摘要:介绍一种进步前辈的测试技术,计议若何周全解决电力系统蓄电池维护问题. 

      1、　蓄电池在电力系统的作用及存在的问题

　　蓄电池是电力电源系统中直流供电系统的重要组成部门，它作为直流供电电源，主要担负着为电力系统中二次系统负载提供平安、稳定、靠得住的电力保障，确保继电庇护、通讯装备的正常运行。是以，蓄电池的稳定性和在放电进程中能提供给负载的现实容对确保电力装备的平安运行具有十分重要的意义。

　　然而蓄电池经过一按时间的使用后，常易因活性物资脱落、板栅侵蚀或极板变形、硫化等身分，而使容逐渐下降直至失效。所以，找出落后电池，并将其予以处置，以便消除隐患，就是广年夜蓄电池维护人员的工作。曩昔几十年来我们一直使用防酸隔爆式铅酸蓄电池，堆集了一定经验。但由于此种电池维护方式繁琐，今朝已被具有免加水、安装灵活、占地面积小且不形成酸雾的阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)所取代。

　　 近年出处于阀控式密封铅酸蓄电池被普遍使用，国内生产VRLA的厂家越来越多，生产规模与技术水平良莠不齐，问题很多，90年月初国内使用的VRLA电池泛起了很多之前未遇到的新问题，但由于其是新技术，有些故障缘由还没有被完全掌握，只有在维护上建立起有用的经管方式，才可避免造成重年夜隐患。

　　用了五年的电池，是否一定不能用？用了半年的电池是否一定能用？蓄电池供给商提供的电池是否一定是好的？电池和电池组为什么要进行定期检测和在线监测

　　十几节甚至几十节串联的电池，只要一节过早损坏，如不实时发现，则时间一长，其他电池随着报废。

　　阀控式铅酸蓄电池(VRLA)从一起头便被称为免维护电池，而生产厂家又许诺该电池的使用寿命为10 ~ 20年(少为8年)，这样就给国内的技术和维护人员一种误解，似乎这类电池既耐用又完全不需要维护，许多用户从装上电池后就基本没有进行过维护和经管，因而在90年月初国内使用的VRLA电池泛起了很多之前未遇到的新问题，例如，电池壳变形、电解液渗漏、容不足、电池端电压不平均等。这些现象不单在国内，就是在比我国早采用VRLA电池的国外也一样存在。在VRLA电池中由于电解液比重更年夜而且浮充电流更年夜，因而电极侵蚀更为迅速。电极侵蚀也会消耗氧气从而使电池变干，这是VRLA电池独有的故障。VRLA电池过度的气体逸出、焊接柱或盖板裂缝、密封不严，后经由过程容器壁和塑料容器渗出水、氢和氧，这些城市引发电解液渗漏。VRLA电池的故障有些是气体调理阀泛起故障引发的，阀打开会致使干涸，也会使空气进进电池，阴极板自我放电，阀阻塞会使盖鼓出和爆炸。VRLA电池的冷却比启齿式电池更为重要，若是不充实的话，热失控可能会引发电池熔毁或爆炸。VRLA电池内部接线柱、同极的毗连片和电极接头的侵蚀而断裂的现象也比启齿式电池更常发生。这些故障都致使容损失。这使使用单元不容易掌握VRLA电池的耐久性和失效问题。实践证实，VRLA电池端电压与放电能力无相关性，VRLA电池和电池组在运行进程中，随着使用时间的增加必然会有个体或部门电池因内阻变年夜，呈退行性老化现象，实践证实，整组电池的容是以状态差的那一块电池的容值为准，而不是以平均值或额定值(初始值)为准，当电池的现实容下降到其自己额定容的90% 以下时，电池便进进衰退期，当电池容下降到原来的80%以下时，电池便进进急剧的衰退状态，衰退期很短，这时候电池组已存在极年夜的事故隐患。使用单元和经管单元，往往只重视备用电源的装备部门的维护和经管，而轻忽电池组的重年夜作用，却不知断电的危险很年夜水平上就窜伏在电池组。整组电池充电的特征是，如电池组内有一个或几个内阻变年夜的老化电池，其容必然变小，充电器给电池组充电时，老化电池因容小，将很快布满。充电器会误觉得整组电池已布满而转为浮充状态，以恒定电压和小电流给电池组充电。其余状态秀的电池不成能布满。电池组将以老化电池的容为尺度进行充放电，经屡次浮充--放电--均充--放电--浮充的恶性轮回，容不竭下降，电池后备时间缩短。结论：如不按时检测，找出老化电池给予调整，电池组的容将变小，电池寿命缩短，影响系统的高效平安运行。

