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VRLA電池組可靠性檢測方法

來源:本站整理 作者:譯名2011年02月17日 11:35
[導(dǎo)讀] 結(jié)合多年來在VRLA 電池的制造、工藝、使用維護等方面積累的經(jīng)驗,特提出一種檢測VRLA 電池可靠性的方法,以期對同行有所借鑒,對VRLA備用電池組用戶的維護有所幫助
關(guān)鍵詞:可靠性VRLA檢測電池組

  1 前言

  某地電信中心機站發(fā)生通訊中斷故事,分析原因是,機站配置48 V 4000 Ah 電池組,采用4 組并聯(lián)每組24 只GFM- 1000 電池, 負(fù)載電流為260~300 A。電池為使用6 年半左右的VRLA (AGM) 電池。經(jīng)檢查,4 組并聯(lián)電池組中,每組都有2~3 只容量很低的電池存在,當(dāng)電池組負(fù)載放電時,整組電池電壓下降較快,在維護人員趕到前,總電壓已降至脫離電壓,所以導(dǎo)致發(fā)生通訊中斷事故。

  某省的電信中心機站也發(fā)生過通訊中斷的嚴(yán)重事故,說明中國通訊行業(yè)中使用的VRLA 備用電池存在著較為嚴(yán)重的可靠性隱患,主要表現(xiàn)在:使用中后期缺乏行之有效的可靠性檢測方法及標(biāo)準(zhǔn)。

  結(jié)合多年來在VRLA 電池的制造、工藝、使用維護等方面積累的經(jīng)驗,特提出一種檢測VRLA 電池可靠性的方法,以期對同行有所借鑒,對VRLA備用電池組用戶的維護有所幫助。

  2 通訊用VRLA 備用電池組配置

  通訊用VRLA 備用電池組的電壓一般為48 V;中心機站一般把幾組24 只2V GFM系列的大容量48 V 電池組并聯(lián)起來;非中心機站及邊際網(wǎng)一般采用幾組4 只12V GFM系列48 V 電池組并聯(lián)方式,或采用幾組24 只2V GFM系列中小容量48 V電池組并聯(lián)方式。

  通訊用48 V VRLA 備用電池組的容量大小是根據(jù)負(fù)載大小來配置的。負(fù)載電流一般設(shè)計為C10/15(A)左右。市電中斷時,在正常情況下,電池組能堅持供電12~16 h。例如:中心機站負(fù)載為48 V×270 A 左右時,一般配置48 V 4000 Ah 的電池組,常用4 組48 V 1000 Ah 電池組并聯(lián)起來,或者采用2 組48 V 2000 Ah 電池組并聯(lián)。

  3 UPS 備用VRLA 電池組配置

  UPS 備用VRLA 電池組一般常用的有220 V、380 V 電池組。電池組的容量大小是根據(jù)負(fù)載大小而定的,最大負(fù)載電流大小一般為電池組的1~2小時放電率。市電中斷時,在電池組正常情況下,至少能堅持供電1~2 h 左右。

  4 市電斷電時的處理程序

  中心通訊機站一般都備有柴油發(fā)電機系統(tǒng),所以市電中斷后,VRLA 電池組只要能堅持供電2 h左右,就能啟動柴油發(fā)電機系統(tǒng)來供電。

  對一般性的通訊機站,因為是無人值守的,所以有關(guān)維護人員一般需要4~5 h 左右才能趕到機站,啟動柴油發(fā)電系統(tǒng),所以市電中斷后,VRLA電池組要求能堅持供電4~5 h 左右。

  對于UPS 機站,市電中斷后,VRLA 電池組只要堅持供電15~30 min,有關(guān)人員就能啟動柴油發(fā)電系統(tǒng)供電。

  5 市電斷電后的現(xiàn)狀

  雖然現(xiàn)在VRLA 備用電池組容量配置裕度都較大,特別是對通訊備用電源,電池組容量只要有額定容量的40 %左右,至少能對負(fù)載供電達6 h左右,使維護人員有足夠的時間啟動柴油發(fā)電系統(tǒng),從而保證通訊的正常運行。

