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電力供電系統(tǒng)中的蓄電池維護(hù)管理

發(fā)表時(shí)間：2022-06-24 11:22

電力供電系統(tǒng)中的蓄電池維護(hù)管理1.webp.jpg

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蓄電池在電力系統(tǒng)的作用

　　蓄電池是電力電源系統(tǒng)中直流供電系統(tǒng)的重要組成部分，它作為直流供電電源，主要擔(dān)負(fù)著為電力系統(tǒng)中二次系統(tǒng)負(fù)載提供安全、穩(wěn)定、可靠的電力保障，確保繼電保護(hù)、通信設(shè)備的正常運(yùn)行。因此，蓄電池的穩(wěn)定性和在放電過程中能提供給負(fù)載的實(shí)際容量對(duì)確保電力設(shè)備的安全運(yùn)行具有十分重要的意義。

由于有關(guān)蓄電池的使用知識(shí)普及不夠，蓄電池在使用過程中暴露出許多問題，這些問題嚴(yán)重影響蓄電池的使用壽命，并進(jìn)而影響到相關(guān)設(shè)備的運(yùn)行安全。

對(duì)蓄電池實(shí)施在線監(jiān)測(cè)并及時(shí)發(fā)現(xiàn)失效電池，是蓄電池維護(hù)工作的重中之重。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)蓄電池?zé)o論在浮充狀態(tài)還是充、放電動(dòng)態(tài)過程中的狀態(tài)檢測(cè)。

蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)智能化程度高，測(cè)量準(zhǔn)確，能及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池組存在的早期故障電池，準(zhǔn)確判斷電池當(dāng)前的運(yùn)行狀況，能有效地對(duì)蓄電池進(jìn)行實(shí)時(shí)在線檢測(cè)。不僅可以保證電力系統(tǒng)安全可靠，而且可以大大提高蓄電池的使用壽命和效率。

蓄電池的運(yùn)行環(huán)境

　　作為備用蓄電池，蓄電池平時(shí)都處于浮充狀態(tài)，此時(shí)蓄電池內(nèi)部仍進(jìn)行著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換。浮充過程中所用的電能基本上轉(zhuǎn)換為熱能。因此要求蓄電池所處的環(huán)境應(yīng)有良好的通風(fēng)散熱能力或有空調(diào)設(shè)備。

　　電池盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，讓電池有一個(gè)良好的工作、儲(chǔ)存環(huán)境。

　　蓄電池一般應(yīng)在5℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行充電，低于5℃或高于35℃都會(huì)降低壽命，充電的設(shè)定電壓應(yīng)在指定范圍內(nèi)，如超出指定范圍將造成蓄電池?fù)p壞、容量降低、壽命縮短。

　　(1)初充電：蓄電池在安裝或大修后的**次充電，稱為初充電。初充電是否良好，將嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。

　　(2)浮充充電：為了確保直流電源不間斷，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，通常都采用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式。

　　(3)均衡充電：在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電池組，通常不需要均衡充電。但如果發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時(shí)，則應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電。

　　(4)補(bǔ)充充電：電池在存放、運(yùn)輸、安裝過程中，會(huì)因自放電而失去部分容量。因此，在安裝后投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后采用不同的方法對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對(duì)備用擱置的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。

電力供電系統(tǒng)中的蓄電池維護(hù)管理2.png

蓄電池的使用與維護(hù)

(1)新電池的充電

　　新的蓄電池在安裝完畢后，一般要進(jìn)行一次較長(zhǎng)時(shí)間的充電，充電要按說明書中的規(guī)定進(jìn)行，待電池組充電完畢后，進(jìn)行一次放電，放電后再次充電，目的是延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高電池的活性和充放電特性。

