警惕免維護(hù)鉛酸蓄電池的安全問(wèn)題

齊占偉，王淑萍

（火箭軍指揮學(xué)院，湖北武漢 430012）

警惕免維護(hù)鉛酸蓄電池的安全問(wèn)題

齊占偉，王淑萍

（火箭軍指揮學(xué)院，湖北武漢 430012）

由于內(nèi)部壓力過(guò)高、單體電池不平衡、打火等問(wèn)題，使免維護(hù)蓄電池仍有千分之幾的爆燃概率，并成為嚴(yán)重的安全隱患。細(xì)化蓄電池的檢查內(nèi)容、加強(qiáng)溫度監(jiān)控、改善通風(fēng)條件等措施，可有效預(yù)防蓄電池的爆燃。

免維護(hù)；蓄電池；爆燃；對(duì)策

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.21

0 前言

工程中蓄電池的應(yīng)用很多，如電站起動(dòng)、信息化系統(tǒng)、電氣控制和應(yīng)急照明等都離不開蓄電池。蓄電池發(fā)生安全事故的機(jī)率并不高，然而一旦發(fā)生爆燃，其故障損失和連帶影響則十分巨大。

2016年1月25日，某信息化系統(tǒng)蓄電池發(fā)生爆燃事故，30余塊蓄電池中20余塊被燒得只剩極板，機(jī)箱燒毀，房屋吊頂燒穿，大量的碳粉進(jìn)入服務(wù)器、計(jì)算機(jī)和投影機(jī)內(nèi)，直接經(jīng)濟(jì)損失40余萬(wàn)元。該事故致使信息化系統(tǒng)停止運(yùn)行2個(gè)月，間接經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估量。

工程中蓄電池往往與控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等同地設(shè)置，而這些系統(tǒng)對(duì)溫度、粉塵比較敏感，特別對(duì)導(dǎo)電顆粒如碳粒、酸霧更加敏感，如果工作時(shí)進(jìn)入了導(dǎo)電顆粒，其破壞將是毀滅性的。

工程所使用的蓄電池多為免維護(hù)閥控密封鉛酸蓄電池，對(duì)其維護(hù)工作往往不多，蓄電池安全預(yù)防措施也基本上是空白。因此蓄電池爆燃的安全預(yù)防十分重要，也十分必要。

1 蓄電池爆燃的原因分析

蓄電池爆燃原因的分析可以從產(chǎn)品質(zhì)量、使用方法、工作環(huán)境等方面入手。通過(guò)對(duì)多起案例的分析發(fā)現(xiàn)，免維護(hù)閥控密封鉛酸蓄電池爆燃的主要原因?yàn)楫a(chǎn)品質(zhì)量缺陷、過(guò)充電或過(guò)放電、明火引燃或環(huán)境溫度過(guò)高等。

1.1 故障概率

同鉛酸蓄電池的工作原理基本一致，免維護(hù)蓄電池也是利用鉛、氧化鉛和稀硫酸之間的反應(yīng)來(lái)工作的。與普通鉛酸蓄電池的區(qū)別，一是格柵材料以鉛鈣合金代替鉛銻合金，降低了銻污染造成的反電動(dòng)勢(shì)和電解液的消耗；二是采用安全通氣裝置以避免酸性氣體的外泄，并利用鈀的催化，促使H2和O2復(fù)合并回流，因此免維護(hù)蓄電池在使用中一般不需要添加電解液，起動(dòng)性能也更好。但這些特點(diǎn)并不能使免維護(hù)蓄電池在使用中絕對(duì)安全。據(jù)統(tǒng)計(jì)，正常使用中蓄電池爆裂或爆燃的概率為1‰～3‰，這一概率使蓄電池成了嚴(yán)重的安全隱患，且常為用戶忽視。

1.2 極板質(zhì)量問(wèn)題

蓄電池在使用過(guò)程中，不斷地充電和放電，導(dǎo)致溫度變化，極板膨脹變形。如果質(zhì)量不好，可能造成活性物質(zhì)脫落、隔板破裂、內(nèi)部短路等。故障較輕時(shí)，蓄電池容量下降，發(fā)熱嚴(yán)重，自放電明顯；故障嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生嚴(yán)重的爆炸現(xiàn)象，而內(nèi)部短路往往很快向嚴(yán)重短路發(fā)展。一旦生產(chǎn)質(zhì)量不能保證時(shí)，內(nèi)部的雜質(zhì)含量就會(huì)較大，這些雜質(zhì)也是引起蓄電池自放電和內(nèi)部短路的主要原因。

