阀控式铅酸蓄电池的故障及维护

李静

(洛阳三隆安装检修有限公司，河南洛阳 471012)

阀控式铅酸蓄电池的故障及维护

李静

(洛阳三隆安装检修有限公司，河南洛阳 471012)

目前，有“免维护”之称的阀控密封式铅酸蓄电池在实际生产中应用广泛，但用户在电池使用上存在认识误区，放松了对其日常维护和管理，易造成电池出现漏液、极柱氧化腐蚀、裂纹、鼓肚等现象。本文以两起实际案例，分析产生故障的原因，并结合实际谈谈阀控式铅酸蓄电池的正确使用与维护保养。

铅酸蓄电池;故障;UPS;EPS;维护保养

0 前言

2014年2月8日，洛阳三隆二联合气分装置UPS-3电池柜有一节电池(电池型号:HOPPECKE HC12000 A412/100A 12V 58Ah 2008年投用)外壳有破裂现象，测量该节电池温度为35℃，其它电池为27℃;万用表测量电池总电压255.7 V，测量单节故障电池电压为22.28 V，其它单节电池电压为14 V(单节电池电压正常工作范围:10.8～14.9 V)。

2 014年12月18日，大硫黄UPS间XFEPS-58-B-15KW EPS柜(电池型号:HOPPECKE额定电压12 V，容量52 Ah，电池共46节。)充电电流为5.5 A;输出电流为0.3 A;其中一节电池温度高达70℃，其余为63℃左右，电池组中有两节电池外观有轻微鼓肚冒液现象。EPS柜三相输入电压值为398 V，液晶屏显示为428 V;万用表测量电池组的总电压为328 V，测得两节故障电池、电压分别为10.09 V和8.9 V。

1 故障原因

1.1 两起电池故障原因分析

从故障现象看，两起故障均表现为:电池温度高、电压异常，电池外观变形(鼓肚/冒液)。主要原因为:

1.1.1 热失控

蓄电池变形不是突发的，往往是有一个过程的。铅酸蓄电池由于采用了贫液式紧装配设计，电池内部导热性极差，热容量极小;电池之间装配过于紧密没有保持一定间距，造成柜内电池散热困难;而且蓄电池在充放电过程中一般都产生热量，如果不能及时将热量排除，将会导致蓄电池产生过热、水损失加剧，内阻增大，更加发热，发生恶性循环导致“热失控”。铅酸蓄电池在高温环境下易发生热失控，原因在于电池安全阀排出的气体量太少，难以带走电池内部积累的热量。热失控的巨热将使蓄电池发生电池容量降低、电池干涸、严重变形、胀裂、蓄电池彻底失效。在热失控严重的情况下如果放电，有可能使得电池瞬间电压骤降和蓄电池温度上升至70～80℃。经过检测和对比:硫黄EPS柜电池由于安装时放置过于紧密、柜内又无散热风扇，过多热量集聚在柜内使得电池发生热失控，导致电池内阻增大到11.02 mΩ，电池鼓肚(正常12 V 40 Ah蓄电池的内阻值为7.9 mΩ，12V 60 Ah蓄电池的内阻值为6.5 mΩ)。

1.1.2 环境温度的影响

环境温度是影响蓄电池寿命的重要因素，蓄电池长期运行在较高温度环境时，除了易引起热失控外，也易使极板腐蚀、变形、电池膨胀速度加快，严重时电池外壳鼓胀甚至开裂等，同时将消耗更多的水，最后导致电池容量快速下降，缩短电池寿命。一般电池生产厂家要求的最佳环境温度为20～25℃，温度的升高会大大缩短电池寿命，据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，使用寿命约降低一半。阀控密封式铅酸蓄电池设计寿命为5年，这也是在电池生产厂家要求的环境下才能达到的。而在实际生产运用中，二催化UPS间和硫黄UPS间室内温度在2014年的6-9四个月中最高温度分别为31℃和30℃，最低温度分别为26℃和27℃，平均温度均为28.5℃，已超过电池正常使用时的20～25℃的温度范围，致使电池长期在高温下运行，缩短了电池使用寿命。

1.2 影响电池寿命的其他主要因素

1.2.1 电池过放电

蓄电池放电到终止电压后，继续放电称为过放电。蓄电池放电到终止电压时内阻较大，电解液浓度非常稀薄，特别是极板孔内及表面几乎处于中性。过放电时，电池有发热倾向、体积膨胀，放电电流较大时，明显发热(甚至出现发热变形)，内阻增大，充电恢复能力很差，甚至无法修复，对蓄电池的电气性能及循环寿命极为不利。电池充放电电流一般以C来表示，C的实际值与电池容量有关。例如，100 Ah的电池，C=100 A。放电电流一般要求在0.05～3 C。

1.2.2 电池过充电

即完全充电后仍长期连续的充电。正常情况下，电池充电过程是放电的逆反应过程，即充入的电量与放出的电量应基本相等。但维护不好，过充电会出现以下问题:①发生严重析气，使充电化学反应速度降低，充电十分困难，充电时间延长。严重的析气会使活性物质松软和脱落，同时造成电池内压增大，严重时会使电池爆裂。②过充电使得电池在较高的极化电压下，正极板的板栅会产生严重腐蚀(板栅变形，脆裂)，导电较差，从而失去骨架和导电作用。③过充电会加大蓄电池的水损失，会加速板栅腐蚀，活性物质软化，增加电池变形几率。

