直流系统蓄电池运行与维护技术

1、目 录12351蓄电池的工作原理及早期失效原因蓄电池的工作原理及早期失效原因 常规的蓄电池测试方法常规的蓄电池测试方法介绍介绍及对比及对比常用蓄电池运行维护原理常用蓄电池运行维护原理RS485电池交流配电整流模块整流模块整流模块整流模块降压模块1交流监控单元模块监控单元直流监控单元系 统 监 控 模 块降压模块2RS485RS232合闸母线控制母线 不论是电力变电站、通信机房、移动基站，蓄电池作为电源系统停电时的备用电源是非常重要的一个环节，随着信息社会对通信稳定性、供电安全性和通讯可靠性的要求越来越高，蓄电池本身运行的可靠性和安全性就得到了越来越高的关注。 然而，从上世纪80年代使用阀控式铅

2、酸蓄电池开始，20多年来人们一直被阀控电池的可靠性问题所困扰，往往是市电发生故障了，系统电源也跟着就没了，或者只能维持很短的时间。大多数阀控式蓄电池的使用寿命比预计的要短得多。电池安装以后，没有有效的维护管理手段。手工检测很困难，数据分析需要专业知识，定期的检测也不能随时发现隐患，很茫然，也很无奈。很多场合不具备定期放电检查的条件，而且，很多场合对电池放电测试的风险非常高。人员严重不足，无人值守站的日常检查费用很高。负极柱负极柱正极柱正极柱安全阀安全阀汇流排汇流排栅板栅板隔板隔板外壳外壳正极活性物质是二氧化铅，电极反应为：PbO2 + 3H + + HSO4- + 2e PbSO4 + 2H2

3、O负极活性物质是海绵状金属铅，电极反应为：Pb + HSO4- - 2e PbSO4 + H+电池反应：Pb + PbO2 + 2H + + 2HSO4- 2PbSO4 + 2H2O从反应式中可以看出，硫酸不仅传导电流，而且参与电化学反应，放电时硫酸不断减少，生成水，电解液浓度降低；充电时不断生成硫酸，消耗水，电解液浓度增加。PbH2SO4H2O体系的氧化还原标准电极电位：V- = PbSO4Pb = - 0.356 VV+= PbO2 PbSO4 = 1.865 VE = V+ - V- = 1.865 (-0.356) = 2.221 V 即电池电动势，通常近似为蓄电池开路电压。 充电充电

4、 放电放电 充电充电 放电放电2Pb + O2 = 2PbO PbO + H2SO4 = PbSO4 + H2O 2PbSO4 + 2H + + 4 e- = 2Pb + 2HSO4 O2 + 4H + + 4 e- = 2H2O2O-2 - 4 e- = O2 2H2O - 4 e- = 4H+ + O2 正极 PbO2负极 Pbe-e-O2H2O = 2H+ + O-2O2O2O2O2O2O2O2O2 利用氧再复合利用氧再复合“水循环水循环”原理，使电池正极原理，使电池正极析出的氧气通过隔膜扩散到负极发生氧化反应析出的氧气通过隔膜扩散到负极发生氧化反应生成生成 PbO2 ，并与，并与 H2

5、SO4 反应，最终生成水，反应，最终生成水，避免了水的散失。避免了水的散失。 全密封结构，用一安全阀控制电池内气体全密封结构，用一安全阀控制电池内气体压力。压力。VRLA ( Valve Regulated Lead Acid ) 采用玻璃纤维或胶体作为隔膜，吸贮电解采用玻璃纤维或胶体作为隔膜，吸贮电解液，贫液式，紧装配。液，贫液式，紧装配。 阀控式铅酸蓄电池VRLA拥有先进的设计思想和工作原理，理论上有较高的可靠性和较长的使用寿命，厂家也都宣传有1015年的浮充使用寿命。然而实际使用情况却强差人意，有些厂家的电池仅使用了二三年，甚至更短时间就出现了失效电池为什么为什么 ？ 失水失水充电时氧再

