蓄電池管理與維護(hù)中應(yīng)注意的問(wèn)題
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2013-12-17 00:00:00
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蓄電池組配備得是否合理和如何正確使用維護(hù)，最終決定著UPS供電系統(tǒng)不停電功能 的發(fā)揮。用戶需要熟悉電池的特性、規(guī)格以及容量配置的方法，特別是要掌握正確的使用和 維護(hù)方法，這對(duì)延長(zhǎng)電池壽命和確保UPS系統(tǒng)的不停電功能是至關(guān)重要的。當(dāng)前UPS設(shè)備 使用的蓄電池主要是閥控式鉛酸蓄電池（VRLA)，在UPS設(shè)備的故障中，與蓄電池有關(guān)的 原因占30%以上。在這些故障中，有一部分是蓄電池本身的質(zhì)量問(wèn)題，但更多的是使用和 維護(hù)不當(dāng)造成的。
1.電池質(zhì)量與使用中的常見問(wèn)題
電池本身存在質(zhì)量問(wèn)題或者因?yàn)槭褂貌划?dāng)，都會(huì)使電池的實(shí)際容量下降、內(nèi)阻增大，甚 至?xí)l(fā)生嚴(yán)重事故，危及UPS的正常運(yùn)行和不停電供電功能的正常發(fā)揮Q下面簡(jiǎn)要說(shuō)明蓄 電池的幾種常見故障的具體表現(xiàn)。
1)電池失水
電池是在“貧液”狀態(tài)下工作的，其電解液完全儲(chǔ)存在電極和多孔的隔膜之中。一旦 電池失水，其容量就要下降。當(dāng)水量損失達(dá)到3. 5ml/Ah時(shí)，電池容量會(huì)降至初始容量的 75%以下，當(dāng)水損失達(dá)25%時(shí)，電池壽命就會(huì)終止。
控制電池使用環(huán)境溫度、電池的充電電流及充電電壓、采用整體閥結(jié)構(gòu)并選擇合理的開 閉閥壓力、采用無(wú)鋪板柵合金技術(shù)降低析氫過(guò)電位、提高密封反應(yīng)效率等措施對(duì)防止電池失 水是有效的。
2)電池槽變形
一旦電池殼體變形，就會(huì)使極板靠得不緊，電解液也就不能充分發(fā)揮作用，使電池內(nèi)阻 增大、放電容量減小。電池槽變形的原因主要是電池內(nèi)部溫度過(guò)高。在使用過(guò)程中應(yīng)控制電 池使用環(huán)境溫度，控制電池的充電電流及充電電壓，防止電池過(guò)充；同時(shí)，采用超強(qiáng)ABS 材料和設(shè)計(jì)合理的裝配壓力也很重要。
3)電池漏液
電池極柱旁出現(xiàn)爬酸現(xiàn)象將會(huì)使連接線受到腐蝕，或增加極柱與連接條的接觸電阻，嚴(yán) 重時(shí)還會(huì)影響供電系統(tǒng)的其他設(shè)備。電池漏液現(xiàn)象主要是由電池設(shè)計(jì)和制造水平較低或原材 料使用不當(dāng)引起的。為了防止電池漏液現(xiàn)象的發(fā)生，應(yīng)在生產(chǎn)工藝中改進(jìn)極柱密封技術(shù)，采
用優(yōu)質(zhì)極柱密封膠和ABS槽蓋熱封技術(shù)。
4)電池容量不足
由于電池質(zhì)量較差，雖然其初始容量可以達(dá)到設(shè)計(jì)額定值，但用了不久，容量就顯著下 降，沒(méi)有到規(guī)定的使用期，其容量已降至額定值的80%以下。造成電池容量不足的原因很 多。其中，電池本身質(zhì)量的原因有：
(1)正板柵腐蝕變形或斷裂；
(2)電池原材料配置不當(dāng)或不合格；
(3)生產(chǎn)工藝條件控制不嚴(yán)；
(4)正極活性物質(zhì)軟化脫落。
電池的使用條件和環(huán)境溫度等因素有：
(1)放電率過(guò)大；
(2)環(huán)境溫度過(guò)低；
(3)環(huán)境溫度高使壽命降低；
