矿用隔爆(兼本安)型金属氢化物镍蓄电池电源安全专业技术要求

1、矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电源安全技术要求（第一次征求意见稿）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存在析氢危险的蓄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、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。范围本技术要求规定了矿用隔爆（兼本安）型金属氢化物镍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煤矿井下使用的矿用隔爆兼本安）型金属氢化物镍蓄电池电

2、源的安全标志管理。规范性引用文件GB3836.1-2010爆炸性环境GB3836.1-2010爆炸性环境第1部分：设备通用要求GB3836.2-2010爆炸性环境GB3836.2-2010爆炸性环境第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备GB3836.4-2010爆炸性环境第4部分：由本质安全型“i”保护的设备GB14048.1-2006低压开关设备和控制设备第1部分总则便携式密封单体蓄GB/T22084.2-2008含碱性或其他非酸性电解质的蓄电池和蓄电池组电池第2部分金属氢化物镍电池MT/T154.2-1996煤矿用电器设备产品型号编制方法和管理办法MT209-1990煤矿通信、检测、控制用电

3、工电子产品通用技术要求MT/T286煤矿通信、自动化产品型号编制方法和管理办法MT/T408-1995煤矿用直流稳压电源MT/T1078-2008矿用本质安全输出直流电源QC/T744-2006电动汽车用金属氢化物镍蓄电池术语和定义单体电池构成蓄电池最小电气单元的电极和电解质的组合。蓄电池组以串联方式连接起来，增加电压的两个或多个单体电池。电池管理系统通过采集、检测单体电池与热、电相关数据，对单体电池进行充放电管理、保护与控制的装置。能量存储、转换装置，由隔爆外壳、单体电池或电池组、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。简称电源系统。I55

4、h率放电电流，其数值等于G/5（A）4产品分类4.1按用途分a）监控通信系统用后备电源，包括监测监控、人员管理、通信系统等后备电源；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、单轨吊等用电源;d）防爆柴油机起动机用电源。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）型金属氢化物镍蓄电池电源。5.2防爆标志Exdl或Exdibl5.3产品型号DX口/设计修改序号，用A、B、表示J-监控，X-避险，C-车辆，Q-起动机额定输出电压，多电压输出时为最大值，V电源额定能量，

5、Wh防爆型式，隔爆型为B，隔爆兼本安型为J产品类型，电源箱6技术要求单体蓄电池类型应采用气密式金属氢化物镍蓄电池。外观不得有变形及裂纹，表面应平整、干燥、无外伤、无污物等，且标志清晰正确。极性端子极性应正确，并应有正负极的清晰标识。外形尺寸及质量外形尺寸、质量应符合生产企业提供的技术条件。20C充放电性能按检验时，其容量不低于企业提供的技术条件中规定的额定值。-5C充放电性能按试验时，其容量应不低于额定值的55C充放电性能按试验时，其容量应不低于额定值的-30C放电性能按试验时，其容量应不低于额定值的70C放电性能按试验时，其容量应不低于额定值的荷电保持与容量恢复能力按试验时，其荷电保持率应不

6、低于额定值的值的90%。90%。90%电池最高温度不超过70C。70%。85%。80%，容量恢复能力应不低于额定贮存按试验时，其容量恢复应不低于额定值的90%。循环寿命按试验时，其循环寿命应不少于600次。安全性电安全性a)按进行过放电试验时，应不爆炸、不起火、不漏液，放电容量不低于额定容量的80%。b)按进行过充电试验时，应不爆炸、不起火、不漏液，放电容量不低于额定容量的80%。c)按进行常温短路试验时，应不爆炸、不起火，表面温度不超过150Cd)按进行高温短路试验时，应不爆炸、不起火，表面温度不超过150Ce)按进行强制过放电试验时，应不爆炸、不起火。机械安全性按进行跌落试验时，应不爆炸、

7、不起火、不漏液。按进行挤压试验时，应不爆炸、不起火。按进行针刺试验时，应不爆炸、不起火。按进行冲击试验时，应不爆炸、不起火。按进行振动试验时，应不爆炸、不起火、不漏液、不排气。环境安全性a)按进行加热试验时，应不爆炸、不起火。b)按进行低压试验时，应不爆炸、不起火、不漏液、不排气。按进行温度循环试验时，应不爆炸、不起火、不漏液、不排气。按进行析气试验时，应不排气。循环安全性按进行循环安全性能测试，应满足、中的各项要求。安全装置动作性能安全装置动作性能应符合GB/T22084.2-2008中7.7的规定。电池组外观外观不得有变形及裂纹，表面应平整干燥、无外伤，且排列整齐、连接可靠、标志清晰等。电