　　(2)定期充放電

　　UPS蓄電池長(zhǎng)期閑置不用或使蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)而不放電，會(huì)導(dǎo)致電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面，導(dǎo)致內(nèi)阻增大、活性下降，使蓄電池的使用壽命大大縮短。對(duì)于市電供電良好的單位，需要每隔三個(gè)月進(jìn)行一次“治療性”充、放電過程，即電池帶載放電、再充電操作，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，與以前放電記錄進(jìn)行比較分析電池性能狀況，對(duì)電池組整體進(jìn)行維護(hù)檢查，真正遇到市電停電時(shí)，才能有效保護(hù)負(fù)載安全。

　　(3)嚴(yán)禁深度放電

　　蓄電池的使用壽命與蓄電池的放電深度密切相關(guān)。深度放電會(huì)造成蓄電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)阻增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別電池出現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的**性損壞。電池的放電深度嚴(yán)重影響電池的使用壽命，非迫不得已，不要讓電池處于深度放電狀態(tài)。

　　(4)利用通訊功能

　　現(xiàn)在有大多數(shù)大中型的UPS都具有與微機(jī)通訊和程序控制等可操作功能。在微機(jī)上安裝相應(yīng)的軟件，經(jīng)過串/并口連接UPS，運(yùn)轉(zhuǎn)該程序，就能夠利用微機(jī)與UPS進(jìn)行通訊。一般具有信息查詢、參數(shù)設(shè)置、守時(shí)設(shè)定、自動(dòng)關(guān)機(jī)和報(bào)警等功能。經(jīng)過信息查詢，能夠獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負(fù)載利用率、電池容量利用率、機(jī)內(nèi)溫度和市電頻率等信息;經(jīng)過參數(shù)設(shè)置，能夠設(shè)定UPS基本特性、電池可維持時(shí)間和電池用完告警等。經(jīng)過這些智能化的操作，大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。

　　(5)及時(shí)更換廢/壞電池

　　中大型UPS電源配備的蓄電池?cái)?shù)量一般從8只到80只不等，甚至更多。滿足UPS直流供電需要把單個(gè)電池通過電路連接構(gòu)成電池組。性能和質(zhì)量的差別，個(gè)別電池性能下降、蓄電容量達(dá)不到要求而損壞在UPS連續(xù)不斷的運(yùn)行使用中出現(xiàn)使難免的。維護(hù)人員應(yīng)在電池組中某個(gè)/些電池出現(xiàn)損壞時(shí)對(duì)每只電池進(jìn)行檢查測(cè)試，這樣可以排除掉損壞的電池。禁止防酸電池和密封電池、不同規(guī)格的電池混合使用，更換新的電池時(shí)，應(yīng)該力求購買同廠家同型號(hào)的電池。

　　(6)其他注意事項(xiàng)

　　①每次蓄電池組放電后應(yīng)及時(shí)充電;

　?、诓灰剐铍姵亟M被過電流或過電壓充電;

　　③蓄電池應(yīng)避免長(zhǎng)期擱置不用，也不能長(zhǎng)期浮充而不放電。

充電方式的選擇

　　(1)恒流充電：恒流充電是用分段恒流的方法進(jìn)行充電。一般是通過充電裝置自身調(diào)整來實(shí)現(xiàn)的。可以任意選擇和調(diào)整充電電流，適應(yīng)性較強(qiáng)，特別適用于小電流長(zhǎng)時(shí)間充電，也有利于容量恢復(fù)較慢的蓄電池充電。缺點(diǎn)是初始充電電流過小，充電后期充電電流又過大充電時(shí)間過長(zhǎng)、析出氣體多，一般在初充電和在小電流進(jìn)行去硫充電使用。因恒流充電的變型是分段恒流充電，所以充電時(shí)為避免充電后期電流過大，應(yīng)及時(shí)調(diào)整充電電流，還應(yīng)注意充電電流的大小、充電時(shí)間、轉(zhuǎn)換電流的時(shí)機(jī)及充電終止電壓的選取等，應(yīng)嚴(yán)格按照充電的范圍來操作。

