蓄電池使用時間長了難免會出現(xiàn)一些問題,這就需要我們自己去判斷蓄電池到底還能不能用,下面武高電測的技術(shù)人員就給大家介紹一下如何通過蓄電池內(nèi)阻測試來判斷蓄電池的容量。
眾所周知,鉛酸蓄電池的端電壓并不能反映電池的容量特性,容量嚴重下降的電池,在整組浮充電的電池中,其浮充電壓的區(qū)別不足以用來判斷電池是否因容量降低而失效,一旦電池組進行放電,這些電池因為充電量少,端電壓很快就會跌落,并妨礙電池組的放電性能,這時從電池的端電壓上可以很容易的發(fā)現(xiàn)他們,但是已經(jīng)太晚了,電池組在需要備份電源的時候已經(jīng)起不到備份作用了。
利用交流阻抗法、電導法或直流法測量電池的蓄電池內(nèi)阻測試儀已被公認為是一種迅速而又方便的診斷電池狀況的方法。越來越多的研究認為老化電池的內(nèi)阻和放電能力之間存在著一定的關(guān)系。值得注意的是,由于電解液電阻的變化。電池內(nèi)阻隨溫度下降而迅速增大。因此,在考慮時間對內(nèi)阻的影響時,溫度是一個重要的影響因素。閥控鉛酸電池在設(shè)計上是乏酸的,同鉛活性物質(zhì)相比電解液的安時容量較小,因而放電過程常常受電解液制約。對于任何新電池,電池內(nèi)阻通常不與放電能力成線性關(guān)系。電解液濃度、化成的完全程度(尤其是極板表面)、隔板--極板界面接解面積以及壓力的細微變化都僅對內(nèi)阻產(chǎn)生微小的影響,但可能會對放電過程產(chǎn)生很大的影響。所以新電池的內(nèi)阻和容量都不是一個非常穩(wěn)定的參量。由于正極板柵的腐蝕、電解液水分的喪失,所有鉛酸電池都有一定的使用壽命。在浮充放電使用過程中更為明顯。增加正極板柵的質(zhì)量或減少其腐蝕率都可延長電池的使用壽命。正極板柵是帶正極鉛活性物質(zhì)的導電和支撐骨架,腐蝕加大了正極板柵的電阻。其他設(shè)計參數(shù),如電解液體積,隔板壓縮程度及成分組成、電池殼的透氣率、通氣孔設(shè)計、涂膏的物理化學參數(shù)和制造參數(shù)都可影響壽命。隨著正極板柵的腐蝕和隔板中電解質(zhì)的耗盡,電池電阻增大而電池容量減少。周期內(nèi)阻測量可跟蹤監(jiān)測這些變化,并且發(fā)現(xiàn)失效電池。在不間斷電源中,由于電池檢查及放電次數(shù)較少,電池容量很可能在兩次測試期間就已降到80%額定容量以下。如果采用內(nèi)阻測試法,可以很容易地發(fā)現(xiàn)這些問題并改善系統(tǒng)可靠性。
電池內(nèi)阻的劇升同電池容量的減少有關(guān),尤其是在電池壽命未到80%的時候更為明顯。高放電速率下的使用時間似乎對這些因素更為敏感,一般電池內(nèi)阻增加20~25%時就到了壽命期限。在低放電速率下,電池內(nèi)阻一般增加20%-35%后壽命才結(jié)束。直流電阻測試儀
有一些文章認為電池剩余容量并不能由電池內(nèi)阻反映出來,他們認為電池容量下降20%對應的電池內(nèi)阻下降并不明顯,當電池的保有容量降到標稱容量的60%時電池內(nèi)阻的變化才可以明確確定。但有一點是得到普遍承認的,那就是電池內(nèi)阻的增高對應于電池容量的下降,當電池內(nèi)阻變化可以明確確認的時候,電池應保有60%以上的容量,這樣的電池是不能通過電池浮充端電壓測量而發(fā)現(xiàn)的。所以電池內(nèi)阻的實時監(jiān)測比起端電壓監(jiān)測來說所起的作用重要得多的。
通過對蓄電池組中的單體蓄電池進行內(nèi)阻測試,能夠準確地掌握蓄電池組中的每個單體蓄電池的性能狀態(tài)。同時對于保證蓄電池供電穩(wěn)定和延長蓄電池組的使用壽命具有重要意義。所以,蓄電池的內(nèi)阻與其容量有著密切的關(guān)系:蓄電池內(nèi)阻升高是蓄電池性能劣化的重要標志。
眾所周知,鉛酸蓄電池的端電壓并不能反映電池的容量特性,容量嚴重下降的電池,在整組浮充電的電池中,其浮充電壓的區(qū)別不足以用來判斷電池是否因容量降低而失效,一旦電池組進行放電,這些電池因為充電量少,端電壓很快就會跌落,并妨礙電池組的放電性能,這時從電池的端電壓上可以很容易的發(fā)現(xiàn)他們,但是已經(jīng)太晚了,電池組在需要備份電源的時候已經(jīng)起不到備份作用了。
