蓄电池使用时间长了难免会出现一些问题,这就需要我们自己去判断蓄电池到底还能不能用,下面武高电测的技术人员就给大家介绍一下如何通过蓄电池内阻测试来判断蓄电池的容量。
众所周知,铅酸蓄电池的端电压并不能反映电池的容量特性,容量严重下降的电池,在整组浮充电的电池中,其浮充电压的区别不足以用来判断电池是否因容量降低而失效,一旦电池组进行放电,这些电池因为充电量少,端电压很快就会跌落,并妨碍电池组的放电性能,这时从电池的端电压上可以很容易的发现他们,但是已经太晚了,电池组在需要备份电源的时候已经起不到备份作用了。
利用交流阻抗法、电导法或直流法测量电池的蓄电池内阻测试仪已被公认为是一种迅速而又方便的诊断电池状况的方法。越来越多的研究认为老化电池的内阻和放电能力之间存在着一定的关系。值得注意的是,由于电解液电阻的变化。电池内阻随温度下降而迅速增大。因此,在考虑时间对内阻的影响时,温度是一个重要的影响因素。阀控铅酸电池在设计上是乏酸的,同铅活性物质相比电解液的安时容量较小,因而放电过程常常受电解液制约。对于任何新电池,电池内阻通常不与放电能力成线性关系。电解液浓度、化成的完全程度(尤其是极板表面)、隔板--极板界面接解面积以及压力的细微变化都仅对内阻产生微小的影响,但可能会对放电过程产生很大的影响。所以新电池的内阻和容量都不是一个非常稳定的参量。由于正极板栅的腐蚀、电解液水分的丧失,所有铅酸电池都有一定的使用寿命。在浮充放电使用过程中更为明显。增加正极板栅的质量或减少其腐蚀率都可延长电池的使用寿命。正极板栅是带正极铅活性物质的导电和支撑骨架,腐蚀加大了正极板栅的电阻。其他设计参数,如电解液体积,隔板压缩程度及成分组成、电池壳的透气率、通气孔设计、涂膏的物理化学参数和制造参数都可影响寿命。随着正极板栅的腐蚀和隔板中电解质的耗尽,电池电阻增大而电池容量减少。周期内阻测量可跟踪监测这些变化,并且发现失效电池。在不间断电源中,由于电池检查及放电次数较少,电池容量很可能在两次测试期间就已降到80%额定容量以下。如果采用内阻测试法,可以很容易地发现这些问题并改善系统可靠性。
电池内阻的剧升同电池容量的减少有关,尤其是在电池寿命未到80%的时候更为明显。高放电速率下的使用时间似乎对这些因素更为敏感,一般电池内阻增加20~25%时就到了寿命期限。在低放电速率下,电池内阻一般增加20%-35%后寿命才结束。直流电阻测试仪
有一些文章认为电池剩余容量并不能由电池内阻反映出来,他们认为电池容量下降20%对应的电池内阻下降并不明显,当电池的保有容量降到标称容量的60%时电池内阻的变化才可以明确确定。但有一点是得到普遍承认的,那就是电池内阻的增高对应于电池容量的下降,当电池内阻变化可以明确确认的时候,电池应保有60%以上的容量,这样的电池是不能通过电池浮充端电压测量而发现的。所以电池内阻的实时监测比起端电压监测来说所起的作用重要得多的。
通过对蓄电池组中的单体蓄电池进行内阻测试,能够准确地掌握蓄电池组中的每个单体蓄电池的性能状态。同时对于保证蓄电池供电稳定和延长蓄电池组的使用寿命具有重要意义。所以,蓄电池的内阻与其容量有着密切的关系:蓄电池内阻升高是蓄电池性能劣化的重要标志。
众所周知,铅酸蓄电池的端电压并不能反映电池的容量特性,容量严重下降的电池,在整组浮充电的电池中,其浮充电压的区别不足以用来判断电池是否因容量降低而失效,一旦电池组进行放电,这些电池因为充电量少,端电压很快就会跌落,并妨碍电池组的放电性能,这时从电池的端电压上可以很容易的发现他们,但是已经太晚了,电池组在需要备份电源的时候已经起不到备份作用了。