8、池组中的单体电池应采用串联方式。构成电池组的单体电池类型、规格、技术参数应一致，并为同一制造厂家生产的产品。极性端子极性应正确，并应有正负极的清晰标识。62320C放电容量按检验时，其容量不低于企业提供的技术条件中规定的额定值。一致性按检验时，单体蓄电池电压差别不超过20mV。安全性a)按进行耐振动性试验时，不允许出现放电电流锐变、电压异常、蓄电池壳变形、电解液溢出等现象，并保持连接可靠、结构完好，不允许装机松动。b)按c)按d)按e)按f)按g)按进行过放电试验时，应不爆炸、不起火、不漏液，表面温度不超过150C.进行过充电试验时，应不爆炸、不起火，表面温度不超过70C进行短路试验时，应不爆

9、炸、不起火，表面温度不超过70C进行加热试验时，应不爆炸、不起火,表面温度不超过150C进行挤压试验时，应不爆炸、不起火,表面温度不超过150C进行部分短路试验时，应不爆炸、不起火，表面温度不超过150Ch)按7.362进行针刺试验时，应不爆炸、不起火，表面温度不超过150C电源电池管理系统电源应具备电池管理系统电池组应采用恒流，其恒流特性应在产品企业标准中明确。应对蓄电池组及单体电池电压、蓄电池组温度，电源系统的电压、电流、容量等参数进行检测和显示，误差应满足表1的要求。表1参数蓄电池组及单体电池电压蓄电池组温度电源系统电流电源系统电压电源系统容量误差2%2C2%2%5%注：蓄电池组温度测量

10、时应测量蓄电池组中间电池的温度。应具备蓄电池组及单体电池过充电压保护，保证电池组及单体电池组的电压不高于其最高允许电压应具备蓄电池组过充电压保护失效报警或显示功能，当蓄电池组过充电压保护失效时应声光报警或显示。应具备蓄电池组及单体电池过放电压保护，保证蓄电池组及单体电池的电压不低于其最低允许电压。应具备蓄电池组及单体电池过放电压保护失效报警或显示功能，当蓄电池组及单体电池过放电压保护失效时应声光报警或显示。应具备充电过流保护，当电源系统充电电流大于最高允许电流时，应在100ms内断开与充电器连接，停止充电并在10s内声光报警或显示。应具备放电过流保护，当电源系统放电电流大于最大允许放电电流时，

11、应在100ms内断开与用电设备连接，停止放电，并在10s内声光报警或显示。应具备输出短路保护，当发生外部电路短路时，应在50ms内断开与用电设备连接，停止放电，并在10s内声光报警或显示。应对每个蓄电池组进行温度监测，当任一蓄电池组温度超出最高允许温度时，应在10s内断开该电池组与充电设备及用电设备的连接，并声光报警或显示。应具有防止反向充电的措施，且应具有耐充电电源极性反接的功能。应具备电池信息采集、监测、报警功能，当电池信息采集线发生开路或其他故障时，应声光报警或显示。在电源正常工作及进行各项试验时，其各单体电池的最高表面温度不应超过70C。电源的电气安全性能绝缘电阻和工频耐压应符合MT/

12、T661和GB14048.1的规定。泄漏电流应符合MT/T408-1995中的规定。外壳防护性能应符合GB3836.14-2010、MT209-1990中的规定。电源的电气性能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/T1078-2008中4.4和4.5的规定；井下紧急避险设施用电源的工作（放电）时间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；运输车辆用电源的技术指标与功能应符合QC/T744-2006的规定；防爆柴油机起动机用电源的技术指标与功能应满足柴油机起动机的要求。在充、放电过程中各单体电池的最高温度不应超过70C。工作稳定性应符合MT/T1