(4)長(zhǎng)期存儲(chǔ)老化；
(5)充電參數(shù)設(shè)置不當(dāng)。
為了防止電池容量下降，除了要正確使用與維護(hù)之外，當(dāng)前技術(shù)先進(jìn)的電池生產(chǎn)廠家已 經(jīng)開始采用4BS鉛膏技術(shù)和無(wú)銻板柵合金技術(shù)。4BS鉛膏技術(shù)可以有效防止電池發(fā)生早期容 量下降，而無(wú)銻板柵合金技術(shù)可以改善板柵與活性物質(zhì)之間的界面結(jié)構(gòu)，提高電池的充電接 受能力。
5) 電池浮充電壓均勻性差
在正常情況下單塊電池的浮充電壓與整組電池的平均值之差應(yīng)大于50mV。造成浮充電 壓均勻性差這一現(xiàn)象的主要原因是生產(chǎn)工藝問(wèn)題。為了提高電池浮充電壓均勻性，在生產(chǎn)過(guò) 程中應(yīng)嚴(yán)格控制每道工序的偏差。
6) 熱失控
電池使用維護(hù)不當(dāng)，致使恒壓充電期間出現(xiàn)一種臨界狀態(tài)，此時(shí)電池的充電電流及溫度 會(huì)發(fā)生一種積累性的相互增強(qiáng)的作用，輕者會(huì)使電池槽變形、縮短電池壽命，重者還會(huì)殃及 整個(gè)電源系統(tǒng)的安全。
造成熱失控的原因是多方面的：
(1)電池內(nèi)部發(fā)生氣體復(fù)合反應(yīng)（這本身就是熱反應(yīng)）使得電池溫度升高，進(jìn)而使浮 充電流增加，析氣速度加快，復(fù)合反應(yīng)加劇。
(2)電池本身是“貧液”式和緊裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使電池內(nèi)部散熱困難。
(3)浮充電壓或充電末期電壓太高。
(4)電池環(huán)境溫度過(guò)高，在較高溫度下，溫度每升高1T,單塊電池電壓下降約3mV， 浮充電流相應(yīng)增加，使電池溫度進(jìn)一步升
7)排氣閥失效
排氣閥有故障時(shí)其開閥壓力就會(huì)發(fā)生變化，開閥壓力增大時(shí)會(huì)引起電池槽變形，開閥壓 力變小時(shí)失水量就大，長(zhǎng)此下去，會(huì)給電池組的均勻性帶來(lái)不良影響。排氣閥失效的主要原 因是生產(chǎn)用料和生產(chǎn)工藝問(wèn)題。
2.蓄電池的安裝與維護(hù)
根據(jù)UPS的容量范圍和后備時(shí)間，電池的安裝有三種情況，如圖4. 54所示。
(1)密封型，安裝在UPS機(jī)柜內(nèi)；
(2)密封型，安裝在1〜3個(gè)電池柜內(nèi)；
(3)非密封或密封型，安裝在專門的電池架上。
為保證電池的良好使用，應(yīng)在安裝和使用初期、使用一段時(shí)間后和使用過(guò)程中，以及使 用后期這三個(gè)階段做好維護(hù)工作。
1)安裝和使用初期的維護(hù)工作重點(diǎn)
(1)及時(shí)安裝投入使用，避免長(zhǎng)期存儲(chǔ)和人為故障。
(2)連接可靠，不得出現(xiàn)虛接、壓降過(guò)大等問(wèn)題，記錄開路電壓。
(3)開通需均充補(bǔ)充電，以彌補(bǔ)運(yùn)輸和存儲(chǔ)周期帶來(lái)的容量損失。
(4)認(rèn)真做好首次容量檢查，測(cè)量實(shí)際容量值，放電參數(shù)盡可能靠近10h率，并保證結(jié) 束后完全充滿。
(5)容量檢査時(shí)，同時(shí)檢查端子壓降、單體溫度、排氣閥是否可靠。
(6)設(shè)定好和蓄電池相關(guān)的開關(guān)電源參數(shù)，做好詳細(xì)維護(hù)記錄。
2)使用一段時(shí)間后（一個(gè)月至三個(gè)月之間）的維護(hù)工作重點(diǎn)
(1)連接是否可靠。
(2)浮充電壓的一致性，檢査有無(wú)落后電池。
(3)設(shè)定參數(shù)有無(wú)漂移，是否穩(wěn)定，特別是電池充電電壓值和充電電流值必須穩(wěn)定 可靠。