　　实践证实，电池和电池组的定期检测和在线监测长短常重要和必需的，是备用电源系统中很是重要而又往往被人们轻忽的重要环节。

     2、　蓄电池维护各类方式回首

     1、丈浮充电压法

　　 浮充电压的设置对电池的寿命具有相当重要的影响。在理论上要求浮充电压发生的电流是以抵偿电池的自放电。浮充电压太高会引发电池正极侵蚀和失水，使电池容下降，而浮充电压太低，也会使电池充电不足，引发电池落后，严重时会泛起电极硫酸盐化。浮充电压的选择可以凭据厂家说明书的要求而设定。

　　 虽然丈浮充电压并实时作出调整是蓄电池日常维护的一项重要工作，可是丈浮充电压其实不能找出落后单体电池。如图一所示，用万用表测出该组电池各单体的浮充电压相当平均，但放电一会儿，其中一个电池的端电压迅速降至截止电压以下，显然该电池为落后单体。

       2、内阻或电导测试法

　　 今朝行一种用电导测试的方式检测电池的内阻来藉此判断电池的实有容。电导，即电阻的倒数，是指传导电流的能力，它反映了电阻的年夜小。VRLA电池的电阻组成是复杂的，包括了电池的欧姆电阻，浓差极化电阻，电化学反应电阻及双层电容充电时的干扰作用。在分歧的测点和分歧的时刻测得的电阻值包括的组成也是分歧的。

　　 残剩容和电池内阻有一定的固定关系，出格在残剩容不足50%时，会迅速下降，因而凭据电池的电导或电阻值来判断电池容有很好的一致性。 

      3、容丈法

　　 欲准确知道VRLA电池的健康状态，只有对电池进行容实验。核对性容放电实验虽然能100%地测定蓄电池的容，可是，这类测试方式有很多弊端，如成本昂贵、装备粗笨和对人进行培训等，更主要的是这类测试必需把电池从装备上隔脱离相当长的一段时间，而在这段时间里，若是没有电池做为后备电源，危险性显而易见。

      3.1传统的离线容测试法

　　 这类方式须将电池从系统上脱离下来，接上电热丝作为假负载，经由过程调整电热丝，使电池组以额定电流对电热丝放电，同时用万用表每隔一按时间测电池端电压，直至其中有一单体的端电压到达划定的终止电压时遏制放电，其放电时间与放电电流的乘积即为该电池的现实容。此种检测方式丈电池的容数值准确，能够清晰的判别电池是否为失效电池。但此种方式存在下列缺陷:

      电池须脱离系统，若这时代市电突然中断，另外一组电池能否独撑？增加系统瘫痪风险。
 
      粗笨的电热丝需要多人搬运，且至少须一人丈一人记实数据。 
 
      个体电池端电压可能在两次丈距离时代突然降至截止电压以下，造成过度放电，如图三所示。工作过年夜，难于周全进行。 
 
      整组电池须花费二十几小时充电，有时需离线之整流器，且易造成某几个电池过充。 

      须消耗年夜之电能与热能。 

     3.2 传统的在线容测试法

　　 这类容测试法不须将电池组脱离系统，只要将整流器关闭，让电池组直接对系统放电，同时用万用表丈各电池的端电压的变化情况。这类方式相对离线容测试法轻松、简单且节省了许多电能，可是一样由于人工丈的时间距离，存在某些单体过度放电的可能性。装上监控系统后几多解决了这个问题，可是为平安起见，只能放电20%左右，而失效电池放电电压在放电深度20%的情况下与有用电池的放电电压不能有用区分隔来，除非在较深的放电深度下才能获得体现。所以相对通讯系统低于额定容80%的电池视为失效电池的划定来说，这类方式也难于知足要求。

      3、蓄电池维护周全解决方案 

　　若何对阀控式铅酸蓄电池建立起一套有用的维护经管方式，一直是广年夜维护人员所关心的问题。近来Alber公司推出的蓄电池维护方案，效果秀，这里特将其推荐给广年夜用户，以扶助建立起一套有用的电池维护方式。

　　这套方式着重强调以下概念:

　　任何蓄电池的寿命变化都是渐变的，频仍的丈没有任何意义，可是，持久的跟踪经管却是为重要的。由于电池的寿命平均在5年左右，一个月左右测一次即可。今朝，一些昂贵的在线监测电池系统现实上是无多年夜意义的，更况且其靠得住性，还不如其监测的对象。

　　蓄电池的寿命取决于电池的充放电次数，随着充放电次数的增加，电池的内阻增加，放电能力削减，当到达一定水平时，这类变化加速。是以，持久跟踪测试，状态经管成为一项可行的解决方案。在现实使用中，有很多种方式可以决议电池的寿命或状态，可是基于内阻的丈方式是快，靠得住的。

　　今朝市场上存在的各类所谓容检测系统(除10小时放电系统)，其原理归根结柢都是基于内阻的。是以不管即使是几十万的装备，仍是几万的，其原理从基本上是一致的，所谓的容也是猜度。

　　一般判则:Alber从用户测试装备处收集到许多的测试数据，并将他们的发现做为陈述发表出来 。迄今为止，可以得出这样的成效，即所有内阻高于基准值25%的电池将没法经由过程容的测试。

      建立一个利便，简单，靠得住，价格较低的有用测试系统，是本公司提出的解决方案的终方针，下面划分介绍我公司的测试方式和推荐的电池维护方案:

     1、直流放电法"

　　 如图所示，由被测电池向负载模块 (RTM) 放出年夜电流(30-70A)，时间3.25秒，丈放电电压稳定后的瞬中断电压差△V(V2－V1) 与电流值 (I) 的比值计较出电池的内阻 R内阻＝△V/1；直流放电法测内阻为 Albér 公司利(利号： No.5.744.962).

