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文档简介
阀控式密封铅酸蓄电池常见故障分析
在一类生产负荷生产装置中,除使用双路电源供电提高供电可靠性外,还广泛使用电池作为储存能耗的后电源。电池是后电源系统中最重要的组成部分。本文结合阀控式密封铅酸蓄电池工作原理和特点,用其故障机理分析方法对多起阀控式密封铅酸蓄电池失效问题,针对几种典型的失效方式给出了相应的解决措施,着重从选型、运行、维护解决此类问题。1蓄电池壳下进行过充测量阀控式密封铅酸VRLA(简称VRLA)蓄电池的工作原理,基本上仍沿袭传统的铅酸蓄电池,它的正极活性物质是二氧化铅(PbOVRLA蓄电池在结构上正极采用铅钙合金或铅镉等合金,负极采用铅钙合金,隔板采用超细玻纤隔板,整个蓄电池化学反应密封在塑料蓄电池壳内,出气孔上加上单向的安全阀。这种蓄电池结构在规定充电电压进行充电时,正极析出的氧(O氧气通过隔板通道或顶部到达负极进行化学反应。负极被氧化成硫酸铅,经过充电又转变成海绵状铅。VRLA蓄电池特有的内部氧循环反应机理,在这种充电过程,电解液中的水几乎不损失,使VRLA蓄电池在使用过程中达到不需加水的目的,以实现“免维护”。2rla中断形式和故障理2.1vrla蓄电池内部热失控分析VRLA蓄电池极板被硫化以后,正常放电时将比其它VRLA蓄电池的容量显著下降,内部电解液的密度远低于正常值,使得该VRLA蓄电池长时间处于落后状态。主要原因有:放电过度、浮充电压高和充电时间长、极板上部经常露出电解液面、电解液密度过高导致内部温度过高、蓄电池使用环境恶劣工作温度高、蓄电池使用不当发生内部短路、正极板栅腐蚀伸长或龟裂、板栅材板耐腐蚀差纯度低、活性物软化脱落。VRLA蓄电池内部的热源是内部的功率损耗,蓄电池的电流及温度发生积累性相互增强作用的临界状态,即热失控。热失控的原因主要有:蓄电池内部存在的氧循环机理被破坏或长期过充电导致复合反应加剧反复积累热失控;蓄电池内部局部短路时温度会升得更快引起热失控;当蓄电池所处环境温度超过25℃以上或更高时,内部的析氧复合反应加剧热平衡打破后出现热失控。2.2vrla蓄电池寿命提前终止VRLA蓄电池内部的电解液全部吸附在隔膜中,没有游离的电解液,水是VRLA蓄电池充电时析气复合的主要形式,在使用过程中因各种原因造成电解液中水分的散失,化学反应将无法正常进行,致使VRLA蓄电池的寿命提前终止。VRLA蓄电池失水的原因主要有:气体复合不完全、蓄电池密封不好或安全阀压力设置过低造成充电产生的氧逸出、浮充电压控制不严降低氧复合反应效率从而加速蓄电池失水过程、正板板栅腐蚀中铅转变成二氧化铅的氧原子来自电解液中的水造成消耗一定的水分、充电机纹波系数过大降低负极复合效率增加水分消耗、因极柱端子被腐蚀产生漏液加速失水。2.3vrla蓄电池膨胀破裂失效形式及分析VRLA蓄电池涨裂是使用过程中最常见和最直观的失效形式,尤其在VRLA蓄电池深度放电后的恢复性充电时容易出现。因为通常充电初期充电电压较高,充电时产生的解析气过快导致密封的VRLA蓄电池壳体内部压力过大,内部组件产生形变,使整个蓄电池出现膨胀破裂。VRLA蓄电池发生涨裂的原因有:安全阀开启压力过高或损坏时内部逐渐增大的气体压力下将蓄电池涨裂等情况下产生大量的气体导致蓄电池涨裂、极板的焊耳和极柱与横铅板连接不牢固时大电流放电下产生火花点燃内部产生的爆炸性气体引起蓄电池的涨裂等因素产生大量气体压力增大导致蓄电池涨裂。3典型的兆不可储存库失败案例分析3.1蓄电池表内阻开口失效形式设备概况:EPS装置设备容量30KVA,配备150Ah的蓄电池一组(40只)。失效形式:EPS测温仪检测部分蓄电池温度达32~36℃,多个蓄电池外表有明显涨起。检查发现数个蓄电池内阻开路。故障分析:之前蓄电池组的容量校验发现,63.2临时充电机误充电设备概况:UPS设备容量50KVA,配备150Ah的蓄电池二组(36个);失效形式:整组蓄电池进入均充状态第二天出现膨胀,表面温度达43℃。故障分析:UPS因整流器电流检测板故障停机检修,使用临时充电机每隔24小时进行浮充电6小时。半个月后,UPS更换整流器电流检测板后投入运行,UPS自动对整组VRLA蓄电池进入均充状态,为防止蓄电池充电太快和充电电流太大,将均充电流限在15A以下,相当于0.05I3.3蓄电池容量校验设备概况:UPS设备容量20KVA,配备80Ah的VRLA蓄电池一组(18只);失效形式:整组蓄电池组深放电后无法恢复。故障分析:变电所停电中UPS持续给仪表负荷供电近5小时,变电所供电恢复后UPS对整组蓄电池进行均充后转入浮充,之后对该组蓄电池容量校验发现容量下降近一半。(1)UPS在停电期间的放电容量:放电时间5小时,放电电流20A=2.5I(2)UPS恢复供电后蓄电池充完电做的容量校验:该组蓄电池从一开始放电电压就较高,但之后下降很快,40分钟后已有单体蓄电池下降到终止电压,整组蓄电池以2I4vrla蓄电池失效对策和建议为使VRLA蓄电池实现长周期运行应采取以下措施:(1)尽量选用产品质量过关的名牌产品。VRLA蓄电池的产品质量直接决定其运行的质量,蓄电池的板栅的厚度、质量,铅膏的配方,隔板的透气性,安全阀的设计,电解液的灌装方式及电解液的注入量、合成的方式,壳体材料及壳盖与壳体间的密封等诸多生产环节留下的细小纰漏都可能导致蓄电池出现早期失效情况。(2)蓄电池组投用前有必要进行一次核对性放电实验,并做端电压检查和内阻测试。因为VRLA蓄电池出厂时间较长时容量会出现下降,此时进行放电测试、端电压检查和内阻测试可以检查蓄电池组个体的一致性,发现因质量原因产生的落后蓄电池。(3)注意安装条件和使用环境。VRLA蓄电池因内部时时刻刻在进行着化学反应、不断产生热量,因此应可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方并避免受到阳光直射,远离加热器或其他辐射热源,同时单个蓄电池间距一般大于50mm,以便使其散热良好。理论证明,相对正常的使用温度25℃,温度每升高10℃,VRLA蓄电池使用寿命便减少一倍。(4)正确使用VRLA蓄电池。严格按照厂家要求进行均衡充电电压、浮充电等运行参数设置,包括配置合适的充电
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