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VRLA电池的安全使用与维护

文档作者: 高兴飞 支红强        文档来源: 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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