淺談電導(dǎo)在蓄電池檢測中的優(yōu)勢

范 軍

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視微波傳輸總站 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010050

1 引 言

廣電系統(tǒng)承擔(dān)著“安全播出”的重任，UPS（不間斷電源）及配電系統(tǒng)的可靠性是重點，每年因為電力系統(tǒng)故障引發(fā)的事故不在少數(shù)，這其中因為儲備電池發(fā)生的故障率占比很高，就12V的單體電池來講，端壓差超過0.4V以上時，隨著時間變化，不均衡度就會越來越嚴(yán)重，長期重度浮充，極少的放電過程，會造成電池儲存過久而失效報廢，深度放電與電池的壽命和被放電的深度有一定關(guān)聯(lián)性，所帶的負(fù)載越輕，電源中斷時，電池的可使用容量與門限容量的比值就越大，在這種情況下，電池被放電的深度就相對深。所以，周期性檢查各電池組的端電壓和內(nèi)阻，做好日常維保工作對于廣電設(shè)備系統(tǒng)安全尤為重要。

2 電導(dǎo)和容量的物理關(guān)系

電導(dǎo)只是反映了電池的導(dǎo)電能力，并不能單純地用電導(dǎo)值的大小來說明電池容量的多少，電池容量僅僅是影響電導(dǎo)的一個因素。電導(dǎo)表現(xiàn)為電池組同步進(jìn)行化學(xué)變化的正負(fù)極板范圍和電池內(nèi)部溶液的相對特點，放電的容量值與關(guān)聯(lián)電導(dǎo)之間的相關(guān)度比較高，參考系數(shù)同比在0.8～0.98的范圍之間，所以經(jīng)過日常檢測，電導(dǎo)能夠確定蓄電池的容量狀況是否良好。隨著蓄電池老化，電導(dǎo)能及時發(fā)現(xiàn)缺陷、短路、斷路等引發(fā)蓄電池故障的系列問題。

如圖1所示，這組電池的電導(dǎo)容量大于80%，基準(zhǔn)值1000S，可以看出電導(dǎo)≤1000S，電池容量≤80%，電導(dǎo)的變化和電池的容量變化存在相關(guān)性，蓄電池的容量下降，電導(dǎo)也隨之下降。當(dāng)電池的電導(dǎo)小于基準(zhǔn)值的25%時，容量測試就無法通過，當(dāng)小于基準(zhǔn)值50%時，容量必定在額定容量的80%以下，由此可見，當(dāng)電池電導(dǎo)大于等于其參照電導(dǎo)的65%時，可判斷為良好電池，小于等于其參考電導(dǎo)的55%時，可判斷為故障電池。

圖1 整組電池容量關(guān)系圖

如圖2所示，從單體電池的壽命周期數(shù)據(jù)來看，結(jié)合參考值電導(dǎo)在80%以上時，電池的容量基本在85%～90%以上的水平，電導(dǎo)如果低于80%，容量將會小于80%。在實踐中，電導(dǎo)與實際容量比較吻合，它們之間存在很好的線性關(guān)系。

圖2 單體電池容量變化圖

3 電導(dǎo)與內(nèi)阻

目前電池內(nèi)電阻的測量方法有兩種：一是充電態(tài)測量法，充電態(tài)內(nèi)阻是指單體電池完全充滿電時測量到的內(nèi)阻值；二是放電態(tài)測量法，指放電到標(biāo)準(zhǔn)的截止電壓時所測量的內(nèi)阻值。充電態(tài)測量法的弊端是抗干擾能力差，尤其是在機房區(qū)域復(fù)雜的電磁影響下，測量的值有誤差；而放電態(tài)測量法的缺點是對單體電池產(chǎn)生不可挽回的損傷。一般情況下，放電態(tài)的內(nèi)阻是很不穩(wěn)定的，實際測量的數(shù)據(jù)會比正常值高很多，而充電態(tài)會相對穩(wěn)定許多，這個數(shù)值具有比較的意義。電導(dǎo)的優(yōu)勢主要表現(xiàn)為：電導(dǎo)測試對系統(tǒng)性能沒有干擾；電導(dǎo)隨電池容量衰減而下降，直觀、易懂；測試結(jié)果證明，能夠很好地發(fā)現(xiàn)電池的劣化失效。

