的输出端施加短 路检测负载 外部线路电阻应小于 5m 使电源输出处于短路状态 电源应 实现放电短路保护 50ms 内断开与用电设备连接 停止放电 并在 10s 内报警 或显示 8 4 3 13 温度保护功能测试 将电源 电池温度检测元件 置于温箱中 以不大于 3 min 升温速率调整温 箱中的温度至低于产品企业标准所规定的单体电池最高表面温度的 5 电源 应处于正常工作状态 以不大于 1 min 升温速率平稳调整温箱中的温度至电 源温度报警或显示动作值 观察并记录断开与用电设备连接的响应时间 停止 放电 观察并记录 报警或显示的响应时间 然后再平稳下降至温度复位值 分别测量动作温度与复位温度 注意在试验过程温箱最高温度的设置宜不超过 65 注意在试验过程温箱最高温度的设置宜不超过 65 具体由产品企业标 准规定 电源应在 5s 实现温度保护 断开与用电设备连接 停止放电 并在 10s 内报警或显示 8 4 3 14 信息采集线开路保护 随机断开电池电压和温度采集线各一根 应显示出相应故障类型及故障点 8 4 3 15 容量自检功能测试 以 8 4 3 5 方式放电 至单体电池过放电压保护动作 以 8 4 3 4 方法充电 充至企业标准中规定的电池组最低允许使用容量报警值 停止充电 启动容量 自检功能 至自检结束 电源应报警或显示电池组容量不足故障 8 4 4 依据相关标准对 7 3 5 7 3 6 7 3 7 条进行检验 9 检验规则 检验分为出厂检验和型式检验 9 1 出厂检验 9 1 1 电源应逐台进行检验 合格产品应予合格证 9 1 2 检验项目 出厂检验项目按表 2 规定 9 1 3 出厂检验的各项性能和指标应符合本标准的规定 否则按不合格处理 9 2 型式检验 9 2 1 有下列情况之一时应进行型式检验 a 新产品或老产品转厂定型时 b 正式生产后如结构 原材料 工艺有较大改变可能影响产品性能时 c 停产 年以上 恢复生产时 d 出厂检验结果与上一次型式检验的结果有较大差异时 e 国家有关机构提出型式检验要求时 9 2 2 检验项目 型式检验的项目等见表 2 9 2 3 抽样及抽样数量 型式检验的产品 应从出厂检验合格的产品中采取随机抽样的方法进行抽取 抽样数量为 1 台 9 2 4 判定规则 产品检验项目有一项不合格 则判该产品不合格 表 2 检验规则 序号检验项目