VRLA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）

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PbO2,负极活性物质为海绵状Pb,电解液为密度1.28 g/cm3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。

VRLA电池电化学体系的表达式为：

电池的总反应化学方程式为：

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；

(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1.5 cm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，有腐蚀性，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2 V的电池为例，就要以(2.30～2.35)V／只(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18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、层间、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△U≤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%～40%。

(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1～24 h，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小时率放电时间为1 h，3小时率放电时间为0.5 h，1小时率放电时间为10

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10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。充入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。

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。