利用交流阻抗法、电导法或直流法测量电池的内阻已被公认为是一种迅速而又方便的诊断电池状况的方法。越来越多的研究认为老化电池的内阻和放电能力之间存在着一定的关系。值得注意的是,由于电解液电阻的变化。电池内阻随温度下降而迅速增大。因此,在考虑时间对内阻的影响时,温度是一个重要的影响因素。阀控铅酸电池在设计上是乏酸的,同铅活性物质相比电解液的安时容量较小,因而放电过程常常受电解液制约。对于任何新电池,电池内阻通常不与放电能力成线性关系。电解液浓度、化成的完全程度(尤其是极板表面)、隔板--极板界面接解面积以及压力的细微变化都仅对内阻产生微小的影响,但可能会对放电过程产生很大的影响。所以新电池的内阻和容量都不是一个非常稳定的参量。由于正极板栅的腐蚀、电解液水分的丧失,所有铅酸电池都有一定的使用寿命。在浮充放电使用过程中更为明显。增加正极板栅的质量或减少其腐蚀率都可延长电池的使用寿命。正极板栅是带正极铅活性物质的导电和支撑骨架,腐蚀加大了正极板栅的电阻。其他设计参数,如电解液体积,隔板压缩程度及成分组成、电池壳的透气率、通气孔设计、涂膏的物理化学参数和制造参数都可影响寿命。随着正极板栅的腐蚀和隔板中电解质的耗尽,电池电阻增大而电池容量减少。周期内阻测量可跟踪监测这些变化,并且发现失效电池。在不间断电源中,由于电池检查及放电次数较少,电池容量很可能在两次测试期间就已降到80%额定容量以下。如果采用内阻测试法,可以很容易地发现这些问题并改善系统可靠性。
前言
直流电源装置在变电站为控制回路、信号回路、事故照明回路、继电保护装置、自动装置、远动终端(RTU)以及逆变电源等提供可靠的直流电源,对保证变电站所有一、二次设备的安全运行起着重要用。蓄电池组作为直流电源装置中的重要支柱地位举足轻重,在电网出现较大事故时,整流电源装置的交流电源往往失去,这样蓄电池组成为直流电源的提供者,成为保证直流不全停的后一道防线。
随着科学技术的进步,阀控密封式蓄电池(包括铅酸电解液、硅盐电解液和胶体电解液等多种)以其重量轻、占地少、污染小等优点,大规模地取代了普通铅酸蓄电池。阀控密封式电池组在具有突出技术优势的同时,也存在着测试困难,不能补充电解液,对浮充、使用环境要求较高等不足之处。更重要的是,由于阀控密封式蓄电池在应用的初期,个别生产厂家为急于占领市场,不切实际地宣扬该种蓄电池可以免维护,运行单位对该种蓄电池也缺乏认识,客观导致了不少蓄电池组的维护跟不上,运行环境恶劣。因此,加强蓄电池组的运行管理,提高其维护水平工作刻不容缓。
圣阳蓄电池运行常见故障及原因分析
变电站圣阳蓄电池组运行过程中表现可能失效的现场浮充电压过高/过低、内阻偏大、轻度硫化、渗液爬液、壳体变形、失水等,而已经失效的电池经常表现为以下三种情况:
1
圣阳蓄电池组工作时容量达不到标称容量,严重的出现个别电池放电起始就达到下限。蓄电池组容量不足和问题完全可以通过容量测试或内阻在线测试等方法及时发现。
2
圣阳蓄电池组无容量输出,个别电池出现开路状态。变电站系统故障造成交流电源故障后,这时如果蓄电池组失效,变电站内保护直流消失,高频保护或电流差动保护可能误动,后果十分严重。
3
长期浮充状态下的圣阳蓄电池出现短路现象,出现短路现象的电池往往可能会产生热失控现象。
根据众多的数据和现场经验分析,引起可能失效和已经失效的原因大多是平时维护不到位造成,分析圣阳蓄电池失效的原因主要包括以下几种情况:
1
