蓄电池使用和维护
指 南
美国ALBERCORP
阿尔伯科技有限公司
WWW.ALBER.COM.CN
内部资料 仅供参考
目 录
一概论1
二蓄电池的选择和规格1
三电池室的设计1
四验收及储存2
五安装3
六维护3
七维护上的差别4
八测试4
附录1一般维护的细节和项目6
附录2市场上最常见蓄电池性能一览表8
附录3用内阻预测电池的性能9
附录42V铅酸电池安时数与内阻对应表15
附录5中国电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程17
附录G:DL/T724-2000铅酸蓄电池特性测试大纲32
附录6:IEEE 推荐用于站用阀控铅酸(VRLA)蓄电池的维护测试和更换方法 36
附录6之目录38
1
一 概论
蓄电池是系统可靠性依赖的{zh1}环节也是系统可靠性最薄弱的环节很多重大事故的发生都起
源于蓄电池的失效只有重要系统才配备蓄电池后备电源系统虽然有的蓄电池从安装到指定退出运
行期限好象没问题实际情型可能是从未使用到该电池组放电一旦需要蓄电池供电而未能确认
蓄电池是否能供电那将会造成重大损失甚至是灾难性的所以对蓄电池的测试维护保养绝
对不能掉以轻心
二 蓄电池的选择和规格
要使蓄电池系统具有较高的可靠性首先要正确地选择蓄电池UPS与通讯用蓄电池在设计上就
存在不同有些蓄电池具有较好的循环特性而湿式电池的使用寿命要比VRLA电池的使用寿命长
在挑选电池时了解各种蓄电池在工艺间上和使用上的差异是非常必要的(附录2)中简要地指出了市
场上最常用蓄电池间性能上的差异
以下是对蓄电池间差异的大致说明
* 湿式蓄电池的可靠性要高于VRLA电池因此可以用在要求很高的环境中
* 如果是出于对空间的考虑而使用VRLA电池必须有两组以上的电池并联使用而且应计划在
3-4年(进口的5-6)间对其进行更换
* 如果电池的循环频率较高可考虑使用铅锑蓄电池
蓄电池规格在IEEE Std.485中有相应的说明,用户在确定了系统的循环寿命后,便可以很容易地选
定蓄电池的规格应该注意的是在选择适合使用蓄电池的过程中还要考虑下面的几个因素
1Kt - 温度修正因素使蓄电池能在预期的{zd1}温度环境中正常工作
2Kd - 设计余量因素使蓄电池可以对额外增加的负载进行补偿
3Ka- 老化因素使蓄电池能够满足它的使用寿命
三电池室的设计
电池室的布局及环境会很大程度地影响系统可靠性和使用寿命在设计时要考虑到以下几点
* 温度控制 高温会缩短蓄电池的使用寿命在92F度环境中蓄电池的使用寿命只能达到
额定寿命的一半低温又会使蓄电池的容量减小62 F环境下蓄电池要损失大约10%的容量
2
因此电池室的温度必须集中控制{zg}与{zd1}的温度差应小于5 F否则会使电池单体的浮充电
压不稳定
* 维护用通道 电池室内必须留有过道以供维护人员更换电池和进行清洁时使用如果没有
留出这个通道所有的养护工作都无法进行有的UPS的机柜被塞得很满确实很不应该由于实际上
已无法接触到蓄电池的极柱端子怎样才能做到经常性的测量蓄电池内阻如果想到VRLA电池会在
三个月或更短时间内出现性能下降人们就会对这种做法感到害怕了
* 安全性 安全方面要考虑的问题包括 盛酸容器清洁用工具和眼xx的摆放采光效果以
及方便出口不要采用高于两层的电池架
四验收及储存
用户必须按照正确的程序验收和储存蓄电池以确保安装和使用时的质量以下是三个最重要的
步骤
* 损坏检查 在蓄电池交货后要立即进行检查以便用户能对迅速掌握损坏或部件缺失的情
况因为如果反映问题的时间太迟不仅会加重损失而且向厂商或供货公司索赔也会很困难如果
湿式电池在运输过程中发生电解液流失而裸露的极板又得不到及时覆盖会导致这部分的极板因硫
