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Data Analysis of Operations Maintenance and Test ofVRLABattery

摘要提出VRLA蓄电池必要的维护项目，介绍VRLA蓄电池 运行和试验数据的分析方法。这些方法适用于VRLA蓄电池的日 常维护，也可用于对意外故障的分析判断及处理。

 

关键词阀控式铅酸蓄电池维护运行试验数据

 

Abstract Necessary maintenance items are given. The data analysis methods for VRLA battery operation and test are introduced. These methods suit the daily maintenance, and the analysis and treatment of unexpected accidents also.

 

Keywords VRLA battery Maintenance Operation Test Data

刘希禹 Liu Xiyu

 

中讯邮电设计院教授级高级工程 师，长期从事通信电源设计研究 工作。享受国务院颁发的政府特 殊津贴。

0前言

 

阀控式铅酸(VRLA)蓄电池是一种新的铅酸蓄 电池。它与传统的排气式或淹没式铅酸蓄电池相比， 具有功率密度较高、成本较低的优点，而且使用方 便，因而得到广泛的应用。当今我国电信企业的电源 系统，包括-48 V直流电源和380/220 VUPS交流 电源，几乎毫无例外地都采用VRLA蓄电池作为备 用电源。近年来，在需要蓄电池作为应急电源的交流 供电系统的高压开关设备合闸电源、备用发电机组 的启动和其他重要应用中，也开始采用VRLA蓄电 池而且用量逐年增加，VRLA蓄电池在电信电源中 的作用显得越来越重要。

 

VRLA蓄电池分为吸附式（AGM)和胶体式 (GEL)两种，两者的性能有一些差别。例如，与GEL 比较，AGM的功率密度较高，大电流放电能力较强， 但自放电较大，浮充电压较高，浮充电流较大，热容 量较小，散热性能较差，容易产生热失控，寿命较短 等。但两者均具有以下特点：

 

a)蓄电池是一个密封系统。

b)在蓄电池内部进行氬气和氧气再复合，在正 常情况下不产生气体和酸雾。

 

c)在故障情况下，安全阀打开释放内部的气

 

体。

 

d)采用不流动的电解液。

 

e)蓄电池壳子是不透明的。

 

f)采用多个较薄的极板构成较大容量的蓄电

 

池。

 

g)对于中小容量的系统可使用6或12 V的单 体蓄电池。

 

h)对于大容量的系统可使用2V的单体蓄电

 

池。

 

1)可安装在敞开的蓄电池架上或大的蓄电池柜

 

内。

 

j)设计寿命有20年、10年的，但其典型的实际 寿命分别只有1043年和5年左右。值得注意的 是，VRLA蓄电池的预期寿命比传统的铅酸蓄电池 的寿命短得多。

 

我国的VRLA蓄电池产品的发展和应用是从 AGM开始的。近年来，GELVRLA蓄电池也有了很

大的发展。

 

VRLA蓄电池曾被称为“免维护”蓄电池，这是 由于VRLA蓄电池设计为密封式，在蓄电池内部实 现了氧再复合循环，电解液中的水分不会损失，因而 不需要定期加水，也不需要测电解液的比重，可以说 在这方面是不需要（也不能）进行维护的。然而， VRLA蓄电池并非完全不需要维护。最初被称为“免 维护”蓄电池，实际上是对VRLA蓄电池的误解，也 是对用户的一种误导。过去，大多数用户忽视了 VRLA蓄电池的维护，或者不了解如何进行维护而 放弃了 VRLA蓄电池维护工作，导致VRLA蓄电池 早期故障的出现，使电池的寿命降低，甚至造成电池 破裂、爆炸，引起火灾。

 

值得注意的是，VRLA蓄电池维护工作至今仍 然是一个薄弱环节。据了解，近年来由于VRLA蓄 电池故障引起的通信电源停电和通信中断的重大事 故屡有发生。目前在我国电信部门正在应用的 VRLA蓄电池，有不少已使用多年，可以说已进入其 故障高发期，或者说存在着严重的故障隐患，有关方 面对此应该引起足够重视。为了确保电信电源稳定 可靠地运行，加强VRLA蓄电池维护和故障检测是 各电信运营商的当务之急。其中，如何对VRLA蓄 电池运行和试验数据进行正确的分析是首先要解决 的问题，这是搞好蓄电池日常维护工作的基础。

