浅析阀控式密封铅酸蓄电池维护保养

引言

阀控式密封铅酸蓄电池广泛应用于石油化工、工农业生产及电力系统等领域。蓄电池性能的好坏对各应用领域都起着至关重要的作用 ， 因此定期对蓄电池进行检验和维护是非常必要的。我们在为蓄电池定期维护中发现 ， 蓄电池的维护工作需加以重视，如新蓄电池安装以后没有经过严格的工程验收，投入运行前没有做 10 小时率核对性放电；由于缺乏有效的监测设备，只是测量蓄电池的浮充电压、保持表面清洁等，无法准确测量出蓄电池的真实容量，预测蓄电池的放电时间；不注意日常维护，维护保养不当造成蓄电池早期失效。大部分阀控式密封铅蓄电池的设计寿命均在 10 年以上 ， 然而由于生产工艺、运输安装、日常维护等方面的问题，许多蓄电池寿命只有 5～6 年时间，有些甚至 1、2 年就出现落后电池现象，出现这些问题的症结主要是维护人员缺乏基本维护常识造成的，所以正确的检测和维护保养是解决问题的根本所在。

1 影响蓄电池寿命的主要因素

阀控式密封铅蓄电池的正常使用寿命在 10 年以上 ， 但在实际使用中经常在短短几年内就出现容量不足或失效的现象。下面主要从使用维护的角度分析影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素。

1.1 环境温度

蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命。温度升高时， 蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水 ， 从而使电池寿命缩短。在25℃以上时 ， 温度每升高 10% ， 蓄电池的寿命缩短一半 ; 超过 40℃有热失控的危险。因此必须控制好蓄电池室的温度使其保持在22℃～25℃之间。

很多用户对蓄电池室不注意通风散热及温度控制 ， 室温经常在30 多度左右 ， 蓄电池的运行温度则更高 ， 短期内不会暴露出对蓄电池的影响 ， 但蓄电池的性能在几年后的容量检测中就会发现已经大幅下降了。

1.2 过度充放电

蓄电池在长期过充电状态下 ， 会加速腐蚀 ， 使容量降低 ; 同时因水损耗加剧 ， 将使蓄电池有干涸的危险 ， 从而影响蓄电池寿命。蓄电池被过度放电会导致电池内部有大量的硫酸铅吸附到蓄电池的阴极表面 ， 在电池的阴极造成“硫酸盐化”。硫酸铅是一种绝缘体 ，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响， 在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大， 电池的充、放电性能就越差， 蓄电池的使用寿命就越短。

1.3 长期浮充

蓄电池在长期浮充电状态下 ， 只充电而不放电 ， 势必会造成蓄电池的阳极极板钝化 ，使蓄电池内阻增大 ， 容量大幅下降 ， 从而造成蓄电池使用寿命缩短。很多用户都忽视了定期进行蓄电池放电的意义和重要性， 这也是造成蓄电池性能下降的一个重要原因。

2 常用测试方法

蓄电池除日常清洁、紧固、巡检等常规检查外， 还应进行必要的测试。

2.1 测量电池单体浮充电压

每月应测量一次电池单体浮充电压 ， 填好测量记录并记下环境温度。可以直接用万用表手工测量 ， 也可以通过监测设备测量。浮充电压的设置对电池的寿命具有相当重要的影响。在理论上要求浮充电压产生的电流量是用以补偿电池的自放电。浮充电压过高会引起电池正极腐蚀和失水， 使电池容量下降; 而浮充电压过低， 也会使电池充电不足， 引起电池落后， 重时会出现电极硫酸盐化。浮充电压的选择可以根据厂家说明书的要求而设定没有说明书时也可以设置在 （2.23～2.27）V⋅N（N 为单体电池个数）。虽然测量浮充电压并及时作出调整是蓄电池日常维护的一项重要工作 ， 但是测量浮充电压并不能找出落后单体电池。实践证明 ， 阀控密封铅酸蓄电池端电压与容量无相关性 ， 从静态的浮充电压 ， 无法准确判断出蓄电池的好坏。

2.2 核对性放电测试

按照《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》DL/T724-2000 标准 ，新安装的阀控蓄电池组 ， 应进行核对性放电试验 ， 以后运行第一年、每隔 2～3 年进行一次核对性试验 ， 运行了 6 年以后的阀控蓄电池 ， 应每年作一次核对性放电实验。阀控蓄电池组的恒流限压充电电流和恒流放电电流均为 Il0 额定电压为 2V 的蓄电池 ， 充电电压不超过 2.4V， 组合电池和蓄电池组充电电压不超过 2.4V×N 。额定电压为 2V 的蓄电池 ，放电终止电压为 1.8V; 额定电压为 12V 的组合蓄电池 ， 放电终止电压为 10.5V 。只要其中一个蓄电池放到了终止电压 ， 应停止放电。新验收的蓄电池 ， 在5 次充、放电循环内 ， 当温度为 25℃时 ， 放电容量应不低于 10h 率放电容量的 95% 。（《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》GB50172-92），已投入运行的电池 ， 在三次充、放电循环之内 ， 若达不到额定容量值的 80% ， 此组蓄电池为不合格。由于缺乏有效的设备 ， 传统放电试验 ， 需将蓄电池组脱离运行 ， 接上电子负载放电。使电池组以恒定电流放电 ， 同时用万用表每隔一定时间就须测量电池端电压一次 ， 直至其中有一单体的端电压到达规定的终止电压时停止放电 ， 其放电时间与放电电流的乘积即为该电池的实际容量。此种检测方法测量电池的容量数值准确， 能够清晰的判别电池是否为失效电池。