化作用而{yj}损坏在完成上述检查已后才可进行安装完成安装后进行充电充满电后再浮充
72个小时然后作完整容量测试如果通过容量测试蓄电池验收才算完毕验收完毕后蓄电池必
须再充满电浮充72个小时后测其内阻作为以后判别其性能的基值如果内阻值都在平均值的
+5%则视为阻值匹配超过平均值5%的蓄电池{zh0}要求供应商更换因为内阻值相差太多的蓄电池
组寿命会受到影响
* 储存处应凉爽干燥 高温和较快的自放电率会使蓄电池的内耗增加
* 如果必须充电 如果蓄电池的储存时间已超过六个月用户还不对它们进行升压充电那么
多数的生产商所做的保证都将无法实现如果蓄电池的储存在高温92F°环境中这个时间将变为
三个月在现实当中没有妥善保存蓄电池的数量多得令人惊讶在前几年人们建立了大量的蜂窝
式通讯基站却没有人对蓄电池可以储存多久这个问题做跟踪了解结果有许多的蓄电池因储存得
太久而不能使用再加上无法对已经使用的那部分电池进行测试因此在发生情况之前没有人知
道有关站点内的情况
3
五安装
安装也是一个重要的步骤因为这项工作好坏会影响电池系统运行的可靠性多数的用户没有
意识到蓄电池的安装工作应该是由培训过的人员来完成许多蓄电池的损坏都是由于安装人员缺
乏经验所造成的在没有认识到这个问题的情况下甚至连一些xx的电器安装承包商也经常会犯类
似的错误
以下是安装过程中会经常出现的一些损坏情况
* 极柱密封发生泄露 这个问题的原因可能是在搬运电池时提拉极柱或者是安装电池间连
接器前单体的排列不整齐所致由于电池被拉进安装位置使电池间连接器处于绷紧状态从而使
极柱和密封件之间发生挤压极柱密封发生的泄露必然会导致电池间连接器发生腐蚀
* 外壳损坏 这是由于使用了未经认可的化学材料造成的有些人员为了电池安装上的便利
使用了油基润滑脂安装完毕后再使用成份不明化合物清洗蓄电池由于许多化合物会侵蚀壳体材
料因此造成了蓄电池外壳破裂和电解液的泄露
* 湿式电池的浮充电压 在搬运过程中会有部分的电解液外溢因此要补充一些纯水在这
种情况下电解液的比重产生了变化所以蓄电池的浮充电压也受到了一定的影响
* VRLA电池的失水 这是在使用时过度充电造成的许多用户不知道VRLA电池与湿式电池
充电特性有所不同错误的对VRLA电池使用湿式电池的充电方式
六维护
蓄电池的维护要求在IEEE文件450(开口式电池)和1188VRLA电池中有清楚的说明而且要
由熟练人员按照标准上的要求来执行任何严格执行IEEE标准的用户都会有一个可靠的后备电池
系统附录1列出一般维护的细节和项目
维护工作中所牵涉到的{zd0}问题就是人员安全尤其是UPS中的高压电池不甚了解欧姆定律的
不熟练人员是不能从事高压蓄电池方面工作的近几年来人身安全已经成为节约几个美金的牺牲
品许多新安装的UPS系统使用了未经隔离变压器这样会在电池串中每一个极柱端子上产生一个
对地的交流高压再加上实际上已知没有更多的空间去接近极柱端子因此UPS机柜内的安装工作是
极其危险的维护程序必须使用统一的数据测量和记录方法以便能对蓄电池做进一步的分析同时
又可以用这些数据找出存在的问题并且推测出应被替换的电池
有些蓄电池的使用者出于某种考虑将维护工作承包给一些想象上的专门公司不幸的是由于
这方面的业务没有许可证要求因此要挑选一个有资格的公司是很困难的而电池维护的项目合约决
4
不能由一个低水平的投标者获得因此在雇佣这些公司之前应对他们进行调查并了解他们经过
哪种的培训还要询问他们使用哪类设备以及会得出什么类型的报告最重要的是由什么人来分
析数据并确定适当的修正行动
令我们担心的另一个问题是那些将电池维护工作发包出去的用户他们错误地以为承包商会负
责到底有些水平较低的公司只能采集一些数据并且将这些数据展示给他们顾客不能给出任何的
