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蓄电池维护及在线检测技术探讨

来源:机房360 作者:Carrie 更新时间:2010-8-4 16:17:25

摘要:阀控密封式铅酸蓄电池目前越来越广泛地应用于直流电源的后备电源系统中,但是其维护和检测技术却存在着较大的漏洞,本文对电池的电压、直流内阻、交流内阻、电池容量等各参数的检测技术进行了比较和分析,阐明了电池状态分析必须进行多参数综合分析的科学性。

  UPS及直流电源系统因为具备良好的可靠性、安全性在工业系统中得到广泛应用,尤其是在石化企业、通讯系统、银行系统等对供电质量要求很高的行业部门中,更是得到广泛应用。UPS及直流电源系统一般采用多节蓄电池作为后备电源,当交流电源发生晃电、短时停电时,UPS及直流电源系统投入后备电源,以保证连续供电。
  
  1.蓄电池故障的危害
  
  目前UPS及直流电源系统的后备电源大多采用阀控密封式铅酸蓄电池组成,由于阀控密封式铅酸蓄电池在制造、储存、维护不到位等方面原因,经常在运行一段时间后,一组蓄电池中的少数几节出现故障(容量严重不足、电压偏低等),此时电池组的总电压正常,当交流电源短时停电,UPS或直流电源系统投入蓄电池组时,电池组总电压下降甚至为零,设备检测已到低限保护值而切除电池组,后备电源失去了后备作用。
  
  通过对UPS系统故障的调查结果显示:UPS系统超过60%的故障由后备电池组及关联器件引起,10%的故障由负载引起,有10%的故障由输入端电源异常引起,真正UPS内部模块发生的故障仅为15%这其中还包括了保养不善和误操作等原因,如图1所示。

  
  1:后备电池组及直流故障2:负载故障   
  3:输入电源故障4:系统软故障  
  5:系统硬故障   
  图1UPS系统故障分析

  通过分析可看出电池组是UPS系统的最大故障点,如何进行好蓄电池组的维护和在线检测是UPS维护中最重要的工作,现在对电池组的维护主要通过对电池组定期活化放电,一般在3~6个月要进行一次活化放电以激发电池的活性,在大部分企业,此项工作因各种原因都无法正常如期进行,一般都在一两年以上活化一次,有的甚至在使用期内从未进行过活化。所以对电池组进行在线检测尤为重要,做好了电池组的在线检测工作,也就解决了对电池组状态判断的难题。
  
  对电池组的检测主要是通过对单体电池的电压、电流、内阻、容量等参数进行测量,以判断出电池的优劣,这些参数中最重要的是对电池劣化程度(SOH)和荷电状态(SOC)的检测既是对电池容量的检测和判断。下面介绍电池组的不同检测方法及其优劣性。
  
  2.电池电压测试
  
  电池组中单体电池的电压,反映了电池在日常浮充状态下的电池单体外电压,虽然它在一定程度上反映电池的状态,但不能拿浮充电压作为判断电池优劣的依据,因为电池在物理状态下相当于电容器,当电池内部出现故障时,它仍具有电容的物理特性,正负极存有一定的浮电荷从而表现出良好的电压,但它已不具有良好的容量特性。所以测量电池组电压只能作为判断电池优劣的参考数据。
  
  3.内阻测试
  
  电池的内阻测试主要分为:直流内阻测试和交流内阻测试。这两种测试方法不同,他们所测出的数值所表示的含义和特性也不相同。
  
  阀控密封式铅酸蓄电池是一种电化学元件,对其进行内阻分析是进行电化学特性分析和电池性能研究的必要手段。


图2 蓄电池阻抗谱图

    图2是典型的阀控式铅酸电池阻抗图,可见其包括以下几部分:
  
  (1)欧姆电阻RHF,即超过100Hz后的实部;
  
  (2)在0.1Hz和100Hz之间的第一个小容性环(半径R1);
  
  (3)低于0.1Hz后的第二个大容性环(半径R2)。

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