VRLA電池的安全使用與維護

高興飛，支紅強

（隴南供電公司，甘肅 成縣 742500）

蓄電池是直流供電電源系統(tǒng)的重要組成部分，當外界交流輸入(或太陽能供電)中斷后，設備的供電則由蓄電池提供。由于蓄電池的特殊性，在運輸、安裝及維護當中，因技術、方法不當，嚴重時會引發(fā)人身、設備等方面的事故，輕者也會損壞蓄電池或影響蓄電池使用壽命。因此，蓄電池的安全、正確使用與維護也是電力安全生產不可缺少的重要部分。

1 VRLA電池基本原理

VRLA電池和普通開口鉛酸蓄電池一樣,正極活性物質為PbO2,負極活性物質為海綿狀Pb,電解液為密度1.28 g/cm3的稀硫酸,外殼為ABS工程塑料。但是VRLA電池與普通開口鉛酸蓄電池相比具有“全密封，免維護”的特點。由于VRLA電池在充電過程中正極產生的氧氣能夠通過AGM隔板，迅速與負極板上充電狀態(tài)下的活性物質發(fā)生反應變成水，所以沒有氣體溢出，沒有水分損失，從而可以實現(xiàn)密封、免加水維護的目的。電池密封的關鍵技術是通過氧在電池內部的再復合實現(xiàn)氧的循環(huán)，以及采用AGM隔板吸收電解液，使電池內部沒有流動的電解液。VRLA單體電池結構如圖1所示。

VRLA電池電化學體系的表達式為：

電池的總反應化學方程式為：

放電時化學反應自左向右，充電時化學反應自右向左，此化學反應在充放電時為互逆反應。

2 VRLA電池的主要特點

VRLA電池與開口鉛酸蓄電池相比最本質的區(qū)別就是工藝先進，具有以下主要優(yōu)點：

(1) 在電池整個使用壽命期間，無需補酸加水、調整比重，具有“免維護”功能；

(2) 不漏液，無酸霧，不腐蝕設備；

(3) 沒有“記憶效應”(指淺循環(huán)工作時容量損失）；

(4) 比能量較高，大電流放電性能好；

(5) 可以豎放，也可以臥放，不需要與電源、負載等設備隔離；

(6) 自放電小，25℃下每月自放電小于3%；

(7) 電池壽命長，25℃浮充狀態(tài)使用可達10～15年?？稍?40℃～+50

℃范圍內使用。

3 VRLA電池的安全問題

VRLA電池的使用與維護需要由熟悉鉛酸電池知識、人身安全要求和設備安全知識的專業(yè)技術人員進行。必須防范以下事故的發(fā)生。

3.1 電氣事故

電池系統(tǒng)有電擊和高短路電流的危險，維護時必須注意下列幾點：

(1) 去除一切個人金屬物件 (手表等導電金屬物）；

(2) 使用絕緣工具；

(3) 注意電路極性及電池(組)極性；

(4) 不要隨意連接或斷開帶電電路；

(5) 避免在電池上面放置金屬工具；

(6) 在進行電池保養(yǎng)時，盡可能避免接觸電池系統(tǒng)帶電的裸露部分。

3.2 化學事故

VRLA電池里溢出的任何液體都是含有稀硫酸的電解液，會傷害皮膚和眼睛，能導電，有腐蝕性。如果皮膚接觸了電解液，應立刻用水徹底沖洗。電解液如果進入眼睛須用清水徹底清洗至少10 min或用專用的中性洗眼液進行清洗，并立刻就醫(yī)。對于任何濺出的電解液都要用弱堿性的溶液(例如碳酸鈉溶液)予以中和。

3.3 火災、爆炸和熱事故

(1) 鉛酸電池在過充電狀態(tài)時可能釋放出含有氫氣的爆炸性氣體，因此不要在密封的環(huán)境中給電池充電。電池安裝區(qū)域必須通風，禁止吸煙。安裝電池時，電池之間要留1.5 cm以上的空間供對流冷卻。如果是裝在箱里的，木箱和房間必須適當通風，防止爆炸性氣體累積產生危險。