分析和建议我们已经认识到多年所积累的数据价值借助于这些数据可以在用户没有得到任何故
障报告的情况下使系统存在的问题变得明显服务公司与用户间典型的错误沟通表现为服务公司
认为用户能够理解并解释他们的数据而用户又以为服务公司会在有问题时通知他们
七维护上的差别
前面提到的IEEE标准清楚地说明了每种蓄电池的特殊要求不过在维护上还是有一些具体的差
别
* VRLA电池比开口式蓄电池需要更多的维护
* VRLA电池会在没有更多迹象的情况下短时间内出现失效因此每季度都要以测量内阻的
形式对VRLA电池进行整体测试
* VRLA电池应每年做一次负载测试湿式电池应2年进行一次
* 开口式蓄电池需要定期加水典型的铅钙要每年加一次水
* 由于电解液的比重不同因此不同类型的蓄电池所要求的浮充电压也有差别
八测试
要想知道一个蓄电池系统是否能发挥作用只有用以下几种方法对它进行测试
* 容量测试 因为这是基于正规的理论所进行的测试而且能确定蓄电池在寿命周期中所处的
位置所以是最理想的方法新安装的系统必须将容量测试作为验收测试的一部分
* 掉电测试 这种方法是用实际的负载来测试蓄电池系统通过测试的结果可以计算出一个
客观准确的蓄电池容量建议在测试时尽可能地接近或满足时间要求注如果一个使用VRLA电
池的系统在加载后无法保持原来的电压应考虑对它做全面测试VRLA电池加入负载后出现局部
干涸属正常现象但是如果端子上的电压出现迅速下降则说明燃料已耗尽蓄电池已无法
支持系统的正常运作
5
* 测量内部欧姆电阻 就是测量蓄电池的内阻内阻是电池状态的{zj0}指示器这种测试方法
虽然没有负载测试那样{bfb}{jd1}但测量内阻至少能检测出95%以上有问题的蓄电池
在必要情况下负载测试是确定蓄电池性能的{zh0}办法但是进行测试所需的费用非常昂贵测
试内阻则是一个相对合理的折中方案根据这个方案 VRLA应在每各季度测量一次内阻而湿式蓄
电池至少每年测试一次内阻此外单纯地依靠测量电压来判断蓄电池的好坏是很不可取的
要想使蓄电池系统达到很高的可靠性应该从购买适用的蓄电池开始还要确保它们能被正确的
储存和安装并且按IEEE标准中的指引来维护和测试蓄电池配置一个{yj}安装的监示器将为系统
的可靠性提供{zd0}程度的保障
6
附录1
一般维护的细节和项目
一 日常检查内容
蓄电池每周应检查下列项目
1 xx表面尘埃需用不脱毛软布或其他类似材料
2 检查连接处有无松动发热和腐蚀现象及时清理作好防锈措施
3 电池壳体有无渗漏和变形
4 极柱安全阀周围是否有酸雾逸出密封阀控电池
5 电池液液位高度湿式开口电池及时补液
6 电池组浮充电压
7 每个单体浮充电压对低于2.18V时,应对该电池进行均衡充电
8 每天检查环境温度及时调整浮充电压{zh0}使用带有自动温度补偿的电源下表是环境温
度和浮充电压对应参考表准确数据参考电池生产商提供的数据
环境温度和浮充电压对应表
环境温度C 浮充电压V
0 ~ 9 2.29
10 ~ 19 2.26
20 ~ 29 2.23
30 ~ 39 2.20
二季检和年检
1 蓄电池内阻和单体模块之间连接电阻
对于密封阀控电池应每季度测一次内阻和连接电阻对于湿式开口电池应每半年测一次内阻
和连接电阻并测其电池液比重对阀控电池使用4年以上开口电池使用8年以上的应将测试周
7
期缩短一半对本次测量的阻值明显高于上一次或接近失效判定值接近基值1.25倍时时测试周
期应缩短为原来的一半或1/4
对于整组电池的内阻平均值接近达到或超过基值时应做整组完整容量测试或掉电测试对于
内阻接近达到或超过基值时应做该单体的充放电测试活化测试当单体内阻值超过基值50%
