后備VRLA電池運行中的檢測與自動測試
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但隨著免維護蓄電池被廣泛地使用，問題逐漸顯現出來：
·大多數免維護蓄電池使用壽命比預計的要短得多；
·個別電池失效導致整組電池失效；
·蓄電池安裝后，缺乏科學、有效的監(jiān)測管理手段，對蓄電池的合理使用不能及時作出準確的判斷；
·由于使用現場條件限制，很難進行手工檢測，并且測試數據分析需要運維人員具有很高的專業(yè)水準；
·類似于證券、銀行等場合不具備定期放電檢查的條件；
·電池放電測試的風險很高；
·電信、電力行業(yè)的無人職守站（所）的日常檢查費用很高；
·突發(fā)性的電池故障的發(fā)現很難保證及時發(fā)現；
·系統(tǒng)的不和理共況對蓄電池的傷害未能及時發(fā)現并處理；
·具有“電池管理功能”的電源設備，如 UPS 等并沒有真正的起到電池管理者的作用。
有關資料表明， VRLAB 在使用 3--4 年后，大部份電池組很難通過容量檢測，只有少數能超過 6 年。在實際使用中，只有很少用戶定期檢查蓄電池并對蓄電池作定期容量測試，很多情況下是在市電停電后才發(fā)現蓄電池放電容量達不到設計要求，甚至有的電池組的容量達不到額定容量的 50% 還在繼續(xù)“工作”。蓄電池的現狀一方面說明蓄電池的質量還有待提高，從設計和生產控制方面還需不斷完善；另一方面，正確、科學地使用電池，加強日常維護和監(jiān)測管理非常必要，從而及時發(fā)現落后電池，為維護與處理提供科學、準確的依據。
這就說明，在蓄電池用戶這里，是迫切需要能夠實時在線監(jiān)測閥控鉛酸蓄電池性能狀況的監(jiān)測設備。
另外，蓄電池在線監(jiān)測設備的性能和檢測方式對蓄電池的管理有很重要的意義，如何選用合適的檢測設備直接關系到蓄電池用戶的安全效益和經濟效益。
本文著重講解閥控鉛酸蓄電池的失效機理、閥控鉛酸蓄電池的使用狀況，當前蓄電池監(jiān)測的手段及其優(yōu)、缺點，并基于內阻在線測量，提出針對蓄電池在線監(jiān)測解決方案。
1 影響蓄電池質量的技術問題和失效模式
閥控鉛酸蓄電池的充放電是一個復雜的電化學反應，引起蓄電池失效的原因很多，了解閥控鉛酸蓄電池的工作原理和失效機理，科學、合理地對閥控鉛酸蓄電池監(jiān)測與維護，在安全生產和經濟效益上有很重要的意義。
1.1 影響 VRLA 蓄電池質量的幾個重要技術問題
1 ）、電池構成
VRLA 電池由正極板、負極板、 AGM 隔膜、正負匯流條、電解液、安全閥、蓋和殼組成。其中正極板柵厚度和合金成份、 AGM 隔膜厚度均勻性、匯流條合金、電解液量、安全閥開閉壓力和殼蓋材料、電池生產工藝等對電池壽命和容量均勻性具有重要影響。
2 ）、板柵合金
VRLA 電池負板柵合金一般為 Pb-Ca 系列合金，正板柵合金有 Pb － Ca 系列（含 Pb-Ca-Sn-Al ）、 Pb-Sb （低）系列和純 Pb 等。其中 Pb-Ca 、 Pb-Sb （低）合金正板柵電池浮充壽命相近，但循環(huán)壽命相差較大。對于經常停電地區(qū)選用低銻合金電池可靠性好。
3 ）、板柵厚度
極板的正板柵厚度決定電池的設計壽命。不要期望薄極板具有長壽命，也不要期望 PbCa 系列合金正板柵電池具有 PbSb 系列合金那樣的循環(huán)壽命。
4 ）、安全閥
安全閥被認為是 VRLA 電池的一個關鍵部件，具有濾酸、防爆和單向開放功能， YD ／ T7991 996 規(guī)定安全開閉壓力范圍為 1 － 49kPa ，如果考慮氧復合效率需要， 1 － 49kPa 壓力規(guī)定是合理的。但是，對于長壽命電池，必須考慮單向密封，防止空氣進人電池內部，同時防止內部水蒸氣在較高溫度下跑掉。
5 ）、 AGM 隔膜
對電池生產質量有直接影響的技術指標是隔膜孔隙率和厚度均勻性，這兩個指標直接影響隔膜吸酸飽和度和裝配壓縮比，從而影響電池壽命和容量均勻性。
6 ）、殼蓋材料
VRLA 電池殼蓋材料有 PP 、 ABS 和 PVC ， PP 材料相對較好。
7 ）、酸量和化成工藝
分電池化成和槽化成兩種，電池化成可以定量注酸并記錄每個電池單體化成全過程數據，能準確判斷每個出廠電池綜合生產質量狀況，但化成時間較長。槽化成是對極板化成，化成時間短，極板化成較充分，但對電池組裝質量不能通過化成過程數據記錄判斷。
8 ）、涂板工藝
涂板工藝要保證極板厚度和每片極板活性物質的均勻性。
9 ）、密封技術
VRLA 電池密封技術包括極柱密封、殼蓋材料透水性、殼蓋密封和安全閥密封。
10 ）、氧復合效率
AGM 電池具有良好的氧復合效率，貧液狀態(tài)下按有關標準測試氧復合效率一般大于 98 ％，因此具有良好的免維護性能；開口式電池氧復合效率＜ 10% ，需要經常加酸、加水維護。