13、078-2008中4.11的规定，在充、放电过程中各单体电池的最高温度不应超过70C。抗干扰性能宜符合MT/T1078-2008中4.12的规定。可靠性宜符合MT/T1078-2008中4.13的规定。环境适应性应符合MT/T1078-2008中4.14的规定，其主要技术指标和功能应不低于6.4（电源系统容量除外）和MT/T1078-2008的规定。在充、放电过程中各单体电池的最高温度不应超过70C。试验后不应出现放电电流锐变、电压异常、蓄电池壳变形、电解液溢出、排气等现象，并保持连接可靠、结构完好、不允许装机松动。当电源系统发生故障后，应明确故障排除后的自动或手动恢复方式。当电源系统包含充电

14、、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。6.6防爆要求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。662防爆结构和性能应满足GB3836.14-2010的要求，其中放置电池的隔爆腔体须进行压力不小于2Mpa的静压试验。单体电池或电池组应放置在独立的隔爆腔内，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外的其他电气元件。7检验方法试验条件环境条件除另有规定外，试验应在正常环境条件下进行：a）环境温度：1535C；b）相对湿度：45%-75%c）大气压力：86106kPa。测量仪器与设备计量仪器的准确度和测量范围应能保证所测指标的精度。测量仪器和设备的

15、选用应符合所测的特性。被测设备不含显示报警、装置的，生产厂家应提供关联报警、显示装置。6/15单体蓄电池类型、外观在良好的光线条件下，用目测法检查蓄电池的类型及外观，并检查由电池生产厂家提供的电池类型证明材料。极性用电压表检测蓄电池极性。外形尺寸及质量用量具和衡器测量蓄电池的外形尺寸及质量。充电在20C5C通风环境条件下，蓄电池先以115(A)电流放电至终止电压1.0V，搁置1h,然后以0.515(A)电流恒流充电12h,搁置1h。20C充放电性能蓄电池按方法充电后，在20C5C下以115(A)电流进行放电至终止电压1.0V,用电流值和放电时间数据计算容量(以Ah计)。如果计算值低于额定值，则

16、可以重复进行容量测试，直至大于或等于规定值，允许5次。-5C充放电性能蓄电池在-5C3C条件下贮存不少于6h,在相同环境温度下蓄电池以0.515(A)电流恒流充电12h，搁置1h,然后在相同环境温度下以115(A)电流放电至终止电压1.0V。用电流值和放电时间数据计算容量(以Ah计),并表达为额定容量的百分数。55C充放电性能蓄电池在55C3C条件下贮存不少于5h,在相同环境温度下蓄电池以0.515(A)电流恒流充电12h，搁置1h,然后在相同环境温度下以115(A)电流放电至终止电压1.0V。用电流值和放电时间数据计算容量(以Ah计),并表达为额定容量的百分数。充放电过程中同时测量电池表面温

17、度最高处的温度，应满足的要求。-30C放电性能蓄电池按方法充电后，在-30C3C条件下贮存不少于6h，在相同环境温度下以0.5I5(A)电流放电至终止电压1.0V。用电流值和放电时间数据计算容量(以Ah计)，并表达为额定容量的百分数。70C放电性能蓄电池按724方法充电后，在70C2C条件下贮存不少于5h，在相同环境温度下以115(A)电流放电至终止电压1.0V。用电流值和放电时间数据计算容量(以Ah计)，并表达为额定容量的百分数。荷电保持与容量恢复能力蓄电池按方法充电，然后在20C5C下贮存28天。在20C5C下，以1I5(A)电流放电，直到放电终止电压1.0V。用电流值和放电时间数据计算容

18、量(以Ah计)，荷电保持能力可以表达为额定容量的百分数。然后按的方法进行容量恢复能力测试。贮存蓄电池按方法充电后，在20C5C下，以115(A)电流放电3h,在20C5C下贮存90天。然后蓄电池按方法充电，在20C5C下，以1I5(A)电流放电，直到放电终止电压1.0V。计算放电容量(以Ah计)，容量恢复能力可以表达为额定容量的百分数，如果容量低于中的规定值，可重复进行容量测试，最多可以重复5次。循环寿命蓄电池在20C5C下，以0.515(A)电流恒流放电12h，搁置1h,在20C5C下，以1b(A)电流恒流放电至终止电压1.0V，搁置1h后，循环进行上述的充放电试验，直至放电容量低于额定容量

