鉛酸蓄電池的發(fā)展歷史已有100余年,隨著科技的進步和生產工藝的不斷提升,鉛酸蓄電池的容量、效率、壽命和易于維護性都有了顯著的提升。憑借自身非常好的性價比和高放電效率,被廣泛應用到了諸多領域。例如UPS、電信基站、光伏/風能儲能等各行各業(yè)。然而,由于鉛酸蓄電池行業(yè)中的專業(yè)人員相對較少,而終端用戶又來自各行各業(yè),難免會因為缺乏使用經驗和相關的專業(yè)知識,對蓄電池造成了不可逆的損壞。本文希望通過實際案例的分析,使用最通俗易懂的語言,使非專業(yè)人員也能夠對蓄電池故障形式有一定的了解,以及掌握早期判定的方法,及時和廠家或專業(yè)技術人員聯(lián)系,避免更大的事故和造成不可逆的損失。

1 鉛酸蓄電池的內阻

由于鉛酸蓄電池本身的化學特性,在鉛酸蓄電池成品之時,硫酸鹽化就已經開始了。而隨著時間的推移,硫酸鹽化逐漸增多,從而致使蓄電池容量降低,最直接的反應就是內阻上升。當內阻超過標稱值的50%時,蓄電池的容量將會降到標稱值的80%。當內阻繼續(xù)上升,蓄電池容量快速下降。

例如某鉛酸蓄電池的內阻標稱值是5.0mΩ,標稱容量為80Ah(C10),當內阻升高50%,即等于7.5mΩ時,容量僅為64Ah(C10)左右(標稱容量的80%)。所以,周期性地對蓄電池進行內阻檢查是不可缺少的,發(fā)現(xiàn)內阻大于標稱值50%的電池應及時更換或與相關技術人員溝通,這樣才能保證整個電池組的穩(wěn)定,保證系統(tǒng)后備時間符合設計標準。圖1給出了隨著蓄電池內阻(阻抗@60Hz)的增高,容量降低,當容量降到額定容量的80%時,蓄電池的壽命告終,應及時更換。

2 開路電壓與浮充電壓

開路電壓與浮充電壓是兩個不同的概念,需要區(qū)別對待。

(1)開路電壓(OpenCircuitVoltage)

電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池在斷路時(即沒有電流通過兩極時),電池正極的電極電勢與負極的電極電勢之差。以理士UPS電池LCP系列為例,LCP12-300是12V的蓄電池,標稱電壓為12V,當沖滿電時,電池電壓應大于12.8V,此電壓即為“開路電壓”。開路電壓的高低也可以反映電池狀態(tài),當開路電壓小于12.7V時,即認為電池處于未充滿電狀態(tài),此時在安裝前需要給電池進行補電,否則極有可能出現(xiàn)在UPS放電回沖后,出現(xiàn)浮充電壓不均的情況,或是頻繁出現(xiàn)個別電池內阻上升的情況,給后期維護和系統(tǒng)穩(wěn)定造成隱患。當開路電壓小于12V時,如果充電后仍未大于12.7V,此時極有可能是電池內部出現(xiàn)了故障,應及時給予更換或和相關技術人員聯(lián)系。這種電池絕對不能再次使用,如果接入電池組,將會造成其它的電池浮充電壓增高,以致出現(xiàn)過充情況,甚至引起整串電池的“熱失控”。

(2)浮充電壓(FloatVoltage)

當電池處于充滿狀態(tài)時,充電器不會停止充電,仍會提供恒定的浮充電壓與很小浮充電流供給電池,此時的電流大約在0.0002～0.005C左右。這個電流就是為了補償蓄電池的自放電情況,實時處于充滿狀態(tài),隨時可投入后備運行。理士推薦的浮充電壓在13.5～13.8V@25℃。如果蓄電池的浮充電壓低于13.3V時,在蓄電池某間隔內可能發(fā)生了短路。此時需要對蓄電池進行及時更換或和相關技術人員聯(lián)系。圖2給出了某鉛酸蓄電池的浮充特性。

3 故障案例分析

(1)故障案例分析1

某東南亞終端用戶反饋,未滿一年的電池已經不能放電(投訴報廢)。并且反饋,在UPS運行期間未出現(xiàn)過停電,浮充電壓正常,維護記錄齊全。再與客戶溝通后,取得了電池的開路電壓和內阻。記錄顯示,所有電池的開路電壓全部小于11V,內阻均超過標稱值100%以上。對這種開路電壓異常的情況,首先對電池半電壓進行測量。結果顯示電池半電壓正常,未超過最大范圍的±0.05V。電池半電壓正常說明電池內部未出現(xiàn)短路情況。

雖嘗試對送回樣品進行恒電流恢復性充電。但在充電后,電池的開路電壓仍小于11V。由此可判定,電池已經損壞,用常規(guī)手段已經無法恢復,需要進行進一步的專業(yè)檢查。

通過專業(yè)手段,取出電池的所有間隔,在用PH試紙檢查后發(fā)現(xiàn),部分間隔內的液體呈現(xiàn)中性,證明已無酸存在;對正極板檢查后發(fā)現(xiàn),正極板已嚴重軟化,輕微彎折后板柵即已折斷;正負極板硫酸鹽化超過標準10倍以上。由此可以確認,電池故障是由于長期欠充電所造成的。屬于用戶使用不當所致。最后,客戶對此結論無任何異議。圖3為該故障電池的正、負極板損壞情況及測試結果。

(2)故障案例分析2

某東南亞終端用戶反饋,他們的很多組電池出現(xiàn)了嚴重臌脹,測量設備顯示電池內阻無窮大,開路電壓小于2V。積極和終端客戶取得聯(lián)系后,客戶同意送回部分電池進行檢查。初步檢查發(fā)現(xiàn),電池的安全閥已經嚴重變形,電池上部嚴重臌脹,并且邊角已經開裂,并有燒灼的痕跡。

以專業(yè)手段打開電池后發(fā)現(xiàn),電池內部已經完全干涸、變形。電池已經完全損壞再無恢復的可能性。

再進一步與客戶溝通后得知,因為缺乏維護經驗,當某個電池出現(xiàn)低浮充電壓時,未能及時更換。因為電池串是串聯(lián)電路,當一個電池退網后,這些電壓會分給其它的電池,這樣同串其它電池就會處于高電壓充電狀態(tài)。以此反復,最終造成惡性循環(huán),進而引起熱失控,以至于整串所有的電池損壞報廢。用戶對此結論表示無異議。圖4為該故障電池的損壞情況。

后期,在征得用戶同意后,并且為了減少未來使用隱患,廠家對客戶進行了相關培訓,并且協(xié)助客戶檢查了其余的電池,消除了再次出現(xiàn)同類事故的發(fā)生。

4 結束語

鉛酸蓄電池的內阻、開路電壓和浮充電壓是判斷蓄電池發(fā)生故障的重要參數(shù),應定期監(jiān)測蓄電池的性能參數(shù)。當一個電池失效時,應及時更換,否則會殃及整串電池。

作者簡介

趙亮(1980-),本科學歷。就職于理士電池-新加坡有限公司,區(qū)域技術支持工程師,負責東南亞區(qū)域的售后服務與技術支持。

編輯：Harris

關鍵詞：ups電源參數(shù)http://m.preweds.com/list-3-1.html

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