2.3 内阻测量

阀控式密封铅蓄电池的故障 ， 如板栅腐蚀、接触不良、活性物质可用量减少等集中表现于蓄电池内阻的增大、电导的减小 ， 因此 ， 电导或电阻的高低可反映蓄电池故障和使用程度的有效信息。当前已经配备手持式蓄电池测试仪，维护人员要定期按计划进行测试，需要注意的是在不同的量测点和不同的时刻测得的电阻值也是不同的。另外由于内阻值为毫欧级 ， 所以连接电缆、测试夹具、测试仪性能等都会对内阻测量产生较大的影响 ， 内阻值的真实性和准确性怎样得到保障 ， 这是需要大量实践来确定的。目前建议将内阻测量方式作为一种辅助测试手段判别电池性能。

3 蓄电池维护保养措施

通过对蓄电池常见问题和测试方法的总结， 重点做好以下维护保养措施。

3.1 通过开关电源充放电控制实现对电池的维护管

3.1.1 阀控式密封铅蓄电池的均浮充控制

蓄电池的充电方式主要是浮充电和均衡充电两种。为了延长阀控电池的使用寿命，必须了解不同充电方式的特点和充电要求，严格按照要求对蓄电池进行充电。如果阀控式蓄电池投入使用的日期距出厂日期时间较长，电池经过长期的自放电，容量必然损失严重，并且由于单体电池自放电大小的差异，致使电池的比重、端电压等出现不均衡，投入使用前应用均充电压进行初充电，用于补充电电池自放电情况，均匀电池端电压，否则，个别电池会进一步扩展成落后电池并会导致整组电池不可用。另外，如果蓄电池长期不投入使用，闲置时间超过3 个月后，应该对电池进行一次补充电。在浮充状态下，充电电流除维持电池的自放电以外，还维持电池内的氧循环，但是浮充状态下充电电流又是与电池的浮充电压密切相关的。因此，为了使阀控铅酸蓄电池有较长的使用寿命，在电池使用过程中，要根据电池制造的原材料及结构特点和环境温度等几方面的情况，设定其开关电源对电池的浮充电压。在环境温度 25℃时浮充电压允许变化范围为 2.23～2.27V 浮充电压设置过低，电池长期处于欠充电状态，不仅会在电池极板内部形成不可逆的硫酸盐化，而且还会在活性物质和板栅之间形成高电阻阻挡层，使电池的内阻增加、容量下降。浮充电压设置过高，电池长期处于过充电状态，会使电池充电电流增大，电池负极析出的H2 和正极析出的 O2 气体难以全部再化合成 H2O，造成电池失水，板栅腐蚀加速，使用寿命提前终止。因此，开关电源的运行与维护过程中，应根据电池厂家提供的资料进行浮充电压设置，如电池厂家推荐的单体电池浮充电压为2.23V，此时应设置开关整流电源的浮充电压为 53.5V。

为了延长蓄电池的使用寿命，要求开关电源系统要检测电池放电情况，根据放电时间和放电电流积分计算放电容量，放电容量达到 20% 要能在监控模块上记录下来， 在市电正常后要进行均充。同时在开关整流电源系统监控模块上可以设置定期均充周期，一般推荐是3 个月。其单体电池控制在2.35V，充 5～6 小时（注意，一次均充时间不宜太长），对于市电不稳定的地区 ， 如果开关整流电源在市电正常后不能进行均充 ， 维护人员要根据电池的放电情况 ， 通过动力环境监控系统 ， 在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。

正常浮充的情况下，充电电流极小，电池负极析出的 H2 和正极析出的 O2 几乎完全化合成 H2O；在均充时如果电流过大，气体难以再化合，导致电池内部气压增大，引起排气阀门开启，造成电池失水。因此，在电池均充或浮充时候要限制电池的充电电流，称为“限流值”。在大多数情况下，限流值在 0.05C～0.25C 之间。

3.1.2 开关电源对阀控式密封铅蓄电池的过放电保护（二次下电功能

如前所述，电池的过放电会对电池的使用寿命造成很大的影响，所以，开关整流器的过放电保护功能也是其一项重要的指标。开关电源的二次下电功能可以对电池进行过放电保护。即当交流电源停电后电池放电，在电池电压低于一次下电电压后，切断次要负载，以维持重要负载较长的工作时间；在低于二次下电电压后切断所有负载，保护电池防止过放电。为了提高系统的可靠性，一般要求下电电路具备软硬件双重保护。硬件保护一般指电池电压在低于 39V 时必然下电，高于 47V 时不允许下电，下电电压点一般不可任意设置。软件下电保护电压点一般可以根据电池容量和放电电流进行设置或组合电源系统自行调节。