19、的60%。安全性所有安全试验均在有充分环境保护的条件下进行。过放电QC/T744-2006的的规定进行。过充电QC/T744-2006的或GB/T22084.2-2008的7.6的规定进行。常温短路蓄电池按方法充电后，在20C5C下，将蓄电池经外部短路，外部线路电阻应小于5mQ,短路时间10min，短路过程中测量蓄电池表面温度。高温短路蓄电池按方法充电后，在55C2C下，将蓄电池经外部短路，外部线路电阻应小于5mQ,短路时间10min，短路过程中测量蓄电池表面温度。强制过放电蓄电池按724方法充电后，在20C5C条件下，以115(A)电流放电到终止电压0V后，再将放电电流增加到315(A)，并

20、保持10min。跌落蓄电池按方法充电后，在20C5C下，从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm勺硬木地板上，每面一次。有接线柱的一面不进行跌落试验。挤压蓄电池按方法充电后，按下列条件进行试验。挤压方向：垂直于蓄电池极板方向施压。挤压面积：不小于20cm。挤压程度：直至蓄电池壳体破裂或内部短路(蓄电池电压变为0V)为止。针朿9蓄电池按方法充电后，用$3mnv$8mnt勺耐高温钢针、以1040mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿(钢针停留在蓄电池中)。冲击蓄电池按方法充电后，在20C5C下，将蓄电池放置于平台上，将一根15.8mm的铁棒放置于电池中央，用9.10.46kg重物从612.5

21、cm高度自由落体到铁棒上(1次)。振动蓄电池按QC/T744-2006的的规定进行。加热蓄电池按方法充电后，置于85C2C恒温箱内，并保温120min。低压蓄电池按方法充电后，置于密封的真空炉中，将真空炉内部压力下降至低于11.6kPa并维持6h。温度循环蓄电池按方法充电后，置于高低温箱中，再(1)30min内将温度升高至703C并维持4h;(2)30min内将温度降至203C并维持2h;(3)30min内将炉温降至-403C并维持4h;(4)30min内将温度升至203C。重复(1)(4)步10个循环。将蓄电池在室温下搁置24h。检测过程观察安全阀应无排气现象。析气将蓄电池放置于酒精中，酒精

22、没过电池安全阀，分别在205C、-53C和55C3下按725、726和727的规定进行检测，检测过程中安全阀应无气泡冒出。7213.15循环安全性能测试将蓄电池按的方法循环300次。然后按的方法进行安全性能测试，应满足的要求。安全装置动作性能测试按GB/T22084.2-2008中7.7的规定进行。警吿;进行本项试验时应+分小心1电池应单独进行试验，并且应注囂，不符合要求的电也，即使在切断电流后也可能发生爆鼠因此本项试验極在保护装置内进行蓄电池组外观在良好的光线条件下，用目测法检查蓄电池的外观。极性用电压表检测蓄电池极性。充电在20C5C通风环境条件下，蓄电池先以115(A)电流放电至终止电压

23、(nX1.0)V，搁置1h,然后在同一温度下，以0.5I5(A)电流恒流充电11h，搁置1h。注：n为电池组或电池组内串联单体电池数，下同。20C放电容量蓄电池组按方法充电后，在20C5C条件下以1I5(A)电流放电至蓄电池组电压达到终止电压(nX1.0)V，计算放电容量(以Ah计)。如果计算值低于额定值，则可以重复进行放电容量测试直至大于或等于额定值，最多允许5次。一致性蓄电池组按方法进行测试，当充电及放电到额定容量的80%寸，测量电池组中每只电池的电压。安全性蓄电池组耐振动试验按QC/T744-2006中条进行试验。蓄电池组的过放电、过充电、短路、加热、挤压、针刺等试验按QC/T744-2

24、006中条进行试验。部分短路蓄电池组按733方法充电后，在20C5C条件下，用外接电阻（v5mQ）突然短路电池组中间的2只电池，短路10min或直到电池发生起火、爆炸等。防爆电池管理系统测试在进行充电过程中电池管理系统测量精度测试时进行监测。在检测过程中，需要更改电源某些技术参数的，如调整充电器电流、电压、拆除保护功能，超温保护测试等，由生产厂家实现。根据电源系统充电和放电要求，配备相应的充电和放电设备；电源系统自带充电功能可不配充电设备。蓄电池组及单体电池上连接电压测试设备。蓄电池组上连接温度测试设备。充电模式在充电回路中串联电流测试设备，启动充电设备，至充电结束。充电过程中不允许被测设备放

