文档作者:
高兴飞 支红强
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陇南供电公司 |
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更新时间: 2021年01月07日 |
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A 电力安全技术 第l2卷(2010年第5期)
VR LA电池的安全使用与维护
高兴飞,支红强
(陇南供电公司,甘肃成县 742500)
[摘 要]蓄电池作为直流供电电源系统的一部分,其安全使用直接关系到电力生产的安全。介绍了作
为通信电源系统重要组成部分的VRLA 电池的基本原理及其主要特点,阐述了有关蓄电池安全方面的问题
以及安装、使用与维护中的注意事项。
[关键词]蓄电池;安全;使用;维护
蓄电池是直流供电电源系统的重要组成部分,
当外界交流输入(或太阳能供电)中断后,设备的供
电则由蓄电池提供。由于蓄电池的特殊性,在运输、
安装及维护当中,因技术、方法不当,严重时会引
发人身、设备等方面的事故,轻者也会损坏蓄电池
或影响蓄电池使用寿命。因此,蓄电池的安全、正确
使用与维护也是电力安全生产不可缺少的重要部分。
1 VRLA电池基本原理
VRLA电池和普通开口铅酸蓄电池一样,正极
活性物质为PbO,,负极活性物质为海绵状Pb,电解
液为密度1.28g/cm 的稀硫酸,外壳为ABS工程塑
料。但是VRLA电池与普通开口铅酸蓄电池相比具
有“全密封,免维护”的特点。由于VRLA电池在
充电过程中正极产生的氧气能够通过AGM 隔板,
迅速与负极板上充电状态下的活性物质发生反应变
成水,所以没有气体溢出,没有水分损失,从而可
以实现密封、免加水维护的目的。电池密封的关键
技术是通过氧在电池内部的再复合实现氧的循环,
以及采用AGM隔板吸收电解液,使电池内部没有流
动的电解液。VRLA单体电池结构如图1所示。
负极 正极 安全阀
隔
板
AGM
一
电
解
液
隔
板
AGM
一
电
解
液
一 一
图1 VRLA单体电池结构示意
VRLA电池电化学体系的表达式为:
(一)Pb/H,SO /PbO,(+)。
电池的总反应化学方程式为:
PbO,+2H,SO +Pb 2PbSO +2H,O。
放电时化学反应自左向右,充电时化学反应自
右向左,此化学反应在充放电时为互逆反应。
2 VRLA电池的主要特点
VRLA电池与开口铅酸蓄电池相比最本质的区
别就是工艺先进,具有以下主要优点:
(1)在电池整个使用寿命期间,无需补酸加水、
调整比重,具有“免维护”功能;
(2)不漏液,无酸雾,不腐蚀设备;
(3)没有“记忆效应”(指浅循环工作时容量损
失);
(4)比能量较高,大电流放电性能好;
(5)可以竖放,也可以卧放,不需要与电源、负
载等设备隔离;
(6)自放电小,25℃下每月自放电小于3%;
(7)电池寿命长,25℃浮充状态使用可达10~
15年。可在40℃ ~+50℃范围内使用。
3 VRLA电池的安全问题
VRLA电池的使用与维护需要由熟悉铅酸电池
知识、人身安全要求和设备安全知识的专业技术人
员进行。必须防范以下事故的发生。
3.1 电气事故
电池系统有电击和高短路电流的危险,维护时
必须注意下列几点:
(1)去除一切个人金属物件(手表等导电金属
物);
(2)使用绝缘工具;
第12卷(2010年第5期) 电力安全技术
(3)注意电路极性及电池(组)极性;
(4)不要随意连接或断开带电电路;
(5)避免在电池上面放置金属工具;
(6)在进行电池保养时,尽可能避免接触电池
系统带电的裸露部分。
3.2 化学事故
VRLA电池里溢出的任何液体都是含有稀硫酸
的电解液,会伤害皮肤和眼睛,能导电,有腐蚀性。
如果皮肤接触了电解液,应立刻用水彻底冲洗。电
解液如果进入眼睛须用清水彻底清洗至少10 min或