通過電導(dǎo)數(shù)值的比較，可以發(fā)現(xiàn)單個潛在的故障電池，如不同程度短路、斷路、連接不良的電池。故障電池的存在對于多組電池來說具有很大的潛在隱患，尤其是應(yīng)急時需要備份電池組投入運行，此時將會導(dǎo)致不同程度的斷電危險。如果能夠周期性的使用電導(dǎo)儀來發(fā)現(xiàn)實際運行中的劣化電池，會在一定程度上有效提高電池作為備用電源的可靠性和安全性。

電導(dǎo)儀通過測量各極板表面來判定電池化學(xué)反應(yīng)，通過極板的變化判斷容量的變化，從而確定電池的健康狀態(tài)。那么如何使用電導(dǎo)儀測量工作中的蓄電池，首先需要對參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中包括對電池數(shù)量、電池電壓、閾值、測試/單體電池、連接條/測試、參考值、測試類型進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置，如圖3所示。

圖3 電導(dǎo)儀參數(shù)設(shè)置圖

其中對參考值和測試類型進(jìn)行簡要說明：

（1）參考值設(shè)置。參考值的設(shè)置是電導(dǎo)測試的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，包括4項：設(shè)定參考值、電池庫、輸入?yún)⒖贾?、基?zhǔn)值測試，即在未知電池參考值的情況下，由儀器自動計算出電池的參考值，默認(rèn)值為30%，這個百分比是對整組電池平均值的參考，雖然有一定偏差，但足夠找出整組電池中的故障電池，電池使用年限越長，百分比就越小，如表1所示。

表1

（2）測試類型。測試類型是設(shè)置測試的屬性類型，其中包括“V”“V+G”“V＞G”。V是指測試電壓；V+G是測試電壓和電導(dǎo)；V＞G是測試電壓和電導(dǎo)，但是需要進(jìn)行兩個循環(huán)測試，即第一次測試電壓和第二次測試電導(dǎo)。一般使用默認(rèn)的V+G，即每次測試電池的電導(dǎo)、電壓，一個測試循環(huán)完成操作。

以上步驟完成后可以開始電池測量，首先需將儀表靠近電池，測試其環(huán)境溫度以避免誤差，將探針接觸到電池電極，在此期間保持絕對靜止，當(dāng)探針接觸到電池的極柱時，探針指示燈熄滅，表示接觸無異常，等待儀表提示音確認(rèn)檢測情況是否有誤，儀表發(fā)出提示音時，表示單體電池測試完成，這時可以進(jìn)行其他電池的測試。待整組電池測量結(jié)束后可以實時查看該組電池的優(yōu)劣情況并導(dǎo)出分析，如圖4所示。

圖4 電導(dǎo)儀測試流程圖

圖4中（該流程圖不代表實際工作值），最后檢測報告顯示一組24塊電池中最高和最低單體電池的電導(dǎo)曲線分析圖，在測得的實際值和最初完好時的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行對比，如果差異大，就可以判定該電池需要更換了。

4 電導(dǎo)與電壓

電導(dǎo)已被證實與蓄電池容量具有關(guān)聯(lián)性，在不同區(qū)域以不同的方法得到應(yīng)用，日常維護(hù)中可以對電池的管理提出預(yù)判信息，而電池電壓和容量之間存在聯(lián)系，但只是非線性的。

圖5中顯示蓄電池電壓與容量缺乏相關(guān)性。圖中顯示第20塊單體電池出現(xiàn)嚴(yán)重老化，本身放電能力逐步下降，與電壓和電池組的其他單體電池對比，沒有明顯差異。因此，用電壓來預(yù)測電池容量，不能像電導(dǎo)那樣，能提供有效的數(shù)據(jù)，非線性是無法準(zhǔn)確的用公式把兩者聯(lián)系起來的，一般來說當(dāng)電池電壓明顯的低于額定電壓的時候，容量基本上就已經(jīng)接近零了。

圖5 蓄電池電壓與容量圖解

結(jié)束語

對電池的電導(dǎo)進(jìn)行日常維護(hù)測試，及時發(fā)現(xiàn)劣化電池并進(jìn)行處理，排除系統(tǒng)的故障隱患顯得尤為重要，本文論述如何通過電導(dǎo)來驗證蓄電池的健康狀態(tài)，證明其能準(zhǔn)確發(fā)現(xiàn)劣化落后電池，可以作為判斷蓄電池性能的重要指標(biāo)。隨著網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，蓄電池組的維保壓力將不斷加大，相信電導(dǎo)技術(shù)以其獨有的科學(xué)性和方便性，在未來必將成為電池測量技術(shù)的主流導(dǎo)向。