蓄电池维护全面解决方案

蓄电池维护全面解决方案

摘要：根据蓄电池维护的现状，介绍了常见的蓄电池维护与测试方法，提出了从工程验收、日常维护、年检等各个环节的解决方案。

关键词：剩余电量、专家诊断、容量测试、内阻、电导、阻抗

一、电池在电力系统维护现状分析

作为后备电源系统使用的蓄电池，是直流系统能够正常使用的最后一道防线，需要供应事故照明、倒闸等应急措施。发电厂有很多直流油泵，用于厂用电源切换的断路器、厂用电动机、热工保护装置等，需要蓄电池提供足够大的瞬间电流，才能完成切换。变电站110kV、35kV、10kV断路器一般采用弹操机构，其跳、合闸电流较小，但是，事故初期在备自投装置动作投入断路器合闸的同时，可能会有一些负荷支路的断路器跳闸，事故初期蓄电池提供的电流应能够大于这些断路器的跳闸电流之和。直流规程要求蓄电池在事故后，能够提供一小时的照明，因此，蓄电池在任何状态下，均能够提供一定的电压、足够的瞬间电流、足够的放电容量。

目前，阀控密封铅酸蓄电池（VRLA），已基本取代原来的开口式电池，在各个电厂、变电站得到广泛应用。有很多人称之为“免维护电池”。其实，这完全是一种理解的错误。阀控电池的出现，是为了避免开口式电池挥发的酸气对设备、人造成的伤害，同时也为了安装、运输等方便。“免维护”，只是不再人工加液而已。实际上，阀控密封铅酸蓄电池存在着很多安全隐患：如由于汇流排和板栅腐蚀遭到腐蚀，造成金属路径变窄而使电池的内阻增加；由于安装时电池放置水平度不够，使得极柱受力变形而导致爬酸；由于浮充电压过高，加速正极板栅腐蚀速率和电池内气体的排放，导致干涸；由于环境温度过高，使得电池内部温度升高，导致浮充电流增加，浮充电流增加加速电池内部温升，形成恶性循环，引起热失控等等。所有这些，均严重影响到蓄电池的安全运行。

我们在东北、华北、华南等地区的电厂、变电站安装监测设备时，发现很多地方蓄电池的维护工作都有待于改进。如新蓄电池安装以后没有经过严格的工程验收，投入运行前没有做10小时率核对性放电；由于缺乏有效的监测设备，只是测量蓄电池的浮充电压、保持表面清洁等，无法准确测量出蓄电池的真实容量，预测蓄电池的可使用时间。大部分厂家对阀控蓄电池的设计寿命均在10年以上，对用户承诺出现质量问题包换。由于生产工艺、运输安装、日常维护等方面的问题，许多蓄电池寿命只有5、6年时间或5、6年以后开始出现落后电池现象，有些甚至1、2年就会出现落后电池，早期诊断是一个迫切需要解决的问题。

二、传统维护及常见测试方法分析

2.1 测量浮充电压

直接用万用表手工测量，或是通过监测设备测量蓄电池的浮充电压。浮充电压的测量，可以防止浮充电压的过高和过低，但实践证明，阀控密封铅酸蓄电池具有端电压与容量无相关性。从静态的浮充电压，无法准确判断出蓄电池的好坏。

2.2 核对性放电

长期处于浮充电方式运行的蓄电池，可能出现内部失水或干涸。新安装或大修后的阀控蓄电池组，应进行全核对性放电试验，以后每隔2~3年进行一次核对性试验，运行了6年以后的阀控蓄电池，应每年作一次核对性放电实验。

由于缺乏有效的设备，传统放电实验，需将蓄电池组脱离运行，接上电阻丝或水阻放电。由于负载体积庞大，搬运不方便。放电时产生的巨大热能，导致电阻丝发红，容易引起安全事故。