1.2 影響蓄電池壽命的環(huán)境因素
（ 1 ）、環(huán)境溫度
蓄電池正常運行的溫度是 20 ～ 40 ℃，最佳運行溫度是 25 ℃。當溫度每升高 5 ℃，蓄電池的使用壽命降低 10% 。
（ 2 ）、環(huán)境濕度
蓄電池的運行濕度應該在 5 ～ 95% （不結露）之間，環(huán)境濕度過高，會在蓄電池表面結露，容易出現短路；環(huán)境濕度過低，容易產生靜電。
（ 3 ）、灰塵
灰塵過多，容易使蓄電池短路，安全閥堵塞失效。
1.3 VRLA 蓄電池失效模式
1 ）、電池失水
鉛酸蓄電池失水會導致電解液比重增高、導致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質減少，從而使電池的容量降低而失效。
鉛酸蓄電池密封的難點就是充電時水的電解。當充電達到一定電壓時（一般在 2.30V ／單體以上）在蓄電池的正極上放出氧氣，負極上放出氫氣。一方面釋放氣體帶出酸霧污染環(huán)境，另一方面電解液中水份減少，必須隔一段時間進行補加水維護。閥控式鉛酸蓄電池就是為克服這些缺點而研制的產品，其產品特點為：采用密封式閥控濾酸結構，使酸霧不能逸出，達到安全、保護環(huán)境的目的。但密封蓄電池不逸出氣體是有條件的，即：電池在存放期間內應無氣體逸出；充電電壓在 2.35V ／單體（ 25 ℃）以下應無氣體逸出；放電期間內應無氣體逸出。但當充電電壓超過 2.35V ／單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間產生了大量氣體來不及被負極吸收，壓力超過某個值時，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經過濾酸墊濾掉了酸霧，但畢竟使電池損失了氣體（也就是失水），所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電電壓的要求是非常嚴格的，不能過充電。
2 ）、負極板硫酸化
電池負極柵板的主要活性物質是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發(fā)生如下化學反應
PbSO4 + 2e = Pb + SO4-
正極上發(fā)生氧化反應：
PbSO4 + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO4- + 2e
放電過程發(fā)生的化學反應是這一反應的逆反應，當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時，在電池的正負極柵板上就有 PbSO4 存在， PbSO4 長期存在會失去活性，不能再參與化學反應，這一現象稱為活性物質的硫酸化，硫酸化使電池的活性物質減少，降低電池的有效容量，也影響電池的氣體吸收能力，久之就會使電池失效。
為防止硫酸化的形成，電池必須經常保持在充足電的狀態(tài)。
3 ）、正極板腐蝕
由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕，防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發(fā)生。
4 ）、熱失控
熱失控是指蓄電池在恒壓充電時，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強作用，并逐步損壞蓄電池。從目前國內蓄電池使用的狀況調查來看，熱失控是蓄電池失效的主要原因之一。造成熱失控的根本原因是：
普通富液型鉛酸蓄電池由于在正負極板間充滿了液體，無間隙，所以在充電過程中正極產生的氧氣不能到達負極，從而負極未去極化，較易產生氫氣，隨同氧氣逸出電池。
因為不能通過失水的方式散發(fā)熱量， VRLA 電池過充電過程中產生的熱量多于富液型鉛酸蓄電池。
浮充電壓應合理選擇。浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓，是影響電池壽命至關重要的因素。一般情況下，浮充電壓定為 2.23 ~ 2.25V/ 單體（ 25 ℃）比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用 2.35V ／單體（ 25 ℃），則連續(xù)充電 4 個月就可能出現熱失控；或者采 2.30V/ 單體（ 25 ℃），連續(xù)充電 6 ~ 8 個
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