 

以下笔者提出VRLA蓄电池的必要的维护项 目 ， 介绍 VRLA 蓄 电 池 运 行 和 试 验 数据 的 分 析 方 法。

 

1 VRLA蓄电池必要的定期维护

 

VRLA蓄电池一般不会释放出氢、氧气体和酸 雾，不需要防酸机房和特殊的通风，不需要定期加 水、测量比重等，但定期维护工作是必不可少的。例 如，蓄电池的浮充电压、浮充电流、温度、蓄电池的内 阻和蓄电池互相连接电阻的测量，定期的容量试验 以及直观检查等。

 

根据国际标准IEEE 1188，固定型VRLA蓄电 池必要的定期维护应包括以下主要内容。

 

1.1每月维护

 

a)直观检查：包括蓄电池正负极端子是否损坏 和发热，蓄电池盖和壳子是否损坏，蓄电池是否温度

过高。

 

b)测量蓄电池系统的DC浮充电压和纹波电

 

压。

 

c)测量蓄电池系统的正负极对地的直流电压 以检测接地故障。

 

d)测量蓄电池系统的浮充充电电流。

 

e)测量蓄电池机房温度和标示蓄电池的温度。

 

1.2季度维护

 

a)重复每月维护项目。

 

b)测量每个蓄电池的内阻。

 

1.3半年维护

 

a)重复季度维护项目。

 

b)测量每个蓄电池DC浮充电压。

 

c)瞬时大电流负载试验以确定各蓄电池的功 能是否正常（可选）。

 

1.4 年度维护

 

a)重复半年维护项目。

 

b)测量蓄电池之间的连接电阻。

 

c)重新拧紧蓄电池之间的连接螺丝，使转矩达 到厂家要求的数值。如果已测量蓄电池连接电阻，其 数值没有比安装时的数值大20%，可以不重新拧 紧。

 

初始安装验收时进行一次容量放电试验。每两 年进行一次容量放电试验。当蓄电池的容量已下降 到额定容量的85%时，应每年进行一次容量放电试

 

验。

 

2 VRLA蓄电池运行数据的分析和处理

 

2.1蓄电池直观检查

 

2.1.1蓄电池壳子是否清洁

 

每个蓄电池都应保持清洁。如果蓄电池盖上有 污垢和灰尘，就有可能在蓄电池端子之间或端子与 地之间形成导电通路，引起短路或接地故障。

 

2.1.2蓄电池壳子和盖子是否损坏

 

如果蓄电池壳子和盖子破裂和有渗透，应更换 蓄电池。蓄电池壳子上有裂缝时，导电的电解液会从 蓄电池中渗透出来，造成接地故障。即使没有电解液 渗透，也是非常严重的问题。因为电解液的水分可能 通过裂缝蒸发损失，使电解液干涸，最后造成蓄电池 的内阻增大和产生的热量增大。

W合1

如果蓄电池壳子严重膨胀和永久性变形，说明 这个蓄电池已经过热并遭受热失控。热失控还会导 致蓄电池产生更多的气体、电解液干涸和极板损坏。 在这种情况下，应更换蓄电池。

 

2.1.3蓄电池端子是否损坏

 

蓄电池正负极端子弯曲或其他形式的损坏可造 成连接电阻的增大。端子损坏的蓄电池应更换。如果 在端子上的保护油脂熔化，表明连接点已经很热，这 是端子松动的结果。在此情况下，应将此连接端子拆 开，检查损坏情况，然后重新安装。

 

2.2环境温度和蓄电池温度

 

VRLA蓄电池一般是按标准环境温度25°C设计 的。其理想的工作范围是2H7C。当工作于较低的 温度时，VRLA蓄电池放电容量达不到其额定容量， 备用放电时间减少;当工作于较高的温度时，VRLA 蓄电池寿命将会缩短，且容易发生热失控。