以上时应毫不犹豫地更换该电池对无条件作容量测试或活化测试时在系统安全条件许可下利
用系统作短时间半小时左又的充放电实验再次测量其内阻如超过失效限值则应更换该电池
如无条件作上述测试应立即更换内阻达到或超过失效值的单体更换电池时要考虑内阻匹配的原则
在更换电池数较多总数10%以上而未能找到内阻较好匹配的电池时应该考虑更换整组电池
2 容量测试
密封阀控电池至少每年湿式电池每两年要做一次完整容量测试或深度放电测试
对整组内阻平均值等于或超过失效限值时须做完整容量测试对单体的内阻等于或大于失效限
值时必要做单体容量及活化
8
附录2
市场上最常见蓄电池性能一览表
湿式电池 VRLA电池
纯铅
Plante
极 板
蓄电池
改进型
平面极
板铅锑
电 池
管式极
板铅锑
蓄电池
平板型极
板铅锑蓄
电池
平板型极
板低锑蓄
电池
圆型极
板铅蓄
电池
胶体型
电解液
吸收型
正常使
用寿命
年
25 25 22 20 20 20 30 5 10 20 5 10 20
可
靠性
高 高 高 高 高 高 高 低 低 中 低 低 中
循环
次数
600 600 1200 50 300 300 >300 50-400 50-400
温度
影响 92F
18-20
年
16-18
年
14-16
年
10年
12年 12年 30年 不能在这个温度下使用
维护
要求
低 低 高 低 高 中 低 高 高
安装空
间要求
以铅
钙电池
为基准
1.0-1.2 1.0-1.2 1.0-1.2 1.0 1.0 1.0 1.0-1.2 0.5 0.5
瞬间放
电率以铅
钙电池
为基准
.9-1.0 .9-1.0 .7-1.0 1.0 1.0-1.05 1.0-1.05 0.9 1.10-1.2 1.10-1.2
9
附录3
用内阻预测电池的性能原著: Glenn Alber
预测一个电池系统是否会实现它预定的后备支持作用或许不是电池用户所面临的主要挑战
在今天很少有电池用户对自己的备用电源系统有{jd1}的信心又有哪个UPS或电讯公司的操作管理
人员敢故意断开总的电源来测试一下他们的后备电源系统
自从使用了阀控铅酸电池VRLA后对于电池系统缺乏信心的人士又有相当的增加免维护的奇迹
以及承诺二十年的使用寿命使很多用户感到十分惊讶因为一般的电池在使用了3 - 4年后就会出现故
障几乎没有使用寿命超过六年的电池
测 试 方 法
以当今的技术水平人们不应对自己的电源系统xx失去信心使用测试设备和相应的程序能xx地
判断电池在紧急状态下的表现但是大多数电池用户认为进行这种类型的测试是既复杂又费钱的工作
负 载 测 试
对整串电池进行负载测试是验证电池性能最可靠的方法整个过程应由自动测试设备来进行测试设
备应能在匹配一般的可控负载的情况下对由于负载电流的作用而产生的所有电池单体的数据进行记录
通过这类负载测试可对电池系统进行{bfb} 的全面检查同时区分出电池或外部传导途径的各种问题
电 阻 测 试
一种新的测试手段即通过测量电池的内阻来确定电池的状态被证明是非常可靠的方法同时也是
负载测试的廉价补充或替代手段
由于电池的内阻与它本身容量有着密切联系因此可以在放电期间利用这个参数来预测电池的性能
电池的内阻与容量有着紧密的联系不过两者之间并非一般的线性关系目前虽然可以测量出电池的内阻
但是这个参数并不能直接用来指示电池的容量它只能是在电池性能已严重退化并将影响整个系统正常
使用时做为一个警告指示
通过对大量的各种类型电池的测试表明如果电池的内阻增至高于其基准值即电池在{zj0}状态下的
内阻值的25% 时这个电池将无法进行容量的测试
10
了解电池的内阻
要了解为什么内阻是电池状态的{zj0}标志清楚以下几点是很重要的
* 电池的内部结构模型