　　(2)恒壓充電：恒壓充電是指每只單格蓄電池均以一恒定電壓(一般取單格電池乘以2.5V)進(jìn)行充電。特點(diǎn)是：初始充電電流相當(dāng)大，蓄電池電動(dòng)勢(shì)和電解液體相對(duì)密度上升較快，隨著充電的延續(xù)，充電電流逐漸減少，在充電終期只有很小的電流通過：充電時(shí)間短、能耗低，一般充電4~5h蓄電池即可獲得本身容量的90%~95%;如果充電電壓選擇得當(dāng)，5h即可完成整個(gè)充電過程，且整個(gè)充電過程不需人照看，這種充電方式廣泛用于補(bǔ)充充電。由于初始充電初電流過大，對(duì)放電深度過大的蓄電池充電時(shí)，會(huì)引起初始充電電流急驟上升，易造成被充蓄電池過流或充電設(shè)備損壞。充電過程中由于不能調(diào)整充電電流，因此不適用于蓄電池的初充電和去硫充電。充電過程中對(duì)蓄電池電壓的變化很難補(bǔ)償，所以對(duì)容量恢復(fù)較慢的蓄電池完全很難完成。

　　(3)快速充電：快速充電是指以大電流方法的充電方式?？焖俪潆姴划a(chǎn)生大量的氣泡又不發(fā)熱從而可縮短充電時(shí)間。目前，常用的快速充電主要有脈沖充電和大電流速減快沖兩種。

　　(4)均衡充電：均衡充電是以小電流(1/20C20A)進(jìn)行1~3h的充電過程。主要用來消除一組浮充電運(yùn)行(即將直流電源和蓄電池并聯(lián)連接的工作方式)蓄電池在同樣運(yùn)行的條件下，由于某種原因造成的全組電池不均衡而形成的差別，以達(dá)到全組電池的均衡。此方法一般不能頻繁使用，但當(dāng)蓄電池出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，必須進(jìn)行均衡充電：

　　A蓄電池組長(zhǎng)時(shí)間在電流放電，或長(zhǎng)時(shí)間擔(dān)負(fù)直流電荷后未及時(shí)充電時(shí)。

　　B蓄電池個(gè)別單格電壓、電解液密度偏低，全組電池產(chǎn)生差別時(shí)。

　　C沒有按規(guī)定周期實(shí)施充、放電。

　　(5)恒壓限流充電：恒壓限流充電主要是用來補(bǔ)救恒壓充電時(shí)充電電流過大的缺點(diǎn)(方法同恒壓充電)，通過充電電源和被充蓄電池之間串聯(lián)一電阻(限流電阻)來自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流。當(dāng)充電電流過大時(shí)，其限流電阻上的壓降也大，從而減少了充電電壓;當(dāng)充電電壓過小時(shí)，限流電阻上的壓降也很小，充電設(shè)備輸出的電壓損失也小，這樣就自動(dòng)調(diào)節(jié)了充電電流，使之不超過某個(gè)限度。該方法目前廣泛應(yīng)用于免維護(hù)電池的初充電和普通蓄電池的補(bǔ)充充電。

　　(6)智能充電：智能充電是目前較先進(jìn)的充電方法，原理是在整個(gè)充電過程中動(dòng)態(tài)跟蹤蓄電池可接受的充電電流。應(yīng)用du/dt技術(shù)，即充電電源根據(jù)蓄電池的狀態(tài)自動(dòng)確定充電工藝參數(shù)，使充電電流自始至終保持在蓄電池可接受的充電電池曲線附近，保持蓄電池幾乎在無氣體析出的狀態(tài)下充電，從而保護(hù)蓄電池。該方法適用于對(duì)各種狀態(tài)、類型的蓄電池充電、安全、可靠、省時(shí)和節(jié)能。