25、电。放电模式没有任何外接交流电源时，在放电回路中串联电流测试设备，启动放电设备，至放电结束。放电过程中不允许对被测设备充电。充电过程中电池管理系统测量精度测试以方式放电，至电源全部释放出能量。以方式充电，实时监测各蓄电池组及单体电池的电压、电源系统的充电电流、各蓄电池组的温升与温度，各蓄电池组及单体电池电压在充电过程中应不高于最高允许电压、电源系统最大电流不得超过最大允许充电电流，恒流特性应符合产品企业标准的规定，各蓄电池组的温升与温度应符合产品技术文件中的要求。在测试过程中，应不少于5次对电源显示的各蓄电池组及单体电池电压、各蓄电池组温度、电源系统电压、充电电流等与检测值比较，精度应满足表1

26、的要求。在充电过程中，各单体电池的电压不应超过规定的电压最高值。放电过程中电池管理系统测量精度测试以方式充电，至电源充电结束。以方式放电。实时监测各蓄电池组的电压、电池组的放电电流、各蓄电池组的温升与温度，各蓄电池组电压在放电过程中应不低于最低允许电压、电源系统最大电流不得超过最大允许放电电流、各的蓄电池组的温升与温度应符合产品技术文件中的要求。在测试过程中，应不少于5次对电源指示的各蓄电池组电压、各蓄电池组温度、电池组电压、放电电流与检测值比较，精度应满足表1要求。实时记录放电电流值，至放电结束，放电电流值与放电时间的积分即为电源放电容量，检测值与电源系统的容量显示值比较，精度应满足表1要求

27、。蓄电池组过充电压保护失效报警或显示测试将被测设备按照充电至充电结束。使电源过充保护电路失效，启动充电设备（充电电流不高于被测设备额定充电电流的0.5倍），至被测设备某只蓄电池组最高电压至最高允许电压的1.03倍，观查电源的报警或显示状态。蓄电池组过放电压保护失效报警或显示测试将电源系统按照放电至放电结束。使电源系统过放保护电路失效，启动放电设备（放电电流不高于被测设备额定输出电流的0.5倍），至电源中某只蓄电池组的最低电压低至最低允许电压的0.9倍，观查电源的实际状态及报警或显示状态。过充电流、电压保护测试将电源系统按照充电，逐渐增加充电设备的输出电流，至电源系统最高允许充电电流值的110%

28、，电源应实现充电过流保护，电池组及单体电池组的电压不高于其最高允许电压，观查被测设备的实际状态及报警或显示状态，。过放电流、电压保护测试以方式放电，至电源系统释放出全部容量的70%，在电源的输出端施加过流检测负载，使电源理论释放电流值为其放电保护电流的1.2倍，电源应实现放电过流保护，保证电池组及单体电池的电压不低于其最低允许电压，检查电源的实际状态及报警或显示状态。输出短路保护测试以方式放电，至电源系统释放出全部容量的70%，在电源系统的输出端施加短路检测负载（外部短路lOmin，外部线路电阻应小于5mQ）,使电源系统输出处于短路状态，电源应实现短路保护，检查电源系统的实际状态及报警或显示状

29、态。超温保护功能测试根据生产厂家所规定的蓄电池组最高温度（V）随机抽取电源某只蓄电池组温度检测装置置于温箱中，使电源系统处于放电或充电工作状态，由室温以3C/min升温速率调节温箱温度（最高80C）,至电源超温保护，记录电源超温保护时温箱温度值，应与W值误差不超过表1规定，且不高于70C。耐充电电源极性反接功能测试将充电（供电）的电源极性反接于电源系统充电（供电）端，启动充电（供电）设备，持续1min，关闭充电设备。试验结束后，按照和的方法，进行充电过程中电池管理系统测量精度测试和放电过程中电池管理系统测量精度测试。自检报警或显示功能测试断开电池信息采集线，电池管理系统应报警或显示。温度测试在电源正常工作及进行各项试验时，用温度计实时测量各单体电池的表面温度。电源的电气安全性能测试绝缘电阻和工频耐压测试按GB14048.1、GB3836.4和MT/T661的规定进行。泄漏电流测试按MT/T408-1995中5.9的规定进行。外壳防护性测试按GB3836.1和GB4208的规定进行。电源的电气性能测试按MT/T1078-2008、QC/T744-2006等相关的国家或行业标准的规定进行。以和方式使电源系统输出进入实际保护及报警状态后。按照被测设备表明的恢复