利用交流阻抗法、電導法或直流法測量電池的內(nèi)阻已被公認為是一種迅速而又方便的診斷電池狀況的方法。越來越多的研究認為老化電池的內(nèi)阻和放電能力之間存在著一定的關(guān)系。值得注意的是,由于電解液電阻的變化。電池內(nèi)阻隨溫度下降而迅速增大。因此,在考慮時間對內(nèi)阻的影響時,溫度是一個重要的影響因素。閥控鉛酸電池在設(shè)計上是乏酸的,同鉛活性物質(zhì)相比電解液的安時容量較小,因而放電過程常常受電解液制約。對于任何新電池,電池內(nèi)阻通常不與放電能力成線性關(guān)系。電解液濃度、化成的完全程度(尤其是極板表面)、隔板--極板界面接解面積以及壓力的細微變化都僅對內(nèi)阻產(chǎn)生微小的影響,但可能會對放電過程產(chǎn)生很大的影響。所以新電池的內(nèi)阻和容量都不是一個非常穩(wěn)定的參量。由于正極板柵的腐蝕、電解液水分的喪失,所有鉛酸電池都有一定的使用壽命。在浮充放電使用過程中更為明顯。增加正極板柵的質(zhì)量或減少其腐蝕率都可延長電池的使用壽命。正極板柵是帶正極鉛活性物質(zhì)的導電和支撐骨架,腐蝕加大了正極板柵的電阻。其他設(shè)計參數(shù),如電解液體積,隔板壓縮程度及成分組成、電池殼的透氣率、通氣孔設(shè)計、涂膏的物理化學參數(shù)和制造參數(shù)都可影響壽命。隨著正極板柵的腐蝕和隔板中電解質(zhì)的耗盡,電池電阻增大而電池容量減少。周期內(nèi)阻測量可跟蹤監(jiān)測這些變化,并且發(fā)現(xiàn)失效電池。在不間斷電源中,由于電池檢查及放電次數(shù)較少,電池容量很可能在兩次測試期間就已降到80%額定容量以下。如果采用內(nèi)阻測試法,可以很容易地發(fā)現(xiàn)這些問題并改善系統(tǒng)可靠性。
前言
直流電源裝置在變電站為控制回路、信號回路、事故照明回路、繼電保護裝置、自動裝置、遠動終端(RTU)以及逆變電源等提供可靠的直流電源,對保證變電站所有一、二次設(shè)備的安全運行起著重要用。蓄電池組作為直流電源裝置中的重要支柱地位舉足輕重,在電網(wǎng)出現(xiàn)較大事故時,整流電源裝置的交流電源往往失去,這樣蓄電池組成為直流電源的提供者,成為保證直流不全停的后一道防線。
隨著科學技術(shù)的進步,閥控密封式蓄電池(包括鉛酸電解液、硅鹽電解液和膠體電解液等多種)以其重量輕、占地少、污染小等優(yōu)點,大規(guī)模地取代了普通鉛酸蓄電池。閥控密封式電池組在具有突出技術(shù)優(yōu)勢的同時,也存在著測試困難,不能補充電解液,對浮充、使用環(huán)境要求較高等不足之處。更重要的是,由于閥控密封式蓄電池在應用的初期,個別生產(chǎn)廠家為急于占領(lǐng)市場,不切實際地宣揚該種蓄電池可以免維護,運行單位對該種蓄電池也缺乏認識,客觀導致了不少蓄電池組的維護跟不上,運行環(huán)境惡劣。因此,加強蓄電池組的運行管理,提高其維護水平工作刻不容緩。
圣陽蓄電池運行常見故障及原因分析
變電站圣陽蓄電池組運行過程中表現(xiàn)可能失效的現(xiàn)場浮充電壓過高/過低、內(nèi)阻偏大、輕度硫化、滲液爬液、殼體變形、失水等,而已經(jīng)失效的電池經(jīng)常表現(xiàn)為以下三種情況:
1
圣陽蓄電池組工作時容量達不到標稱容量,嚴重的出現(xiàn)個別電池放電起始就達到下限。蓄電池組容量不足和問題完全可以通過容量測試或內(nèi)阻在線測試等方法及時發(fā)現(xiàn)。
2
圣陽蓄電池組無容量輸出,個別電池出現(xiàn)開路狀態(tài)。變電站系統(tǒng)故障造成交流電源故障后,這時如果蓄電池組失效,變電站內(nèi)保護直流消失,高頻保護或電流差動保護可能誤動,后果十分嚴重。
3