(2) 應根據蓄電池使用說明，不使用過高電壓或過大電流對蓄電池進行快速充電，以防爆炸。

(3) 不能采用短路方法判斷蓄電池容量是否失效或荷電情況，以防發(fā)生火災、爆炸和熱事故。

3.4 環(huán)境污染事故

廢舊電池有一定的電能，有腐蝕性，會污染環(huán)境，應按相關規(guī)定回收，不得隨意丟棄。

4 安裝、使用及維護注意事項

4.1 安裝注意事項

(1) 安裝方案應根據安裝地點的條件確定，如地面荷重、通風環(huán)境、陽光照射、腐蝕和有機溶劑、機房布局等，并考慮維修方便。

(2) 新舊蓄電池一般不能混用；不同類型電池或不同容量的電池絕不可混合使用；不同廠家，不同規(guī)格的電池也不能混合使用。超過3路的蓄電池多路并聯(lián)會造成蓄電池充電不均流，以2路為宜。

(3) 電池均為100%荷電出廠，必須小心操作，忌短路，安裝時應使用絕緣工具，戴絕緣手套，防止電擊。

(4) 電池安裝使用前，應在0～35℃的環(huán)境下存放，儲存期限為3個月。若超過3個月，以單體電壓為2 V的電池為例，就要以(2.30～2.35)V／只(25 ℃)的電壓對電池補充電。保存中的蓄電池性能會退化，應盡早使用，存期不能超過18個月；

(5) 按規(guī)定串并聯(lián)(不同容量的電池不能串聯(lián)，否則會影響電池的使用壽命)。對于連接列間、層間、面板端子的電池連線，在安裝末端連接件和整個電源系統(tǒng)導通前，應認真檢查其正負極性及測量系統(tǒng)電壓。并注意：在符合設計截面積的前提下，引出線應盡可能短，以減少大電流放電時的壓降,蓄電池之間的連接電壓降△U≤10 mV；兩組以上電池并聯(lián)時，每組電池至負載的電纜線最好等長，以利于電池充放電。

(6) 電池連接時，各螺絲必須緊固，但也要防止擰緊力矩過大而使極柱和嵌銅件損壞。

(7) 安裝結束時，應再次檢查系統(tǒng)電壓和電池的正負極方向，以確保電池安裝正確。

(8) 勿使用任何有機溶劑清洗電池，以免腐蝕電池蓋及其他部件，必要時可用肥皂水浸濕軟布，清潔電池殼、蓋、面板和電池連接線。

4.2 日常檢查項目

(1) 開關電源的浮充電壓參數設置以及環(huán)境溫度、電池外殼溫度、極柱溫度是否符合要求。

(2) 供電條件及負荷電流是否正常。

(3) 連接處有無松動、腐蝕現(xiàn)象和發(fā)熱、過熱痕跡。

(4) 電池殼體有無滲漏和變形。

(5) 極柱和安全閥周圍是否有酸霧溢出。

4.3 補充電

(1) 電池系統(tǒng)安裝完畢以及電池擱置停用時間超出3個月后，應對電池組進行補充充電。

(2) 蓄電池一般應在5℃～35

℃范圍內進行充電，低于5 ℃或高于35 ℃都會降低其使用壽命。充電的設定電壓應在指定范圍內，如超出指定范圍將造成蓄電池容量降低、使用壽命縮短甚至損壞。

4.4 蓄電池的放電

(1) 每年應以實際負荷做一次核對性放電試驗，放出額定容量的30%～40%。

(2) 3年后做1次容量試驗，6年后每年做1次。

4.5 蓄電池容量的測量

4.5.1 離線式測量

(1) 將脫離供電系統(tǒng)的蓄電池充滿電后靜置1～24 h，在環(huán)境溫度為25 ℃±5 ℃的條件下開始放電。

(2) 放電開始前應測蓄電池的端電壓，放電期間應測量、記錄蓄電池的放電電流、時間及環(huán)境溫度。放電電流波動不得超過規(guī)定值的1 %。

(3) 放電期間應測量蓄電池的端電壓及室溫。測量時間間隔為：10小時率放電時間為1 h，3小時率放電時間為0.5 h，1小時率放電時間為10

min。在放電末端要隨時測量，以便準確地確定達到放電終止電壓的時間。

(4) 放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量。蓄電池按10小時率放電時，如果環(huán)境溫度不是25 ℃，則應將實際測量容量換算成25 ℃時的容量。