1.3 內(nèi)部壓力問(wèn)題

蓄電池充放電時(shí)，蓄電池發(fā)熱引起內(nèi)部壓力增高。過(guò)充電時(shí)，充入的電能使電解液中的水電解，產(chǎn)生H2和O2，不僅使蓄電池溫度升高，電解液減少，還會(huì)造成嚴(yán)重的安全隱患。雖然免維護(hù)蓄電池采用了催化復(fù)合措施，安裝了安全閥，當(dāng)氣壓過(guò)高時(shí)就會(huì)自動(dòng)排出氣體。但若安全閥堵塞或發(fā)生故障，蓄電池內(nèi)部壓力達(dá)到0.25 MPa時(shí)，蓄電池的外殼就有可能破裂。蓄電池外殼破裂后酸液外泄，造成外部短路、發(fā)熱，從而引起劇烈的爆燃。

1.4 單體電池的不平衡問(wèn)題

每塊蓄電池是由多格蓄電池單體組成的，在生產(chǎn)時(shí)由于工藝質(zhì)量的問(wèn)題，不能保證蓄電池每個(gè)單體的性能都完全相同，即出現(xiàn)單體電池不平衡現(xiàn)象。如果這種不平衡控制在一定范圍內(nèi)，并不會(huì)造成大的問(wèn)題，但如果單體電池差異過(guò)大，則不能保證整塊蓄電池的質(zhì)量。主要原因是，①電池單體串聯(lián)而成的整塊蓄電池充放電時(shí)，每個(gè)單體流過(guò)的電流是相同的。如果某單體容量變小，則在充電的過(guò)程中，該單體首先充滿，當(dāng)其他單體充滿時(shí)，該單體已嚴(yán)重過(guò)充電。②在放電時(shí)，該單體首先放電完畢，當(dāng)其他單體放電完畢時(shí)，該單體已嚴(yán)重過(guò)放電。嚴(yán)重的過(guò)充電和過(guò)放電都會(huì)造成該單體迅速損壞，而使蓄電池整體性能變差而報(bào)廢。在此過(guò)程中產(chǎn)生的氣體以及單體溫度的升高，都是蓄電池爆燃的主要原因。

當(dāng)多塊蓄電池串聯(lián)使用時(shí)，蓄電池之間也會(huì)出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象。但在實(shí)際應(yīng)用中，這一問(wèn)題還算不上蓄電池的生產(chǎn)質(zhì)量問(wèn)題。實(shí)際工作中，可通過(guò)細(xì)致的日常維護(hù)等來(lái)加以克服。

1.5 火花問(wèn)題

蓄電池排出的氣體中，當(dāng)H2占混合氣體的體積在4%～96%時(shí)，遇到明火便會(huì)發(fā)生爆炸?；鸹ㄒ话阍陔姵赝獠慨a(chǎn)生，也可能由于內(nèi)部連接問(wèn)題在蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)回路中有電流流過(guò)時(shí)，連接松動(dòng)和接觸不良的點(diǎn)位就容易產(chǎn)生火花，因此很多蓄電池爆炸事故發(fā)生在設(shè)備起動(dòng)的瞬間。實(shí)際中，也有個(gè)別事故發(fā)生在明火照明的瞬間。

2 免維護(hù)蓄電池的維護(hù)要點(diǎn)

用戶在使用過(guò)程中無(wú)法解決蓄電池的質(zhì)量問(wèn)題，但可以通過(guò)日常維護(hù)檢查蓄電池的質(zhì)量狀況，在蓄電池可能發(fā)生爆燃之前提前處置。一般情況下，免維護(hù)蓄電池不需要維護(hù)，但需要經(jīng)常檢查。檢查的內(nèi)容主要包括5個(gè)方面。

2.1 檢查電解液

在使用過(guò)程中，免維護(hù)蓄電池的電解液仍有部分損失，其液面高度會(huì)隨著使用時(shí)間的增加而不斷下降。當(dāng)電解液下降到一定程度后，應(yīng)及時(shí)更換蓄電池或補(bǔ)充電解液，以避免容量下降的不均衡而使個(gè)別蓄電池出現(xiàn)過(guò)充電和過(guò)放電。過(guò)充電更容易造成電解液的流失，過(guò)放電會(huì)加劇蓄電池的硫化現(xiàn)象，這些都是蓄電池安全事故的誘發(fā)因素。

實(shí)際應(yīng)用中，很多免維護(hù)蓄電池安裝了蓄電池觀察窗。正常情況下，觀察窗的顏色為綠色。當(dāng)觀察窗顏色為深綠色或黑色時(shí)，應(yīng)及時(shí)充電；當(dāng)觀察窗顏色為黃色或紅色時(shí)，應(yīng)及時(shí)更換蓄電池。