鉛酸蓄電池內(nèi)部短路原因以及處理方法

　　(1)鉛酸蓄電池短路現(xiàn)象

　?、匍_路電壓低，閉路電壓(放電)很快達(dá)到終止電壓。

　?、诖箅娏鞣烹姇r(shí)，端電壓迅速下降到零。

　?、坶_路時(shí)，電解液密度很低，在低溫環(huán)境中電解液會(huì)出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象。

　?、艹潆姇r(shí)，電壓上升很慢，始終保持低值(有時(shí)降為零)。

　?、莩潆姇r(shí)，電解液溫度上升很高很快。

　?、蕹潆姇r(shí)，電解液密度上升很慢或幾乎無變化。

　?、叱潆姇r(shí)不冒氣泡或冒氣出現(xiàn)很晚。

　　(2)造成鉛酸蓄電池內(nèi)部短路的原因有：

　　①隔板質(zhì)量不好或缺損，使極板活性物質(zhì)穿過，致使正、負(fù)極板虛接觸或直接接觸。

　?、诟舭甯Z位致使正負(fù)極板相連。

　?、蹣O板上活性物質(zhì)膨脹脫落，因脫落的活性物質(zhì)沉積過多，致使正、負(fù)極板下部邊緣或側(cè)面邊緣與沉積物相互接觸而造成正負(fù)極板相連。

　?、軐?dǎo)電物體落入電池內(nèi)造成正、負(fù)極板相連。

　　⑤焊接極群時(shí)形成的"鉛流"未除盡，或裝配時(shí)有"鉛豆"在正負(fù)極板間存在，在充放電過程中損壞隔板造成正負(fù)極板相連。

　　(3)鉛酸蓄電池短路的處理方法

　　下面主要就充電電流過大，單只電池充電電壓超過了2.4V，內(nèi)部有短路或局部放電、溫升超標(biāo)、閥控失靈現(xiàn)象造成的鉛酸蓄電池短路進(jìn)行分析，總結(jié)出如下鉛酸蓄電池短路的處理方法。

　　①減小充電電流，降低充電電壓，檢查安全閥體是否堵死。定期充電放電。UPS電源系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池浮充電壓和放電電壓，很多在出廠時(shí)均已調(diào)試到額定值，而放電電流的大小是隨著負(fù)載的增大而增加的，使用中應(yīng)合理調(diào)節(jié)負(fù)載，比如控制計(jì)算機(jī)等電子設(shè)備的使用臺(tái)數(shù)。

　　一般情況下，負(fù)載不宜超過UPS額定負(fù)載的60%.在這個(gè)范圍內(nèi)，蓄電池就不會(huì)出現(xiàn)過度放電。鉛酸蓄電池存放會(huì)因自放電而失去部分容量，因此，鉛酸蓄電池在安裝后投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后采用不同的方法對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對(duì)備用擱置的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。可以通過測(cè)量松下蓄電池開路電壓來判斷電池的好壞。

　　②以12V電池為例，若開路電壓高于12.5V，則表示電池儲(chǔ)能還有80%以上，若開路電壓低于12.5V，則應(yīng)該立刻進(jìn)行補(bǔ)充充電。若開路電壓低于12V，則表示電池存儲(chǔ)電能不到20%，電池不堪使用。蓄電池在短路狀態(tài)時(shí)，其短路電流可達(dá)數(shù)百安培。短路接觸越牢，短路電流越大，因此所有連接部分都會(huì)產(chǎn)生大量熱量，在薄弱環(huán)節(jié)發(fā)熱量更大，會(huì)將連接處熔斷，產(chǎn)生短路現(xiàn)象。

　　蓄電池局部可能產(chǎn)生可爆氣體(或充電時(shí)集存的可爆氣體)，在連接處熔斷時(shí)產(chǎn)生火花，會(huì)引起蓄電池爆炸;若蓄電池短路時(shí)間較短或電流不是特別大時(shí)，可能不會(huì)引起連接處熔斷現(xiàn)象，但短路仍會(huì)有過熱現(xiàn)象，會(huì)損壞連接條周圍的粘結(jié)劑，使其留下漏液等隱患。