酸盐化。当电池长时间处于充电不足,浮充电压偏低,放电后未能及时补充电,电池长期搁不用等情况时,负极就会形成一种粗大坚硬的硫酸铅,它几乎不会溶解。若电池失水严重,使得硫酸浓度过高,也会促使硫酸铅的快速生成。盐化的直接后果是电池容量不足,甚至电池开路。
2
失水。失水是导致蓄电池失效的常见故障。气体化合效率低、从电池壳体中渗出水、板栅腐蚀和自放电都会造成电池失水。当前大部分阀控式密封铅酸蓄电池组容量下降的原因,都是由电池失水造成的。通常认为当失水超过15%时,电池失效。
3
板栅的腐蚀和变形。板栅腐蚀是限定电池寿命的重要因素。在铅酸蓄电池中,正极板栅比负极板栅厚,原因之一是蓄电池在充电时,特别是在过充电的状况下,正极板栅要被腐蚀,逐渐被氧化而失去板栅的作用。含量和体积不断增大,可使极板严重弯曲。
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活性物质软化。随着电池循环次数的增加,晶型由Or.型向B型转化。B型的晶粒相对细小,结合力较差,导致活性物质的网格结构被削弱,终活性物质软化脱落(也称为泥化),导致电池失效。
圣阳蓄电池加强维护的几点建议
一、设备选型及配置
1
圣阳蓄电池容量配置要合适。既要考虑变电站的经常性直流负荷,又要考虑交流失电后变电站事故照明的负荷,较适宜的蓄电池配置容量是8~10h的放电率。绝不能将不同容量的电池安装在一起使用。
2
电设备配置的两组工作电源要分别来自两台站用变压器,且变电站一般要配置一台发电机,防止站用交流失电时间过长造成蓄电池过放电。
3
择高质量的具有实时监控和智能化管理功能的主充电设备模块。运行维护人员能通过监控器的实时数据随时了解直流系统工作状况,同时要有足够的备用模块,当主充电设备出现故障时,备用模块应能够自动投入使用,以保证蓄电池不因模块故障而造成过放电。
二、圣阳蓄电池使用前注意事项
1
如果蓄电池搁置时间超过三个月,在投入使用前一定要进行补充电,一般规定为按单体电池(2V系列)2.23~2.27V/只充电,大充电电流不超过0.25C10A,充电至电流稳定3~6h不变。
2
运行参数设置。浮充电压、均充电压、温度补偿系数、转均充数据、转浮充数据、交流过压值、交流欠压值以及充电限流值等这些参数对于蓄电池正常运行都非常重要,这些参数的设置必须严格按照产品说明书的规定,并且应根据所在变电站经常性直流负荷等实际情况与厂家沟通。
三、圣阳蓄电池日常工作项目
1
环境温度对蓄电池的放电容量、寿命、自放电、内阻等方面都有较大影响。虽然开关电源有温度补偿功能,但其灵敏度和调整幅度毕竟有限,因此环境温度极其重要。运行维护人员每天须检查蓄电池室环境温度并做记录,同时蓄电池室温应控制在22~25℃之间,这不仅可延长蓄电池的寿命,还能使蓄电池具有的容量。此外,为成套充电电源的温度补偿功能而装设的温度感应探头也应定期检测其准确度。
2
每天检查蓄电池的浮充电流是否在合格范围内并做记录。当蓄电池的浮充电流突变时应查明原因并及时处理。
3
每月应测一次电池单体电压及终端电压。
如发现个别电池(2V系列)浮充电压低于2.18v/单体时,应对电池组进行人工转换均衡充电,充电方法为:25℃时2.30V/单体,需24h;或25℃时2.35V/单体,需12h,均充后若仍不能恢复正常的电池应尽快联系厂家处理。端电压是反映电池工作状况的重要参数,所以测量电池端电压不能只在浮充状态,还应在放电状态下进行。
4
为保证电池有足够的容量,每年要进行一次容量恢复试验(即大充大放),让电池内的活化物质活化,恢复电池的容量。