用专用的中性洗眼液进行清洗,并立刻就医。对于
任何溅出的电解液都要用弱碱性的溶液(例如碳酸钠
溶液)予以中和。
3.3 火灾、爆炸和热事故
(1)铅酸电池在过充电状态时可能释放出含有
氢气的爆炸性气体,因此不要在密封的环境中给电
池充电。电池安装区域必须通风,禁止吸烟。安装
电池时,电池之间要留1.5C1TI以上的空间供对流冷
却。如果是装在箱里的,木箱和房间必须适当通风,
防止爆炸性气体累积产生危险。
(2)应根据蓄电池使用说明,不使用过高电压
或过大电流对蓄电池进行快速充电,以防爆炸。
(3)不能采用短路方法判断蓄电池容量是否失
效或荷电情况,以防发生火灾、爆炸和热事故。
3.4 环境污染事故
废旧电池有一定的电能,有腐蚀陛,会污染环
境,应按相关规定回收,不得随意丢弃。
4 安装、使用及维护注意事项
4.1 安装注意事项
(1)安装方案应根据安装地点的条件确定,如
地面荷重、通风环境、阳光照射、腐蚀和有机溶剂
机房布局等,并考虑维修方便。
(2)新旧蓄电池一般不能混用;不同类型电池
或不同容量的电池绝不可混合使用;不同厂家,不
同规格的电池也不能混合使用。超过3路的蓄电池
多路并联会造成蓄电池充电不均流, 以2路为宜。
(3)电池均为100%荷电出厂,必须小心操作,
忌短路,安装时应使用绝缘工具,戴绝缘手套,防
止电击。
(4)电池安装使用前,应在0~35℃的环境下
存放,储存期限为3个月。若超过3个月,以单体
电压为2V的电池为例,就要以(2.30~2.35)V/只
A
(25℃)的电压对电池补充电。保存中的蓄电池性能
会退化,应尽早使用,存期不能超过l 8个月;
(5)按规定串并联(不同容量的电池不能串联,
否则会影响电池的使用寿命)。对于连接列间、层
问、面板端子的电池连线,在安装末端连接件和整
个电源系统导通前,应认真检查其正负极性及测量
系统电压。并注意:在符合设计截面积的前提下,引
出线应尽可能短,以减少大电流放电时的压降,蓄
电池之间的连接电压降△ ≤10 mV;两组以上电
池并联时,每组电池至负载的电缆线最好等长,以
利于电池充放电。
(6)电池连接时,各螺丝必须紧固,但也要防
止拧紧力矩过大而使极柱和嵌铜件损坏。
(7)安装结束时,应再次检查系统电压和电池
的正负极方向,以确保电池安装正确。
(8)勿使用任何有机溶剂清洗电池,以免腐蚀
电池盖及其他部件,必要时可用肥皂水浸湿软布,
清洁电池壳、盖、面板和电池连接线。
4.2 日常检查项目
(1)开关电源的浮充电压参数设置以及环境温
度、电池外壳温度、极柱温度是否符合要求。
(2)供电条件及负荷电流是否正常。
(3)连接处有无松动、腐蚀现象和发热、过热
痕迹。
(4)电池壳体有无渗漏和变形。
(5)极柱和安全阀周围是否有酸雾溢出。
4.3 补充电
(1)电池系统安装完毕以及电池搁置停用时间
超出3个月后,应对电池组进行补充充电。
(2)蓄电池一般应在5℃~35℃范围内进行充
电,低于5℃或高于35℃都会降低其使用寿命。充
电的设定电压应在指定范围内,如超出指定范围将
造成蓄电池容量降低、使用寿命缩短甚至损坏。
4.4 蓄电池的放电
(1)每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% ~4O% 。
(2)3年后做1次容量试验,6年后每年做1次。
4.5 蓄电池容量的测量
4.5.1 离线式测量
(1)将脱离供电系统的蓄电池充满电后静置l~
24h,在环境温度为25℃ ±5℃的条件下开始放电。
(2)放电开始前应测蓄电池的端电压,放电期
间应测量、记录蓄电池的放电电流、时间及环境温
一 一
A 电力安全技术 第12卷(2010年第5期)
度。放电电流波动不得超过规定值的1% 。
(3)放电期间应测量蓄电池的端电压及室温。
测量时间间隔为:10小时率放电时问为1 h,3小时
率放电时间为0.5 h,1小时率放电时间为l0 min。