对于蓄电池来说，二次下电的保护电压应该是电池放电终止电压，而在电源系统中，一般都将蓄电池组的下电电压保护点设置在 43V，单体电池的终止电压约为 。但是蓄电池的终止电压是与电池正负极的三种极化密切相关的，终止 1.8V/Cell 的设置是针对大约 0.1C 左右的放电速率而定的。由于极化的存在，电池在不同的放电电流情况下，终止电压是不同的。大电流放电时，终止电压较低；小电流放电时，终止电压较高。如果负载在某一个固定的下电电压点下电，大电流放电可能造成放电不足，不能有效延长负载工作时间；小电流放电可能造成过放电，影响电池使用寿命。所以蓄电池下电保护应根据负荷情况调整。

3.2 温度补偿

如果空调出现故障，会使环境温度变化较大，这对电池内部的化学反应速度有很大的影响。电池静置时，通常要求在 0～40 ℃的条件下。温度太高将会使得电池的自放电加剧。而电池在使用时条件更苛刻，通常要求在20 ～25℃之间。在这种条件下，电池性能最佳，寿命最长。低温，会使得电池容量降低，充电接收能力下降，充放电循环寿命下降；高温，会使得反应加剧，导致失水，板栅腐蚀增加。因此，动力环境监控系统设置有电池及环境过温告警，一旦电池温度过高，系统就会发出告警。当电池不是工作在电池厂家推荐的最佳温度下时，电池的充电电压应进行调整。温度越高，充电电压越低，称为“温度补偿”。开关电源的温度补偿功能就是要将温度对电池的影响减至最小，但绝不是说有了充电电压的调节系数，电池就可以在任意环境温度下使用。要知道，温度低时，由于浮充电压增大，同样会引起浮充电流增大，板栅腐蚀加速等一系列的问题；而温度高时，浮充电压减小，也会形成电池充电不足等一系列问题。

3.3 利用好电源维护辅助设备动力环境监控系统

动力环境监控系统是保证配套设备在无人值守条件下，正常运行的远端在线重要测试工具，是配套设备维护用基础网络，是保障远端电源系统稳定、可靠地运行基础。利用监控系统可早期发现电池故障，特别是在市电不稳定情况下尤其重要。对一些不能按要求自动检测电池的放电情况对电池进行均浮充转换的开关电源，应按要求在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池进行均充。在市电较为稳定的情况下，开关整流电源均浮充转换不易被人们重视，因为从上面的分析我们已经认识了电池均充掌握不当，对电池的使用寿命也有较大的负面影响；对于市电不稳定的地区 ， 如果停电频繁，在市电恢复正常后开关整流电源不能对电池进行均充， 维护人员要根据电池的放电情况（放出实际容量），及整流设备对电池的充电电流，通过动力环境监控系统 ， 在监控中心进行远端手动遥控开关整流电源对电池均充。为保证操作可靠，维护人员要定期检查系统设置参数及监控系统对开关整流设备的遥控功能。

除了重点做好以上措施外还需注意以下几点：

1. 蓄电池维护应严格按照国家、行业标准规定的项目及周期进行 ， 对性能有怀疑和运行多年的蓄电池应缩短维护保养周期 ， 有蓄电池生产厂家技术参数时 ， 其性能合格标准参照厂家数据， 无厂家数据时依据国家和行业标准。

2. 核对性放电试验比较客观地反映了蓄电池容量 ， 是最直观和重要的手段 ， 电池内阻或电导测试可以作为辅助手段， 但不可以替代核对性放电。

3. 做好投运前、日常和历年蓄电池维护测试的数据记录并妥善保管 ， 可以作为判断蓄电池性能好坏、故障分析的依据。对性能下降较快的蓄电池及早进行活化或更换 ， 避免蓄电池失效对生产的影响。

4. 定期检查蓄电池的外观有无异常变形和发热 ， 仔细检查安全阀的周围是否有被喷射的污点， 以此确定安全阀是否拧紧或损坏。

5. 蓄电池因单只容量不够需更换时 ， 只能一次性全部更换 ， 不能仅把性能指标不够的蓄电池单独更换下来 ， 否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整组电池的发挥 ， 缩短整组电池的使用寿命。长期不用的蓄电池 ， 在使用前一定要进行补充电 ， 不同厂家、型号的电池禁止混用。

4 结束语

阀控式密封铅蓄电池的一些优点也是以牺牲电池的寿命为代价的，不要过度迷信电池厂家对电池优点的夸大宣传而使我们忽略了对电池的日常维护。如果我们不注重学习，不了解其电特性，不注意日常维护，那么电池的寿命将会受到严重的影响，一旦蓄电池容量下降达不到额定放电时间，就不能有效保证通信设备的正常运行，所以了解蓄电池的主要技术指标和性能，并能对其正确的使用和维护具有十分重要的意义。

参考文献：

1. 《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》

2. 《电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程》

3. 其他网络资料