阀控铅酸蓄电池的维护方案

2007-09-18 08:59:46 作者： 来源：互联网 浏览次数：193 文字大小：【大】【中】【小】

阀控铅酸蓄电池的维护方案

刘松荣 浙江金丽温高速公路丽水管理处

首先我们先了解一下阀控铅酸蓄电（即VRLA电池）的结构特点及工作原

理，以便深入分析电池失效的原因及今后维护应注意的事项。

一、阀控铅酸蓄电池的结构特点

与以往的开口式、防酸隔爆式铅酸蓄电池相比，阀控铅酸蓄电池有以下特点：

（1）采用多元优质板栅合金，提高析氢过电位，抑制气体的析出。 （2）负极容量比正极容量过量10%左右。充电后正极释放的氧气扩散到负

极发生还原反应，重新生成水，即： O2+2Pb 2PbO

PbO+H2SO4 H2O+PbSO4

另一方面，负极由于氧气的作用抑制氢气的生成。这种正极的氧气被负极铅

吸收，再进一步合成水的过程，即所谓阴极吸收。

（3）为了让正极释放的氧气尽快扩散到负极，采用了超细玻璃纤维隔板。其孔率提高到90%以上，使氧气易于扩散到负极，再合成水。另外，超细玻璃纤维极板具有吸附电解液的功能，因此阀控式密封蓄电池采用贫液式设计，电池内

部没有游离状态的硫酸，无论卧放还是立放使用，均无电解液溢出。 （4）采用密封式阀控滤酸结构，酸雾不能逸出，达到安全、保护环境的目

的。

由于阀控铅酸蓄电池密封的特点，单向安全阀有一定的动作压力，电解液或水分不能溢出，因此阀控铅酸蓄电池在一定时期内可免加水维护。这是被称为免

维护电池的由来，也是相对于富液式电池需要经常加酸加水而言的。

二、阀控铅酸蓄电池的失效的机理

引起其失效的原因大致分为以下几类：

1、 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。若过充电电流大、浮充电压过高、环境温度过高、安全阀开阀压力低等会加速电池失水速度。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。 2、 硫酸盐化

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，电池长期搁置不用等情况时，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，寿命结束。

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，逐渐被氧化成 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、变形。 4、 活性物质软化

随着电池循环次数的增加， 晶型由α型向β型转化。β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，最终活性物质软化脱落（也称为

泥化），导致电池失效。

5、 短路

除了正极板栅腐蚀变形和工艺制造的粗糙以外，导致短路的原因还包括枝状晶体的形成。当电池处于放电状态或长期搁置，负极板上易生成可溶性铅颗粒，促进枝状结晶生成，晶枝生长可穿透隔膜，造成极间短路。这是非常危险的情况，

可能会产生热失控现象，使得电池彻底报废。

6、 热失控

热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的相互增强作用，并逐步损坏蓄电池的现象。电池内部温度的增加使充电电流增加，充电电流增加即反应速度增大使电池内部温度升高，如此恶性循环，最终造成电池的热失控。热失控的直接后果是蓄电池的外壳鼓胀、漏气，电池容量下降，最

终导致电池失效。极端的情况下由于电流过大、温度过高、使电池极柱、外壳和

内部毁坏。

三、UPS阀控铅酸蓄电池选型计算

UPS用电池包括380V和220V、48V和12V系统，其中以GFM电池用于38

0V较多。 计算因子

V总----浮充总电压 V低-----最低总电压 Vf-----单体浮充电

压

P总----负载总功率 T-------持续放电时间 t-----环境温度 Ka------老化系数 K-------可靠性系数 Kt----温度修正系

数 计算步骤：

C=KC10/{Ka[1-Kt(25-t)]}

举列：

某用户UPS项目，功率P总=6KW，系统电压为220V，要求备用时间为30分

钟，请问哪一种电池型号比较适合？

答：P=P总/N=6000/18=333W（220V系统一般采用18只电池）

放电电流=333/12=27.75A

要求放电时间T=30min，根据半小时恒功率放电表，得出理论容量为40AH

实际容量在25度的情况下，取K=1.2，Ka=0。8，则实际容量为：

C=KC10/{Ka[1-Kt(25-t)]} = KC10/Ka=1.2*40/0.8=60AH

四、蓄电池的维护

1、电池的安装

蓄电池连接安装时，必须注意以下几点：

（1）电池连接时，应该使用绝缘性工具或通过包扎使工具达到绝缘的要求，以

防在施工时造成电池正负极短路。

（2）连接用螺母、螺栓、垫圈与连接线应松紧适度、均匀，应避免螺丝松动和

过紧。建议使用扭力板手，按照厂家提供的参数对电池进行紧固连接。

（3）防酸式电池和密封电池禁止混合使用在一个供电系统中；不同规格的电池禁止在同一直流供电系统中使用；不同年限的电池不宜在同一直流供电系统中使

用。

（4）密封电池和防酸式电池不宜安放在同一房间内。

2、电池保养

（1）、每月完成检查的项目如下：

 保持电池房清洁。

 连接处有无松动、腐蚀现象、端子、外壳及电池盖无发热痕迹。

 电池壳体有无渗漏和变形。  极柱、安全阀周围是否有酸雾酸液逸出。

（2）、季度维护

除完成月度维护的工作内容外，还应测量系统电压、电池端电压，蓄电池单体电压不应低于13.08V，若是两只以上低于此值，请及时对电池作均衡性充电。若均充后问题仍然存在，对电池进行容量测试及时剔除落后电池。每半年做一次