* 如何测量电池的内阻
* 电池的内阻会受什么参数影响
* 电池的什么问题可以被检测出来
电池的内部参数
电流在电池内部的传导包括了金属或欧姆路径以及电化学路径如图1所示
欧姆路径又包括了极柱汇流排板栅以及板栅与涂膏间的电阻电化学路径包括了涂膏电解质和
隔膜的电阻并联的极板与它们之间的介电物质构成电容CP电容的大小根据电池的设计情况而不同一
般是每100安时容量为1.3到1.7法拉由于目前使用的电池设备的频率范围很低因此电池的电感可以
忽略不计
进一步的研究等效电路可明显地观察到与RE电化学电阻做有效并连的容抗XC,由于较大的
电容所产生的阻抗掩盖了这部分传导路径所发生的变化而这个路径恰好包含了储存能量的涂膏和电解质
图1
由于内部电路的电阻对电池的容量或性能的影响所以必须测量这个重要的参数
11
如何进行测量
当前的测量仪器采用的是交流注入或瞬间负载测试直流测量两种方法使用交流注入的仪器如
测量阻抗或电导的仪表在测量时会对电池施加一个交流的测试信号然后再测出相应的电压和电流阻
抗的读数V/I会随频率而变化而容抗XC也会使电化学电阻RE变得更小
采用交流方式的仪器存在着易受充电器纹波电流和其它噪声源干扰的问题有些设备不能在线连接
充电器和负载并处于浮充状态对电池进行测试使用频率为60Hz或50Hz的交流测试电流更不可取
因为这是充电器纹波和噪声源的主要频率而在大型UPS电池组上出现大于30A的RMS纹波电流也不是稀
奇的事情
使用直流负载测试仪器来测量电阻方法是由电池组产生一个瞬间负载电流然后测出电池极柱上电
压的瞬间变化(图2)中描述了电池在接通一个负载后几秒钟内所发生的变化通过负载接通时的瞬间电
压降和断开负载时的瞬间电压恢复便可推导出相应的内阻
图
测量电阻的仪表如Albercorp的CELLCORDER会在负载断开前读取电流和电池电压然后再测量
电池的恢复电压{zh1}便可以很容易地得出电池的内阻即RCELL=V/I当今的A/D转换器能在有效地测
量直流参数的同时将流经电池的交流信号忽略掉因此这种类型的仪器甚至可在高噪声的环境下对电
池进行在线测试
影响电池内阻的参数
以下是影响电池内阻的最常见因素
腐蚀 由于汇流排和板栅遭到腐蚀造成了金属路径变窄而使电池的内阻增加
板栅蠕变 由于腐蚀及电池的老化产生的板栅蠕变会造成活性物质涂膏从板栅结构上松脱从而
导致连接上出现较高的电阻问题
12
硫化 由于部分活性材料变成硫化铅使涂膏的电阻增加
干涸 只有VRLA阀控铅酸电池才会出现这种情况{zh1}造成传导路径与邻近的板栅xx断开
制造 制造上的缺陷如铸铅及涂膏都会造成较高的金属电阻和容量的问题充电状态 在xx相
同的环境下用各种方式放掉电池20%的电量只会对电池的内阻产生非常小的影响在实际的测试中
以一个较低的速率放掉电池电量的20%观察到电池内阻只有不到3%的变化
温度 华氏102度的高温对电池内阻的影响很小小于2%低温会对内阻有一些影响不过在电解
质温度不低于华氏 65度的情况下温度电池内阻的影响是非常微弱的
能够检测的问题
差不多所有影响电池性能的问题都可以被检测出来这些问题被划分为金属和电化学问题图3图4
及图5中清楚地说明了这些问题对电池性能的影响 图
图3是典型的电池放电曲线请留意因为电池的内阻而造成的瞬间电压降电压指数下降及随后的恢
复过程中会出现骤然下落再逐渐回升的现象一但电压稳定下来后便可由前面提到的电化学作用进行
维持即通过活性材料与酸的反应来提供电能
图4是相同的电池以同样的放电速率进行测试的曲线但有一个是内部金属路径存在较高电阻的情况
假定汇流排与板栅间的铸铅不好或者一个六伏的模块内部相邻的电池间连接不好
13 图