2 故障反映出的问题

2.1 安装缺陷

根据国家电网公司直流电源系统管理规范技术标准的要求:电池柜体结构应有良好的通风散热，电池柜内的蓄电池应摆放整齐并保证足够的空间;蓄电池间≥15 mm，蓄电池与上层隔板间≥150 mm，温度计、密度计、液面线应位于易于检查的一侧。”这是蓄电池安装摆放的基本要求。而硫黄EPS消防应急柜:①电池放置于EPS柜柜内，46节电池每层电池之间无间距，节节紧靠;②硫黄EPS柜前柜门虽能打开，但电池与前门之间又有密封的隔板隔离、柜体未安装散热风扇;③柜体规格:870 mm(宽)× 920 mm(深)×2 260 mm(高)，EPS柜高、柜深，导致较上层电池和每层放置靠里的电池平常无法监测到运行状况，靠内部电池只能目视检查接线处，电池出现轻微异常时无法发现;④UPS、EPS、直流柜等电源装置一般集中安装在一个较小空间，有些房间虽有降温设施，但环境温度还是较高，特别是夏季，温度达到30℃以上。

2.2 运行维护缺陷

由于UPS、EPS电池属于备用工作方式，市电正常情况下蓄电池大多数都处于长期的浮充电工作状态下，只充电，不放电，这样会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻急剧增大，蓄电池的实际容量远低于其标准容量，从而导致蓄电池所能提供的实际后备供电时间大大缩短，减少其使用寿命。按照电池使用说明和石化厂规程的要求，新安装或大修后的阀控密封式铅酸蓄电池组第一年每6个月进行1次核对性放电，运行一年后的每年进行1次核对性放电;蓄电池运行1个月应小修、3～6个月中修、1年大修，但实际执行过程中却未能按照要求进行保养维护。原因是:供电负荷为重要负荷，操作有重大风险，一旦在操作过程或电池活化过程中出现异常会造成生产波动。因此，蓄电池活化和功能测试一般选择随装置大检修一块进行，现在装置停工检修周期延长，为四年一修，因此电池使用时间超长。

3 解决方案

3.1 蓄电池柜应合理安装

应按照国家电网公司直流电源系统管理规范技术标准安装摆放蓄电池，蓄电池室内安装空调并保持室内温度控制在20～25℃。选用合适、合格的蓄电池柜。重要UPS应加装远传报警监控装置，有条件可选配微机在线监控设备和蓄电池智能监控设备，无条件应利用UPS报警干接点加装远传报警器。

3.2 日常巡检与保养

①做好日常巡检标准化，发现电池轻微故障时及时处理。巡检时，要查看设备运行参数、单节电池电压、运行温度、内阻是否正常;要加强对远传报警装置的监控，发现异常随时检查;每月检查一次单节电池浮充电压、环境温度;检查正负极柱有无变形、电池连接条有无松动、腐蚀现象、安全阀周围是否有酸雾液逸出，如有应先清洁干净，涂上凡士林，避免氧化。②做好日常保养，定期活化。蓄电池容量的大小决定了其维持放电(供电)的时间，而且目前全厂检修周期为4年，蓄电池运行4年后容量已消耗至70%左右，若不及时做活化实验，再加上维护不到位会缩短蓄电池的使用寿命，所以应定期活化(一年2～3次)，活化时注意电池内阻、容量的变化趋势，做好记录。定期活化不仅可以延长电池使用寿命，还可以及早发现“落后”电池，从而保证UPS、EPS、直流柜的正常运行和维持足够的电池后备时间。

3.3 应急防范措施

当电池外壳发生鼓胀、破裂、渗漏和变形，应立即进行电池更换。我厂选用的UPS电源，在市电正常供电且UPS逆变运行时，可断开电池电源而不影响UPS正常输出。若有异常UPS会自动切至静态旁路，也不会造成供电输出中断。为防止在停电更换电池和做电池活化时出现供电异常，可根据不同的UPS运行方式采取相应的应急防范措施:①对于UPS单机运行方式，需直接将UPS手动切换至维修旁路，待工作结束后，再将UPS投用。②对于UPS双机冗余并联运行时，将一台UPS完全退出运行，转换成单台UPS运行方式。

3.4 避免过放电

①避免小电流放电，应采用大电流放电。放电时终止电压值不是固定不变的，它随着放电电流的增大而降低，同一个蓄电池放电电流越大，终止电压越低，反之应该越高。也就是说，大电流放电时容许蓄电池电压下降到较低的值，而小电流放电会使放出的电量超过额定容量，而且经常使蓄电池过量放电或小电流过量深放电会导致极板硫化，蓄电池容量降低。②避免过度放电，最好放电的幅度在30%～50%。蓄电池以放电深度为50%～70%时充一次电最佳，这样可使蓄电池寿命达到最佳效果。③为防止过放电，巡检时应注意观察电池运行状态、UPS及EPS运行方式是否正常;对于偏远变电所应安装蓄电池过放电报警或欠电压保护装置;当UPS、EPS运行中出现异常时，检查UPS、EPS切换是否正常，检查电池是否正常。

3.5 避免过充电

避免过充电，铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1 C左右，充电电流不能大于0.3 C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。必须严格遵守蓄电池放电后，再充电时的限流恒压充电—恒压充电—浮充电的充电规律，经3～6 h充电后，用蓄电池容量监测器进行检测，确认已充足后，应结束充电。

4 结束语

蓄电池是UPS、EPS系统中的重要组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS、EPS系统供电的可靠性，一旦蓄电池失效，再好的UPS、EPS也无法提供不间断供电。通过两起故障和以上的原因分析，必须切实做到:蓄电池柜应合理选型、安装，电池定期活化、检修，日常巡检标准化、加强温度检测，维护保养常态化，才能保证蓄电池正常使用，UPS、EPS等电源设备正常运行，保证安全供电，确保装置安全平稳运行。

TQ050.7

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1003-3467(2015)10-0041-03

2015-08-01

李 静(1983-)，女，助理工程师，从事电气维修工作，电话:15290592926。