在放电末端要随时测量,以便准确地确定达到放电
终止电压的时间。
(4)放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容
量。蓄电池按l0小时率放电时,如果环境温度不是
25℃ ,则应将实际测量容量换算成25℃时的容量。
(5)放电结束后,要对蓄电池组充电。充人电
量应是放出电量的1.2倍。
4.5.2 在线式测量
(1)在供电系统中关掉整流器,由蓄电池组放
电供给负载设备,在蓄电池组中找出电压最低、容
量最差的一只电池来作为容量试验的对象。
(2)打开整流器对蓄电池组进行充电,等蓄电
池组充满电后稳定1 h时以上。
(3)对(1)款所述放电时找出的最差那只电池进
行10 h率放电试验。放电前后要测记该只电池的端
电压、温度、放电时间和室温,以后每隔1 h测试
1次,待放电快到终止电压时,应随时测试,以便准
确纪录放电时间。
(4)放电时间乘以放电电流即为该电池的容量。
当室温不是25℃时,应换算成25℃时的容量。
(5)放电结束后,用充电机对该只电池进行充
电,恢复其容量。
(6)根据测记的数据绘制放电曲线。
4.5.3 核对性容量试验
为了能随时掌握蓄电池组的大致容量,进行核
对性放电试验是必要的。其方法是:
(1)在直流供电系统中,关掉整流器,让蓄电
池对设备供电。蓄电池组放电前后要测试每只电池
端压、温度、比重、室温和放电时间。放出30% ~
40%的额定容量;
(2)放电结束后,要对蓄电池组充电;
(3)根据测试的数据作出放电曲线,留作以后
再次测试时比较。
4.5.4 注意事项
上述3种蓄电池的容量试验方法,是日常维护
中常用的方法,但无论采用哪种方法,在容量试验
期间都会对设备的安全可靠供电造成一定的威胁。
因此在做容量试验时要防止市电中断,备用发电机
组应处于良好状态。
一 —
4.5.5 运行电池组中落后电池的判断
电池在浮充运行时,若电压低于该电池所要求
的正常值(例如山东曲阜圣阳牌2 V电池的正常值为
2.18 V),则一般可判为落后电池。但要准确判断
落后电池则应在放电状态下测量,如果在放电过程
中电压明显低于正常值,则可判断为落后电池,此
时应对电池组进行均衡充电。
4.6 周期维护项目 ‘
4.6.1 月度保养
(1)保持电池机房清洁卫生。
(2)测量和纪录电池机房内的环境温度。
(3)逐个检查电池的清洁度、端子的损伤及发
热痕迹、外壳及盖的损坏或过热痕迹。
(4)测量和纪录电池系统的总电压、浮充电流、
单体电池电压。对于由若干个单体电池组成的蓄电
池组,单体2 V系列电池组,各单体间的开路电压
最高与最低差值不大于20 mV。
4.6.2 季度保养
(1)重复各项月度检查。
(2)测量和纪录各在线电池的浮充电压。若经
温度矫正后,有2只以上电池电压低于2.18 V,需
要与厂家联系解决办法,否则个别有问题的蓄电池
会对其他蓄电池产生不良影响。
4.6.3 年度保养
(1)重复季度所有保养、检查项目。
(2)检查连接部分是否有松动。
(3)对电池组以实际负荷进行一次核对性放电
试验,放出30% ~40% 的额定容量。电池放电后
应在24 h内对蓄电池充足电,否则会造成充电不
足,影响电池容量。
4.6.4 3年保养
3年后进行1次容量试验,使用6年后每年做1
次。若放电容量低于额定容量的80% ,则认为该电
池组寿命终止。
5 结束语
蓄电池在直流供电电源系统中大多数时间处于
备用状态,但在事故或检修时(交流或太阳能供电中
断时),则成为唯一的供电电源。因此,蓄电池的正
确使用维护对直流电源系统的供电可靠性至关重
要,运行中蓄电池的容量满足要求也是实现直流供
电系统可靠性的重要保证。
(收稿日期:2009—11 06;修回日期:2010—0l一12)
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