  但是,現(xiàn)實中常有通訊中斷事故,中斷2 h 以上的重大事故也不少見。這是因為:VRLA 電池組平時大多數(shù)時候都處于浮充備用狀態(tài),只要每組電池中有極少部分的電池容量很小,在市電中斷而由電池組供電時,電池組總電壓就會下降很快,很快降至脫離電壓,使電池組對負(fù)載供電池時間較短,人們來不及啟動柴油發(fā)電系統(tǒng),從而造成通訊中斷事故。

  這其實并不僅僅只是VRLA 電池容量大小的問題,而且是VRLA 電池容量可靠性的問題,因為我們不可能頻繁地對電池組進行容量檢測。所以重要的是對VRLA 電池的容量的可靠性有一種判斷的方法(或稱為判斷標(biāo)準(zhǔn))。

  6 VRLA 電池容量可靠性有關(guān)的因素

  現(xiàn)在的中心機站一般都有浮充檢控,對沒有檢控的機站,運維人員也會每隔一段時間去檢測電池浮充電壓的大小。但是電池的浮充電壓大小并不能較好地反應(yīng)出電池內(nèi)部狀態(tài)的可靠性,經(jīng)常有浮充電壓很正常的電池,其容量已很小的情況。

  多年來,通過對大量容量嚴(yán)重偏低且失效電池的分析及解剖,發(fā)現(xiàn)失效的原因主要有以下兩種類型:

  第一種類型:匯流排及板耳腐蝕斷裂。一般有以下特點:

  a) 負(fù)極匯流排及負(fù)極板耳腐蝕嚴(yán)重, 負(fù)極板耳與負(fù)極匯流排基本腐蝕脫離;

  b) 正匯流排與正板耳完整, 無明顯腐蝕跡象;

  c) 正極板完整, 無明顯變形膨脹現(xiàn)象, 活性物質(zhì)無明顯的糊狀;

  d) 正極板柵較完整;

  e) 負(fù)極板完整, 不發(fā)硬, 無明顯硫酸鹽化之跡象。

  也就是說, 對于第一種失效類型, 電池除了匯流排與板耳腐蝕斷裂外, 其余部分都正常。

  第二種類型: PCL 現(xiàn)象。

  一般有以下特點:

  a) 正極匯流排與正極板耳完整, 無明顯腐蝕之現(xiàn)象;

  b) 負(fù)極匯流排與負(fù)極板耳完整, 無明顯穿透型腐蝕;

  c) 正極板完整, 無明顯變形膨脹現(xiàn)象, 活性物質(zhì)無明顯的糊狀;

  d) 正極板柵較完整;

  e) 負(fù)極板完整,不發(fā)硬,無明顯硫酸鹽化之跡象;

  f) 正極板發(fā)生早期容量損失現(xiàn)象, 使電池容量很小。

  所以,影響VRLA 電池容量可靠性的因素主要有兩個:第一個是匯流排與板耳的腐蝕狀況,主要是負(fù)極匯流排與負(fù)極板耳的腐蝕狀況。第二個就是所謂的PCL 現(xiàn)象,即早期容量損失現(xiàn)象。對于VRLA 電池,主要是正極板的早期容量損失現(xiàn)象。

  7 VRLA 電池可靠性檢測方法

  對使用期為3 年以內(nèi)的VRLA 電池組,每年做一次容量檢測,將C10 容量比同組電池中最高容量低10 %以上的電池?fù)Q掉。

  對使用3 年以上的電池組,每年檢查一次匯流排與板耳的腐蝕情況,然后再作容量檢測,具體操作方法如下:

  (1) 分組檢測,檢測時應(yīng)斷開熔絲;

  (2) 開閥;

  (3) 用內(nèi)窺鏡(即胃鏡) 伸入電池氣室內(nèi),觀察匯流排與板耳的腐蝕情況,檢查時應(yīng)注意不要損傷隔板;

  (4) 如匯流排與板耳腐蝕較嚴(yán)重:匯流排有斷裂現(xiàn)象,部分板耳與匯流排有腐蝕斷裂現(xiàn)象,則應(yīng)將該電池更換掉,且這樣的電池不能再做容量恢復(fù),應(yīng)直接報廢(如圖1);


 

 

  圖1 腐蝕的板耳和匯流排

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