長期浮充狀態(tài)下的圣陽蓄電池出現(xiàn)短路現(xiàn)象,出現(xiàn)短路現(xiàn)象的電池往往可能會產(chǎn)生熱失控現(xiàn)象。
根據(jù)眾多的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場經(jīng)驗分析,引起可能失效和已經(jīng)失效的原因大多是平時維護不到位造成,分析圣陽蓄電池失效的原因主要包括以下幾種情況:
1
酸鹽化。當電池長時間處于充電不足,浮充電壓偏低,放電后未能及時補充電,電池長期擱不用等情況時,負極就會形成一種粗大堅硬的硫酸鉛,它幾乎不會溶解。若電池失水嚴重,使得硫酸濃度過高,也會促使硫酸鉛的快速生成。鹽化的直接后果是電池容量不足,甚至電池開路。
2
失水。失水是導致蓄電池失效的常見故障。氣體化合效率低、從電池殼體中滲出水、板柵腐蝕和自放電都會造成電池失水。當前大部分閥控式密封鉛酸蓄電池組容量下降的原因,都是由電池失水造成的。通常認為當失水超過15%時,電池失效。
3
板柵的腐蝕和變形。板柵腐蝕是限定電池壽命的重要因素。在鉛酸蓄電池中,正極板柵比負極板柵厚,原因之一是蓄電池在充電時,特別是在過充電的狀況下,正極板柵要被腐蝕,逐漸被氧化而失去板柵的作用。含量和體積不斷增大,可使極板嚴重彎曲。
4
活性物質(zhì)軟化。隨著電池循環(huán)次數(shù)的增加,晶型由Or.型向B型轉(zhuǎn)化。B型的晶粒相對細小,結(jié)合力較差,導致活性物質(zhì)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)被削弱,終活性物質(zhì)軟化脫落(也稱為泥化),導致電池失效。
圣陽蓄電池加強維護的幾點建議
一、設(shè)備選型及配置
1
圣陽蓄電池容量配置要合適。既要考慮變電站的經(jīng)常性直流負荷,又要考慮交流失電后變電站事故照明的負荷,較適宜的蓄電池配置容量是8~10h的放電率。絕不能將不同容量的電池安裝在一起使用。
2
電設(shè)備配置的兩組工作電源要分別來自兩臺站用變壓器,且變電站一般要配置一臺發(fā)電機,防止站用交流失電時間過長造成蓄電池過放電。
3
擇高質(zhì)量的具有實時監(jiān)控和智能化管理功能的主充電設(shè)備模塊。運行維護人員能通過監(jiān)控器的實時數(shù)據(jù)隨時了解直流系統(tǒng)工作狀況,同時要有足夠的備用模塊,當主充電設(shè)備出現(xiàn)故障時,備用模塊應能夠自動投入使用,以保證蓄電池不因模塊故障而造成過放電。
二、圣陽蓄電池使用前注意事項
1
如果蓄電池擱置時間超過三個月,在投入使用前一定要進行補充電,一般規(guī)定為按單體電池(2V系列)2.23~2.27V/只充電,大充電電流不超過0.25C10A,充電至電流穩(wěn)定3~6h不變。
2
運行參數(shù)設(shè)置。浮充電壓、均充電壓、溫度補償系數(shù)、轉(zhuǎn)均充數(shù)據(jù)、轉(zhuǎn)浮充數(shù)據(jù)、交流過壓值、交流欠壓值以及充電限流值等這些參數(shù)對于蓄電池正常運行都非常重要,這些參數(shù)的設(shè)置必須嚴格按照產(chǎn)品說明書的規(guī)定,并且應根據(jù)所在變電站經(jīng)常性直流負荷等實際情況與廠家溝通。
三、圣陽蓄電池日常工作項目
1
環(huán)境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)阻等方面都有較大影響。雖然開關(guān)電源有溫度補償功能,但其靈敏度和調(diào)整幅度畢竟有限,因此環(huán)境溫度極其重要。運行維護人員每天須檢查蓄電池室環(huán)境溫度并做記錄,同時蓄電池室溫應控制在22~25℃之間,這不僅可延長蓄電池的壽命,還能使蓄電池具有的容量。此外,為成套充電電源的溫度補償功能而裝設(shè)的溫度感應探頭也應定期檢測其準確度。
2
每天檢查蓄電池的浮充電流是否在合格范圍內(nèi)并做記錄。當蓄電池的浮充電流突變時應查明原因并及時處理。
3
每月應測一次電池單體電壓及終端電壓。