同时，放电过程中手工测量蓄电池的端电压，也比较危险。放电过程中如果事故出现，交流信号消失，蓄电池又不能及时供电，系统可能瘫痪。

2.3 阻抗/电导测试

阻抗测试，在电池组两端加载一个已知频率和幅度的交流电流，测量每个单体/元的交流压降。交流电压的测量值取自每个单体的正负极或单体的最小值。用欧姆定律计算电抗。

电导测试，对单体/元加载一个已知频率和幅度的电压，测其交流电流的响应值。电导是所测的交流电流除以电压值。

由于注入的交流信号，与充电机的频率相近，共模干扰及其它交流谐波干扰的剔除是非常困难的，同时由于蓄电池本身寄生电容的影响，导致读数跳变幅度比较大。而且，阻抗/电导与容量并没有线性的对应关系。

2.4 内阻测试

内阻测试，对单体/元两端加一负载，测量其电流和电压的阶梯变化值。将电压的变化值除以电流的变化值就是内阻值。

瞬间大电流放电测试内阻值，由于采用的直流法，可以很好的解决蓄电池寄生电容影响的问题；因为采用的是大电流测试，也解决了精度和充电器纹波电流干扰的问题。

内阻与容量没有线性的对应关系，内阻测试后仍然需要人工分析，对蓄电池状况进行判断。

三、蓄电池维护全面解决方案

纵观国内外蓄电池维护设备供应商，北京承天冀科技有限公司提出的解决方案，是后备电源安全运行的最佳维护方案。

近年来，北京承天冀科技有限公司与美国alber公司、清华大学智能技术与系统国家重点实验室合作，推出蓄电池维护全面解决方案，对工程验收、日常维护、抽检、活化、年检提供全面支持。

方案涉及的产品系列可以分为三类：TY-XJY系列蓄电池运行监测与诊断仪、BCT-2000电池容量测试系统、CLC-200多功能测试仪/SCT-200 单（双）电池容量测试系统。

3.1 TY-XJY系列蓄电池运行监测与诊断仪

TY-XJY系列蓄电池运行监测与诊断仪在研发过程中，利用国家重大科技产业工程"电动汽车"项目中"电动汽车车载充电器、电池管理系统及剩余电量计的研制"专题的研究成果，并充分总结蓄电池在运行中关键技术难点及经验，结合电力系统、电信系统、铁路供电系统的现场实际情况，研制出具有早期诊断、早期预报、自动检测、自动显示等特性的蓄电池运行监测与诊断系统的系列产品。该产品通过了"电力工业部电力设备及仪表质量检验测试中心"的检验。并获得了"国家电力公司电力规划设计总院"颁发的"科技成果技术评审证书" 。

TY-XJY型系列蓄电池运行监测与诊断仪全面实现了对蓄电池准确地在线监测、诊断及报警功能，并给出蓄电池组的剩余容量和专家诊断结果。

TY-XJY系列产品，东北、华北、华南等地区的各大电厂、电业局/供电局拥有广大的客户群，获得用户一致好评，是日常维护工作的最佳选择。

3.2 BCT-2000 电池容量测试系统

BCT-2000系统是集放电、检测和通讯一体化的蓄电池容量测试系统。采用线性连续可调自动控制电路，完全按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，是蓄电池季检、年检、工程验收的理想工具。

智能连续负载箱，其电阻采用特殊钪钛片，体积小、功率大、寿命长、恒定温升、阻值稳定、不发红，安全性能符合美国核电要求。其恒流控制的继电器采用防浪涌、防火花的白金继电器。

3.3 CLC-200多功能测试仪/SCT-200 单（双）电池容量测试系统

CLC-200具有测量并记录、显示浮充电压、内阻和电池间内阻等数据的能力，通过PC连接和软件，可将CLC-200的读数转移到计算机上并对这些数据做更深入的分析和生成报告，是查找弱电池的理想工具，广泛应用于蓄电池的日常维护和工程验收。

SCT-200被广泛应用于蓄电池的抽检工作，可在线测试一节或二节单体电池容量。同时，由于这套设备有自动切换连续充放电功能，常常也被用来作为活化蓄电池的作用。

四、结束语

由于电化学的复杂性，蓄电池的检测一直比较困验。如果日常运行过程中，加强蓄电池的维护，可以延长蓄电池的使用寿命，并可预测出蓄电池的可使用时间。北京承天冀科技有限公司，提供蓄电池维护解决方案，可根据需要选用。