(4)檢查單體電池有無(wú)泄漏、反極。
(5)檢查排氣閥工作是否正常（常閉或常開）。
3)使用過(guò)程中及使用后期的維護(hù)工作重點(diǎn)
(1)系統(tǒng)連接檢査。
(2)做好安全隱患的排除，如可能泄漏的部位，端子、排氣閥、殼蓋間的密封檢查。
(3)設(shè)置參數(shù)和實(shí)際參數(shù)的校對(duì)。
(4)浮充電壓與浮充電流的檢查及調(diào)整。
(5)檢查房間通風(fēng)換氣情況，將酸霧排出。
(6)做好定期容量檢査，使用前三年，容量檢查時(shí)放電50%即可。三年后每年做全容 量檢査，同時(shí)檢査內(nèi)阻是否增大。
蓄電池與其他產(chǎn)品一樣，使用中也會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題。故障出現(xiàn)后，需要結(jié)合故障產(chǎn)生的原因 確定問(wèn)題的處理方式，表4. 14列出了 VRLA蓄電池的常見故障、問(wèn)題及原因分析。
表4.14電池常見故障，問(wèn)題及原因分析
故障類型 故障現(xiàn)象 故障發(fā)生原因 責(zé)任歸屬
單體電池容量 不足 電池電壓低于1.8 V/ceU (通 常只有0〜1.5V/Cell) 電池連接松動(dòng) 電池性能不一 用戶使用、維護(hù)不當(dāng) 電池制造質(zhì)量較差
整組電池容量 不足 電池組不能滿足放電時(shí)間需求 (1) 浮充電壓長(zhǎng)期低于要求的范圍， 電池長(zhǎng)年虧電
(2)長(zhǎng)期停止充電
(3)循環(huán)使用的電池再充電不足
(4)放電到終止電壓后仍繼續(xù)放電， 放電后又不及時(shí)充電或充電不足
(5)電池存儲(chǔ)期過(guò)長(zhǎng)
(6)單體電池容量不足 用戶使用、維護(hù)不當(dāng) 電池制造質(zhì)量較差
電池過(guò)充電 (1) 電池外殼鼓脹，明顯變形
(2)電池容量變?。娨黑?于干枯）
(3)嚴(yán)重者端極柱基部滲酸
(4)一組電池中電壓參差不齊 (1) 浮充電壓超過(guò)規(guī)定值
(2)環(huán)境溫度高于451，但浮充電 壓未按要求進(jìn)行縮減
(3)充電器失控或誤調(diào)，造成充電 電流超過(guò)規(guī)定值，且時(shí)間較長(zhǎng) 用戶使用、維護(hù)不當(dāng)
短路
(1)電池端電壓為0
(2)一組電池中，只一格電 池電壓低于2V,
(3)單元格電池經(jīng)均衡充 電，電壓仍達(dá)不到額定電壓2V, 且短路的一個(gè)單元格發(fā)熱嚴(yán)重 (1) 隔板破損或穿透
(2)有鉛粒落人電池內(nèi)部 工廠制造不良
電池滲漏電液
(1)由池殼或由池蓋因撞擊 摔打而破裂
(2)電池的極柱閥帽滲漏
(3)電池殼與蓋封合處漏酸
(4)電池殼底座漏液
(1)運(yùn)輸、安裝或其他意外造成撞擊
(2)大電流充電造成外殼變形，滲漏
(3)外觀完好情況下極柱閥帽滲漏
(4)極柱扭曲。撞擊造成極柱滲漏
(5)熱封或黏合殼蓋不牢固
(6)電池殼注塑口質(zhì)量控制不好 用戶充電問(wèn)題 制造質(zhì)量較差 用戶操作不當(dāng)
外觀破損 極柱斷裂或電池外表?yè)p傷嚴(yán)重 接線不當(dāng)，扭斷或運(yùn)輸搬運(yùn)撞斷極柱 或造成電池外觀破損 用戶造成
氣閥故障
(1)電池中某單元格外殼嚴(yán) 重鼓脹甚至造成脹破了外殼
(2)電池在存放一段時(shí)間 (2〜6個(gè)月）后某電池的開路 電壓或閉路電壓明顯比其他電池 低，將電池上蓋片打開時(shí)其中的 一個(gè)或兩個(gè)閥帽的頂面中心部位 無(wú)凹陷（正常應(yīng)有凹陷）現(xiàn)出 閥帽與閥座在頂面的接觸部位發(fā)生了 異常的黏結(jié)造成電池不能向外排氣 制造質(zhì)量較差。