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在蓄电池不均衡性较大、较深度地放电后,或运行三个月时,都应采用均衡的方式对电池进行补充充电。
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电池运行期间,每星期须检查一次蓄电池的接线螺栓有无发热现象,每月须检查一次蓄电池的外观有无异常变形,每半年须检查一次连接导线、螺栓是否松动或腐蚀污染,松动的螺栓必须及时拧紧,腐蚀污染的接头应及时清洁处理。
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对圣阳蓄电池的检查测试记录数据应妥善保存,每运行半年,需将运行的数据与原始数据进行比较,如发现异常情况应及时处理。
结束语
通过对电池故障原因的分析研究,证实圣阳蓄电池故障是有规律可循的,并通过一些切实有效的管理手段,可以大大提供蓄电池运行维护水平和大幅降低蓄电池运行故障。
典型也常见的方法如下:
①增加极板数量。
把原设计的单格5片6片制改为6片7片制,7片8片制,甚至8片9片制。靠减薄极板厚度和隔板,增加极板数量来提高电池容量。(这方法是不错但是成本就增加了);
②提高电池的硫酸比重。
原来浮充电池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之间,而电动自行车的电池的硫酸比重一般都在1.36~1.38左右,这样可以提供较大的电流,提升电池的初期容量。
③增加正极板活性物质氧化铅的用量和比例。
增加氧化铅就增加了参与放电的电化学反应物质,也就增加了放电时间,增加了电池容量。
通过这些措施,电池的初期容量满足了电动自行车的容量要求,特别是改善了电池的大电流放电的特性。但是,极板增加了,硫酸的容量就减少了,电池发热导致大量失水,同时,电池的微短路和铅枝搭桥的概率增加了。提高硫酸比重增加了电池的初期容量,但是,硫化现象就更严重。密封电池的基本原理之一就是正极板析氧以后,氧气直接到负极板,被负极板吸收而还原为水,考核电池这个技术指标的参数叫做“密封反应效率”,这种现象叫做“氧循环”。这样,电池的失水很少,实现了“免维护”,就是免加水。为此,都要求负极板容量做的比正极板容量大一些,又称为负极过渡。增加正极板活性物质必然使得,负极过渡减少了,氧循环变差了,失水增加了,又会造成硫化。这些措施虽然提升了电池的初期容量,但是却会造成失水和硫化,而失水和硫化又会相互促成,终结果却是牺牲电池的寿命。(这样就需要一月或者两月就要加次水,更加了维护的次数才能避免失水和硫化)
④还有就是极群组装虚焊问题。
容易产生虚焊的地方是极板。而每个电池的单格有15片极板, 就是15个焊点,一个电池有6个单格,就有90个焊点,一组电池由3个12V电池组成,就有270个焊点。如果一个焊点存在虚焊,该单格容量就下降,进而该单格形成电池落后,造成整个电池都落后,电池就会形成严重的不均衡,使这组电池提前失效。就算虚焊控制在万分之一,平均每37组电池就会有一组电池存在虚焊,这是不能够允许的。而铅钙合金板栅的电池,在焊接的时候会析出钙而掩盖虚焊问题,这样,很多电池制造商宁愿采用低锑合金的板栅而没有采用铅钙合金。而低锑合金的板栅析氧析氢电压更低,电池出气量大,失水相对严重,电池更容易硫化。(大火无虚焊,这种就对蓄电池生产的技术工人的技术要求更,更熟练)