 

VRLA蓄电池工作的机房环境温度比25C高 10C时，其寿命将减少50%。环境温度高的问题应通 过适当的通风和空调加以解决。

 

蓄电池组中的单个蓄电池的温度不应超过环境 温度10C。如果全部蓄电池或个别蓄电池的温度过 高，这些蓄电池就可能遭受热失控。在这种情况下， 应停止充电并查明蓄电池温度升高的原因。

 

如果发生了热失控，应立即更换蓄电池。

 

2.3蓄电池系统浮充电压

 

2.3.1蓄电池系统浮充电压的确定和温度补偿

 

蓄电池系统（蓄电池组）的浮充电压应根据厂家 规定的单体蓄电池浮充电压值确定。系统浮充电压 等于蓄电池只数乘以单体蓄电池浮充电压值。不同 厂家不同型号的蓄电池的浮充电压是不同的。假设 电解液比重为1.2804.300的VRLA蓄电池，厂家 建议的单体蓄电池的浮充电压为2.25^.30 V/只 (在25C)，则蓄电池系统浮充电压等于蓄电池的只 数乘以2.25U0V/只。例如，某UPS电源中由32 只12 V(包含6个单体）的单块蓄电池组成的蓄电 池组，在25C时蓄电池系统浮充电压应为432(192X 2.25) -441.6 V(192X>.30)。

 

当环境温度高于25C时，浮充电压应进行温度 补偿（适当降低浮充电压）。假设温度补偿系数是 -0.005 V/只/C，则在其他温度下的单体蓄电池的

浮充电压为：

 

V 校正=V25C~ [0 005 实际-25)]

 

式中：

 

V校正——在温度T实际下的单体蓄电池的浮充

 

电压

 

V25c——25 C下的单体蓄电池的浮充电压 T实际————蓄电池的实际温度（C)

 

例如：如果蓄电池的温度是32C(比25C高 7C)，其平均浮充电压应降低0.035 V/只（7X).005 V/只/C)，浮充电压的范围应为2.215—2.265 V/只。 在由192只电池组成的电池组中，总的浮充电压为 425.28—434.88 V。

 

如果蓄电池工作于较低的温度下，可以适当提 高浮充充电电压以缩短再充电时间。例如，蓄电池的 环境温度为10C(比25C低15C)，其平均浮充电压 应提高0.075 V/只（15X1005 V/只/C)，浮充电压的 范围应为2.325—2.375 V/只。在由192只电池组成 的电池组中，总的浮充电压为446.4—456 V。

 

2.3.2蓄电池系统浮充电压对蓄电池工作的影响 如果蓄电池系统在一段时间内浮充电压过低， 蓄电池将会处于欠充电状态。在此期间蓄电池可能 会多次放电，每次放电后都未得到充分充电，这将使 蓄电池的容量逐渐减少。最后的结果是市电停电时 蓄电池放不出电来。蓄电池系统处于欠充电状态的 问题一般可以通过长时间的均衡充电（例如48—72 h)加以解决。但是，如果欠充电的时间持续太长，就 可能会出现不可逆的极板硫酸盐化，蓄电池系统就 必须更换。

 

如果蓄电池的浮充电压过高， 将会使蓄电池处 于过充电状态。蓄电池长时间过充电将会引起过大 的充电电流、板栅的腐蚀、气体的产生和电解液的干 涸。这就造成了蓄电池早期老化和容量的损失。

 

长时间的严重过充电可能导致热失控，出现这 种情况也必须更换蓄电池系统。

 

2.3.3蓄电池浮充电压的纹波

 

蓄电池的浮充电压是由整流器/充电机供给的， 由于整流器是将市电交流电压整流、滤波得到直流 电压的，但直流电压仍有残余的交流成分（纹波），因 此，在蓄电池系统两端的浮充电压上一般都会有一 定量的纹波电压。-48 V直流电源系统的纹波（即杂

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