核对性容量测试，放出额定容量的30%。

（3）、年度维护

每年重复季度维护所有保养内容和检查。每年对电池进行空容量试验，若此组电池放出容量低于额定容量的80%即认为电池寿命终止。但须注意的是容量是以10小时放电率计算，通过计算对比出相应的放电率，通过比对来判定电池寿命。若以1小时放电率放出额定容量的55%，则认为电池是正常的。若是低于40%则认为电池寿命终止，通过将其它放电率容量换算成10小放电率的容量再按

额定容量的80%来对比。若是低于此值则认为电池寿命终止。

3、电池的充电

电池的充电可分为补充电、浮充充电、均衡充电、限流恒压充电。  补充电：指新电池的初次充电。目的在于补充电池从出厂到安装使用过

程中自放电损失的容量。从理论上来说，浮充充电不能替代补充电。  浮充充电：电池组与负载并联连接到整流器上，在市电正常的情况下，

电池处于恒压充电状态，负载电源由整流器提供，这种蓄电池充电方式

称为浮充充电。

 均衡充电：电池在使用的过程中，往往会产生容量、电压等不均衡的现

象，从而导致电池组输出电压过低。为此，对电池组进行充电，使电池组中的每个单电池都处于均衡的充足电状态，这一充电过程称为均衡充

电。

 限流恒压充电：是指对已经放过电的电池进行充电。一般采用限流恒压

充电方法。

无论使用哪种充电方法，都应该按照厂家产品说明，控制充电电压和电流，以防欠充和过充造成蓄电池性能下降和寿命缩短。浮充电压的选取对电池的长期可靠运行起着至关重要的作用。浮充电压过高会造成电池失水“干涸”、腐蚀和热失控等；浮充电压偏低会造成电池长期处于充不饱电的状态，产生硫酸盐化而

导致电池失效。

均衡充电电压较高，不宜频繁使用。有的维护人员每个月对阀控铅酸蓄电池进行一次均衡充电，这不可取。建议在停电不频繁的局站，可以采用每年4次，如果停电比较频繁的局站则再增加1~2次或电池组遇有下列情况之一时进行：

 有两只以上的电池浮充电压低于2.18V（12V系统为13.08V）。

 电池组搁置不用时间超过3个月。

4、电池的放电

（1）新开基站电池在安装以后应进行补充充电，应作一次容量试验，第一

次放电能放出额定容量的80%以上。

（2）每半年应以实际负荷做一次核对性放电试验，放出额定容量的30%~4

0%。

（3）每年应做一次容量试验。

另外电池放电还应注意：放电时端电压不要低于终止电压以及放电后应该及

时充电。 5、电池的监测

目前检测电池失效的一般方法有：

（1）电池容量的测试

准确测量电池容量的唯一方法是进行放电试验，即容量试验。这种方法可以检查出各单体电池和电池外部电路的任何故障，被公认是比较可靠的方法，但是

由于下列原因重复进行放电试验并不是理想的方法：

 费时费力，有一定的危险性。  需要专用测试设备，费用较高。  放电试验会加速电池老化，减少电池寿命。

 在放电试验期间及放电后的再充电期间，电池在紧急情况下不能为负载

供电。

因此，在可能由电池监测替代的情况下，应尽量避免频繁的放电试验（特别

是满容量放电试验）。 （2）电池电压的监测

目前采用的电池监测系统主要是通过检测单体电池或电池组的电压来判断

电池故障。

对于富液式铅酸蓄电池，通过监测单体电池的浮充电压来检查电池故障是非常有效的。富液式铅酸蓄电池通过定期检查浮充电压结合其电解液比重。一般可以及时检查出故障电池。这种方法已经用于阀控铅酸蓄电池的失效检测。然而，由于阀控铅酸蓄电池的浮充电压和电流的关系受内部氧再化合的影响，单体电池浮充电压的偏移比富液式铅酸蓄电池的大，而且偏移量的变化范围也大。所以试验的结果不那么明显。此外阀控铅酸蓄电池不能提供电解液比重的参考数，所以单单通过浮充电矿井进行阀控铅酸蓄电池的失效检测，其结果存在一定的误差。为了准确地掌握阀控铅酸蓄电池的状态，检测浮充电压，放电试验还是必要的。

在放电试验时，结合放电电压的测量，可以准确地检测出失效电池。

（3）通过监测单体电池的内阻检测电池失效

大量实验结果表明，如果单体电池的内阻超过某个经验值，这个电池就不能放出应有的容量。据此可以检查出失效电池。但是需要说明的是：  单体电池的内阻与其容量有关，因此可以用来检测电池放电时的性能；  单体电池的内阻与其容量的关系不是线性的，因此单体电池的内阻不能

用来直接表示电池准确的容量，但可以作为电池性能好坏的指示信号。

六、结束语

阀控铅酸蓄电池比传统的富液式电池具有各种先进性，使用更方便，维护工作大大减少。但不正确的使用会对电池造成损害，缩短电池的使用寿命。通过监测并控制电池组的浮充电流、浮充电压、充放电电流电压和使用温度，可以使电池工作在正确的使用状态，通过单体电池内阻的监测可以及时准确地发现失效

电池，提高使用阀控铅酸蓄电池的系统使用可靠性。