　　在安裝鉛酸蓄電池時(shí)，應(yīng)使用的工具應(yīng)采取絕緣措施，連線時(shí)應(yīng)先將電池以外的電器連好，經(jīng)檢查無短路，最后連上蓄電池，布線規(guī)范應(yīng)良好絕緣，防止重疊受壓產(chǎn)生破裂。通過這些細(xì)致的工作，才能更好的預(yù)防鉛酸蓄電池短路，使鉛酸蓄電池更安全的使用，壽命也更長(zhǎng)。

蓄電池的管理

　　蓄電池在正常情況下處于靜態(tài)存放、備用工作狀態(tài)，為防止用戶在完全不知情的情況下，由于市電供電中斷而造成UPS在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入“蓄電池電壓過低自動(dòng)關(guān)機(jī)”的工作狀態(tài)，從而停止向負(fù)載供電。這就要求維護(hù)人員不僅需要每日按照規(guī)定的時(shí)間段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視外，還需要將蓄電池管理納入U(xiǎn)PS監(jiān)控系統(tǒng)，UPS實(shí)時(shí)對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將電池的相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到值班室或控制室以便工作人員了解電池的狀態(tài)，以保證電池的工作質(zhì)量。為了提高電池的使用壽命，減少維護(hù)工作，降低維護(hù)成本。應(yīng)建立良好的電池維護(hù)系統(tǒng)，一定要具備：

　　(1)自動(dòng)均/浮充轉(zhuǎn)換。即供電正常時(shí)對(duì)電池進(jìn)行均恒充電。電池放電后自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行均恒充電，當(dāng)電池充滿后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電。

　　(2)充電限流。采取先恒流后恒壓的充電方式。充電初期，充電電流較大，UPS根據(jù)所配置的蓄電池電池容量，自動(dòng)將充電電流限制在0.1～0.2C，對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電，確保蓄電池充電時(shí)安全快速。當(dāng)蓄電池容量達(dá)到80%以后，UPS轉(zhuǎn)為浮充電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓充電。

　　(3)后備時(shí)間顯示及低電壓報(bào)警。當(dāng)UPS由于各種原因切換到蓄電池供電時(shí)，用戶需要及時(shí)地了解系統(tǒng)的后備時(shí)間，且采取相應(yīng)的措施。當(dāng)蓄電池電壓降到低限時(shí)，報(bào)警通知用戶，然后自動(dòng)關(guān)機(jī)以防止蓄電池深度放電。

　　(4)溫度補(bǔ)償。環(huán)境溫度變化時(shí)，必須對(duì)浮充電壓進(jìn)行校正，校正系數(shù)為18mV/℃(標(biāo)稱12V的電池)。為簡(jiǎn)單計(jì)，可以分級(jí)校正。

　　電池靜置時(shí)，溫度太高，電池的自放電加劇。電池使用條件推薦為20℃～25℃，溫度太低，電池放電容量降低，充電接受能力下降。溫度太高，反應(yīng)加劇，導(dǎo)致失水，極板腐蝕加劇。電池的充電電壓通過溫度補(bǔ)償來改變，溫度高時(shí)，充電電壓降低，使電池處于**浮充狀態(tài)。

　　因此，保證電池服務(wù)**方案是將環(huán)境溫度控制在20℃～25℃，控制放電次數(shù)、放電深度、放電和充電電流以及定時(shí)充放電的周期。

結(jié)語

　　以上通過對(duì)鉛酸蓄電池在供電系統(tǒng)中的作用、工作原理、配置維護(hù)等方面進(jìn)行進(jìn)行全面分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出一些行之有效的方法，幫助大家提高蓄電池維護(hù)管理水平，更加明確了蓄電池在保障供電系統(tǒng)安全運(yùn)行中的重要作用。

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