       R1=△V/I=(2.088-2.061)/I=375uΩ

       2、电池测试方式的比力
     

使用方式	在线测内阻	测试电流	测试成效		与容联系关系性
			在线	在线
直流放电法	在线测内阻, 精度0.1%	30A-70A	稳定　准确	稳定　准确	慎密
交流注进法	只能测电导、电抗 没法测内阻	≤１A	不稳定。受纹波电流影响和谐波电流干扰。	有跳变	离散

 
     3、电池检测和在线检测的三种主要方式

　　蓄电池在线监测经管是针对丈电池的运行条件和检测电池自己的状态而设计的、电池监测主要有以下三种方式:

　　①整组监测，②单电池电压监测，③电池内阻监测与在线监测。

      ① 整组监测:

　　 整组电池监测功能一般设计在整流电源内(如一些高真个UPS的电池经管软件)，丈电池组的电压，电流和温度，进行充电和放电经管，尤其是凭据情况温度变化来调整电池组的浮充电压(温度抵偿)做得比力好，在电池放电时电池组电压低至某下限时报警。成组电池监测很难发现单电池的缓慢变化，包括单电池自己的老化和因单电池一致性问题而带来的堆集效应，以一组48V电池组来说，若是只有1个电池在变坏，其电压变化的旌旗灯号会被其它23只电池“淹没”。电池端电压及电池组母线电压与电池容(放电能力)无关。整组监测没法监测电池及电池组现实容，没法挑选其中已老化的电池。

       ② 单电池电压监测:

　　 1997 年我国邮电部发布的电池监控尺度目的在于规范电池监测产物和技术。尺度中明确要求监测到每个单电池。今朝电信部门使用的产物年夜多都是依据该尺度设计和生产的。制定尺度后，电信运维部门期看监测装备能够起到重要作用，而现实情况是在浮充状态，监测装备只能发现极个体性能很差，浮充电压超凡的电池。对于浮充电压小幅值的差异监测，系统并没有法子区分和处置，也就是对于电池性能变坏，电池容已年夜幅下降的老化电池监测无能为力，这时候若是电池浮充电压变化不较着，监控系统不会发出警报。而是当放电时发现某电池的放电电压(或曲线)异常才有警告。但通常是时已晚。结论：实践证实，单电池电压监测的预警性和前瞻性较差，没法准确测定电池内阻和容，实时找出老化电池。

       ③ 电池内阻监测与在线监测:

　　 以美国 Albér 公司为代表的电池监测装备厂商在近几年推出了直流放电法对电池进行内阻检测的系列产物，是电池监测技术的变，即由被动监测电池电压到自动切确测试电池内部状态(内阻)和在线监测电池组动态变化。

      4、推荐的蓄电池测试工具

　　BDS－256 / MPM－100 蓄电池智能监控系统是Alber公司哄骗内阻测试利技术的综合运用。这类系统的怪异的地方是能对蓄电池存在的任何问题提供早期的预告。经由过程测试蓄电池内阻的方式，系统能够自动检查到每一个电池单体的状态，并靠得住地展望出它们的性能。

　　CLC-200蓄电池内阻测试仪是Alber公司的一款可以进行数据自动贮存的蓄电池智能内阻测试仪，它可以在正常测试时间内切确提供各阶段数据。此款轻便智能型装备可以显示并记实单体浮充电压、单体内阻和电池间毗连电阻。可运用于单体电池或由多单体组成的模块。自动贮存 7 组 256 节电池组或 28 组 64 节电池组的相关数据，不仅可以节省时间，而且还可以确保地保留记实。使用 RS-232 端口和软件可以将所有读数传送至计较机进行深进分析并生成陈述。

　　SCT-200蓄电池活化仪是Alber公司推出的用于在线对单节电池按编程进行恒流容或预置放电、限流恒压充电的测试；可编程为多步测试进程，自动操作和平安电路可以让用户对装备进行编程并启动测试，而无需对测试系统值守。

　　BCT－2000 蓄电池组放电测试仪是Alber公司推出的集放电、检测和通讯一体化的蓄电池组容测试系统工具。这套设计巧妙的系统采用线性接连可调自动控制电路，完全依照用户编程的方式在恒流、恒功率和自动关闭的模式下自动完成测试。是蓄电池组阶段检、年检、工程验收的理想工具。