2.2 檢查導(dǎo)線連接情況

蓄電池運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)線接頭部位應(yīng)連接牢固，避免因連接不良而產(chǎn)生電火花。在日常維護(hù)中，應(yīng)定期檢查蓄電池連接樁，確保導(dǎo)線連接牢固，沒(méi)有污物。此外在平時(shí)維護(hù)時(shí)，還要檢查充電器質(zhì)量和連接狀況，避免充電器及其連線產(chǎn)生火花。

2.3 檢查蓄電池電壓

每過(guò)一定的時(shí)間（建議不超過(guò)6個(gè)月），對(duì)蓄電池的電壓進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)時(shí)斷開充電設(shè)備，令蓄電池帶負(fù)載工作約30 min后，測(cè)量單個(gè)蓄電池的電壓。如果發(fā)現(xiàn)單個(gè)蓄電池電壓明顯低于其他蓄電池，說(shuō)明該蓄電池是欠充電的電池，應(yīng)該對(duì)單個(gè)電池進(jìn)行補(bǔ)充性充電。如果發(fā)現(xiàn)單個(gè)蓄電池電壓明顯高于其他蓄電池，表明該蓄電池處于失水狀態(tài)，或具有失水傾向，應(yīng)引起足夠的注意。如果標(biāo)稱為12 V單塊電池低于10.5 V，說(shuō)明該電池已經(jīng)損壞，應(yīng)進(jìn)行更換。

2.4 檢查浮充電電壓

為了保證蓄電池始終處于充滿電的狀態(tài)，克服蓄電池自身的自放電現(xiàn)象，工程中的蓄電池平時(shí)處于浮充電狀態(tài)，此時(shí)充電器的輸出電壓穩(wěn)定在一個(gè)固定的值，如果此值過(guò)高，則表明充電器故障，極有可能造成蓄電池過(guò)充電。蓄電池單體浮充電電壓一般控制在2.25 V，12 V蓄電池控制在13.5 V，其他以此類推。當(dāng)12 V的蓄電池電壓長(zhǎng)期處于≥14.4 V，就會(huì)產(chǎn)生較多的可燃性氣體，說(shuō)明已初步具備爆炸的條件，應(yīng)當(dāng)引起重視。

2.5 檢查蓄電池壽命

定期檢查蓄電池的容量，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池組的不平衡現(xiàn)象。蓄電池的容量檢查一般采用放電試驗(yàn)法，但這種方法操作復(fù)雜，也比較耗費(fèi)精力，可每1～2 a檢查一次。

3 免維護(hù)蓄電池的安全對(duì)策

3.1 溫度監(jiān)控

為方便管理，蓄電池一般成組放在蓄電池柜中。當(dāng)蓄電池性能變差時(shí)，往往會(huì)出現(xiàn)溫度過(guò)高等現(xiàn)象。為此，可在蓄電池柜中安裝溫度監(jiān)測(cè)裝置，必要時(shí)可分別監(jiān)測(cè)每一塊蓄電池的溫度，一旦發(fā)現(xiàn)某塊蓄電池的溫度異常，或蓄電池柜整體溫度與工作狀態(tài)不符，能夠及時(shí)發(fā)出報(bào)警，提醒工作人員采取措施，避免故障的進(jìn)一步發(fā)展。

3.2 加強(qiáng)通風(fēng)

通風(fēng)的目的有2個(gè)，一是降低蓄電池的工作溫度，二是及時(shí)排出可燃?xì)怏w。目前很多蓄電池柜采用鐵皮制作，僅留有很小的自然通風(fēng)孔，安全隱患較大。建議加裝強(qiáng)制通風(fēng)裝置，同層蓄電池之間留＞2 cm的通風(fēng)間隙。

3.3 蓄電池的成組更換

蓄電池更換時(shí)，最好成組更換，以保證蓄電池組中各蓄電池的平衡性。同樣，新舊性能不同的蓄電池盡量不要混合使用。蓄電池更換后，應(yīng)將蓄電池組及時(shí)充滿，再檢查新更換的蓄電池情況，如果沒(méi)有充滿，應(yīng)進(jìn)行單獨(dú)補(bǔ)充，并跟蹤檢測(cè)電壓3次以上；如果發(fā)現(xiàn)容量較小，出現(xiàn)過(guò)充電現(xiàn)象，應(yīng)立即將此蓄電池退出，避免發(fā)生事故。

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〔編輯 王永洲〕