如發(fā)現(xiàn)個別電池(2V系列)浮充電壓低于2.18v/單體時,應對電池組進行人工轉(zhuǎn)換均衡充電,充電方法為:25℃時2.30V/單體,需24h;或25℃時2.35V/單體,需12h,均充后若仍不能恢復正常的電池應盡快聯(lián)系廠家處理。端電壓是反映電池工作狀況的重要參數(shù),所以測量電池端電壓不能只在浮充狀態(tài),還應在放電狀態(tài)下進行。
4
為保證電池有足夠的容量,每年要進行一次容量恢復試驗(即大充大放),讓電池內(nèi)的活化物質(zhì)活化,恢復電池的容量。
5
在蓄電池不均衡性較大、較深度地放電后,或運行三個月時,都應采用均衡的方式對電池進行補充充電。
6
電池運行期間,每星期須檢查一次蓄電池的接線螺栓有無發(fā)熱現(xiàn)象,每月須檢查一次蓄電池的外觀有無異常變形,每半年須檢查一次連接導線、螺栓是否松動或腐蝕污染,松動的螺栓必須及時擰緊,腐蝕污染的接頭應及時清潔處理。
7
對圣陽蓄電池的檢查測試記錄數(shù)據(jù)應妥善保存,每運行半年,需將運行的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進行比較,如發(fā)現(xiàn)異常情況應及時處理。
結(jié)束語
通過對電池故障原因的分析研究,證實圣陽蓄電池故障是有規(guī)律可循的,并通過一些切實有效的管理手段,可以大大提供蓄電池運行維護水平和大幅降低蓄電池運行故障。
典型也常見的方法如下:
①增加極板數(shù)量。
把原設(shè)計的單格5片6片制改為6片7片制,7片8片制,甚至8片9片制。靠減薄極板厚度和隔板,增加極板數(shù)量來提高電池容量。(這方法是不錯但是成本就增加了);
②提高電池的硫酸比重。
原來浮充電池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之間,而電動自行車的電池的硫酸比重一般都在1.36~1.38左右,這樣可以提供較大的電流,提升電池的初期容量。
③增加正極板活性物質(zhì)氧化鉛的用量和比例。
增加氧化鉛就增加了參與放電的電化學反應物質(zhì),也就增加了放電時間,增加了電池容量。
通過這些措施,電池的初期容量滿足了電動自行車的容量要求,特別是改善了電池的大電流放電的特性。但是,極板增加了,硫酸的容量就減少了,電池發(fā)熱導致大量失水,同時,電池的微短路和鉛枝搭橋的概率增加了。提高硫酸比重增加了電池的初期容量,但是,硫化現(xiàn)象就更嚴重。密封電池的基本原理之一就是正極板析氧以后,氧氣直接到負極板,被負極板吸收而還原為水,考核電池這個技術(shù)指標的參數(shù)叫做“密封反應效率”,這種現(xiàn)象叫做“氧循環(huán)”。這樣,電池的失水很少,實現(xiàn)了“免維護”,就是免加水。為此,都要求負極板容量做的比正極板容量大一些,又稱為負極過渡。增加正極板活性物質(zhì)必然使得,負極過渡減少了,氧循環(huán)變差了,失水增加了,又會造成硫化。這些措施雖然提升了電池的初期容量,但是卻會造成失水和硫化,而失水和硫化又會相互促成,終結(jié)果卻是犧牲電池的壽命。(這樣就需要一月或者兩月就要加次水,更加了維護的次數(shù)才能避免失水和硫化)
④還有就是極群組裝虛焊問題。
容易產(chǎn)生虛焊的地方是極板。而每個電池的單格有15片極板, 就是15個焊點,一個電池有6個單格,就有90個焊點,一組電池由3個12V電池組成,就有270個焊點。如果一個焊點存在虛焊,該單格容量就下降,進而該單格形成電池落后,造成整個電池都落后,電池就會形成嚴重的不均衡,使這組電池提前失效。就算虛焊控制在萬分之一,平均每37組電池就會有一組電池存在虛焊,這是不能夠允許的。而鉛鈣合金板柵的電池,在焊接的時候會析出鈣而掩蓋虛焊問題,這樣,很多電池制造商寧愿采用低銻合金的板柵而沒有采用鉛鈣合金。而低銻合金的板柵析氧析氫電壓更低,電池出氣量大,失水相對嚴重,電池更容易硫化。(大火無虛焊,這種就對蓄電池生產(chǎn)的技術(shù)工人的技術(shù)要求更,更熟練)