(5) 放電結束后，要對蓄電池組充電。充入電量應是放出電量的1.2倍。

4.5.2 在線式測量

(1) 在供電系統(tǒng)中關掉整流器，由蓄電池組放電供給負載設備，在蓄電池組中找出電壓最低、容量最差的一只電池來作為容量試驗的對象。

(2) 打開整流器對蓄電池組進行充電，等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1 h時以上。

(3) 對(1)款所述放電時找出的最差那只電池進行10 h率放電試驗。放電前后要測記該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫，以后每隔1 h測試1次，待放電快到終止電壓時，應隨時測試，以便準確紀錄放電時間。

(4) 放電時間乘以放電電流即為該電池的容量。當室溫不是25℃時，應換算成25℃時的容量。

(5) 放電結束后，用充電機對該只電池進行充電，恢復其容量。

(6) 根據測記的數據繪制放電曲線。

4.5.3 核對性容量試驗

為了能隨時掌握蓄電池組的大致容量，進行核對性放電試驗是必要的。其方法是：

(1) 在直流供電系統(tǒng)中，關掉整流器，讓蓄電池對設備供電。蓄電池組放電前后要測試每只電池端壓、溫度、比重、室溫和放電時間。放出30 %～40%的額定容量；

(2) 放電結束后，要對蓄電池組充電；

(3) 根據測試的數據作出放電曲線，留作以后再次測試時比較。

4.5.4 注意事項

上述3種蓄電池的容量試驗方法，是日常維護中常用的方法，但無論采用哪種方法，在容量試驗期間都會對設備的安全可靠供電造成一定的威脅。因此在做容量試驗時要防止市電中斷，備用發(fā)電機組應處于良好狀態(tài)。

4.5.5 運行電池組中落后電池的判斷

電池在浮充運行時，若電壓低于該電池所要求的正常值(例如山東曲阜圣陽牌2 V電池的正常值為2.18 V)，則一般可判為落后電池。但要準確判斷落后電池則應在放電狀態(tài)下測量，如果在放電過程中電壓明顯低于正常值，則可判斷為落后電池，此時應對電池組進行均衡充電。

4.6 周期維護項目

4.6.1 月度保養(yǎng)

(1) 保持電池機房清潔衛(wèi)生。

(2) 測量和紀錄電池機房內的環(huán)境溫度。

(3) 逐個檢查電池的清潔度、端子的損傷及發(fā)熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡。

(4) 測量和紀錄電池系統(tǒng)的總電壓、浮充電流、單體電池電壓。對于由若干個單體電池組成的蓄電池組，單體2 V系列電池組，各單體間的開路電壓最高與最低差值不大于20 mV。

4.6.2 季度保養(yǎng)

(1) 重復各項月度檢查。

(2) 測量和紀錄各在線電池的浮充電壓。若經溫度矯正后，有2只以上電池電壓低于2.18 V，需要與廠家聯(lián)系解決辦法，否則個別有問題的蓄電池會對其他蓄電池產生不良影響。

4.6.3 年度保養(yǎng)

(1) 重復季度所有保養(yǎng)、檢查項目。

(2) 檢查連接部分是否有松動。

(3) 對電池組以實際負荷進行一次核對性放電試驗，放出30%～40%的額定容量。電池放電后應在24 h內對蓄電池充足電，否則會造成充電不足，影響電池容量。

4.6.4 3年保養(yǎng)

3年后進行1次容量試驗，使用6年后每年做1次。若放電容量低于額定容量的80 %，則認為該電池組壽命終止。

5 結束語

蓄電池在直流供電電源系統(tǒng)中大多數時間處于備用狀態(tài)，但在事故或檢修時(交流或太陽能供電中斷時)，則成為唯一的供電電源。因此，蓄電池的正確使用維護對直流電源系統(tǒng)的供電可靠性至關重要，運行中蓄電池的容量滿足要求也是實現(xiàn)直流供電系統(tǒng)可靠性的重要保證。