6、复合反应不完全充电时氧再复合反应不完全板栅腐蚀板栅腐蚀硫酸铅的存在，使负极硫酸铅的存在，使负极长期处于非完全充电状长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅态，形成不可逆硫酸铅充电过程中，由于紧装充电过程中，由于紧装配密封结构使热量不易配密封结构使热量不易散出，导致电池温升过散出，导致电池温升过高失效高失效 负极板硫酸盐化负极板硫酸盐化 热失控热失控 工艺设计缺陷工艺设计缺陷渗漏液、极耳腐蚀断渗漏液、极耳腐蚀断裂、阀盖开闭失灵等裂、阀盖开闭失灵等2.25v2.25v2.29v2.23v2.24v2.24v2.25v2.25v 国家标准容量测试法：国家标准容量测试法：0.1C10小时放电小时放电

7、（核对性容量测试）（核对性容量测试） 内阻测试法内阻测试法 ？ 状态检测法状态检测法 Cd = Ct 1 + K（ t 25 ） 200Ah100Ah100Ah 50% 容容 量量 放放 电电 ： 在在 放放 电电 曲曲 线线 上上 选选 50 容容 量量 的的 对对 应应电电 压压 点点 V s， 作作 为为 放放 电电 电电 压压 保保 护护 点点 进进 行行 放放 电电 ， 当当 放放到到 该该 电电 压压 点点 时时 即即 可可 近近 视视 认认 为为 已已 放放 出出 50 容容 量量 。V sVt50% C似似V s100% C0 当对电池组进行核对性放电测试完毕后，当对电池组进行

8、核对性放电测试完毕后，接入正常直流系统回路时，必须注意采取必要接入正常直流系统回路时，必须注意采取必要的保护，避免接入瞬间冲击电流引起充电机的的保护，避免接入瞬间冲击电流引起充电机的过流保护动作或电池出口熔丝熔断的情况发生。过流保护动作或电池出口熔丝熔断的情况发生。延时接入：延时接入：放电结束后不立即接回，待已放电放电结束后不立即接回，待已放电 的电池组电压回复到与充电机电压之差小于的电池组电压回复到与充电机电压之差小于5V以内。以内。限流接入：限流接入：在电池组出口串接一个合适的限流在电池组出口串接一个合适的限流电阻，以限制接入瞬间的冲击电流。电阻，以限制接入瞬间的冲击电流。 电池内阻：是指

9、电流通过电池时所受的阻力 电池内阻包括： 电极化内阻电池在进行电化学反应时，极化所引起的内阻，或电流流过电极时所引起的电位的变化。 Ee - E 电位极化有浓差极化和电位极化之分。 欧姆内阻 R 极柱R 汇流排R板栅R板栅与涂膏R涂膏R电解质R隔膜R金属通路R化学通路XcEc = 单体电压 UU1U2 I1 I2 IRi = U1 - U2 I2 I1在实际使用中，电池都是成组使用的，在实际使用中，电池都是成组使用的， 由于电池制造的离散性和使用的原因，电池组由于电池制造的离散性和使用的原因，电池组失效的早期表现总是出现一些落后电池，而落失效的早期表现总是出现一些落后电池，而落后电池又将进一步

10、加速整组电池的损坏。电池后电池又将进一步加速整组电池的损坏。电池组的容量取决于该电池组中容量最低一节电池组的容量取决于该电池组中容量最低一节电池的容量。因而，发现并获知落后电池的容量，的容量。因而，发现并获知落后电池的容量，及时对落后电池进行处理是电池组运行维护的及时对落后电池进行处理是电池组运行维护的关键，是非常重要的。关键，是非常重要的。 落后电池的发现落后电池的发现 监测电池浮充电压监测电池浮充电压 通过适当放电（通过适当放电（15-30分的浅容量放电）分的浅容量放电） 检测电池内阻变化检测电池内阻变化落后电池的处理落后电池的处理 对欠充的电池（浮充电压长期偏低）可在线进行补对欠充的电池（浮充电压长期偏低）可在线进行补充电。充电。 对轻度极板硫化的电池（内阻偏大）进行激活处理对轻度极板硫化的电池（内阻偏大）进行激活处理（活化）。（活化）。 对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池对严重极板硫化、电解液干枯或短路开路的电池（内阻严重偏大、电压很高或为零）应立即更换