从图上可以清楚地看到由于较高的电池内阻而导致容量的减小放电电流越高电池的内部电压降就
越高而电池的容量就越低
图5中的情况与图3一样但是电化学路径中存在问题涂膏电解质或隔膜有问题在这个图中也
可以看到由于储能物质的影响而导致电池容量的减少注意正是这个原因使电池的初始电压受到一些的
抑制
图
由于在充电时会发生爆炸因此金属电阻问题是{zd0}的潜在危险这类问题也会导致总线电压的瞬
间下降或xx中断造成系统在没有警告的情况下关闭
电化学问题会影响电池的容量同时也影响到了系统的工作时间涂膏和电解质的电阻只占全部内阻
很小部分的百分比说明了在它对总电阻产生影响之前这部分传导路径已发生了实际变化
幸运的是由于电池的老化涂膏和涂膏与板栅间的电阻也同时增加因此正常的老化问题可以轻易
的被检测出来
14
一般经验
现在Albercorp从测试设备用户处收集到许多的测试数据并将他们的发现做为报告发表出来 迄今
为止可以得出这样的结果即所有内阻高于基准值25%的电池将无法通过容量的测试这一观点已在各
种情况下得到确认测试结果也显示出湿式电池是整组出现一致的退化现象而VRLA 电池则存在着个体
间的差异对于一个使用了三到四年的旧电池串来说其电池的内阻值出现高于基准值0到{bfb}的现象也
是不奇怪的
如何将维护程序与内阻测量相配合
当测量到的内阻显示出电池的潜在容量问题时必须选择下面的一个选项来进行处理
1 无须进行进一步的测试便更换整串或某个电池
2 使用容量测试仪逐一测量电池然后按高于或低于80%容量做为更换电池的标准
3 对整串电池做容量测试同时将低于额定容量80%的电池更换掉注意如果在一串电池中有
两个以上的电池不能通过容量测试则要考虑更换整串电池
具体采用哪个选项要从经济性和系统的可靠性上考虑如果只考虑可靠性应采用选项3选项1
是最经济的方法尤其是对小型的应用系统和寿命较短的VRLA
特别推荐的内阻和容量测试
对所有新安装完的电池串进行容量测试做为电池系统验收测试的一部分
湿式电池要每年做一次内阻测试而VRLA则要每季度进行一次内阻测试
为正在使用的所有类型电池建立基准值{zh0}是在{bfb}容量下测出的内阻值Albercorp拥有一个基
准值数据库可以为用户提供相应的数据
如果电池的内阻高于基准值50%时更换所有的电池而不必做进一步的测试内阻高于基准值20%到
50%之间时要对所有的电池单体做容量测试
对于使用已超过12到15年的电池全部都要做容量测试并按下述方法处理
1 如果容量低于80%更换该电池
2 如果容量低于90%每年要测试一次
3 如果容量高于90%每三年测试一次
注所有插图均为原文所附
15
附录4
2V铅酸电池安时数与内阻微欧对应表
16
17
附录5
中华人民共和国电力行业标准
电力系统用蓄电池直流电源装置
运行与维护技术规程
DL/T 724-2000
Specification of operation and maintenance of battery DC power supply
Equipment for electric power system
1 范围
本标准规定了电力系统用蓄电池直流电源装置(包括蓄电池充电装置微机监控器)运行与维护的技
术要求和技术参数适用于电力系统各部门直流电源的运行和维护
2 引用标准
下列标准所包含的条文通过在本标准中引用而构成为本标准的条文本标准出版时所示的版本均
为有效所有标准都会被修订使用本标准的各方应控讨使用下列标准{zx1}版本的可能性
GB/T 2900.11-1988 蓄电池名词术语
GB/T 2900.33-993 电工术语 电力电子技术
DL/T 459-2000 电力系统直流电源柜订货技术条件
3 名词术语
名词术语除按引用标准GB/T 2900.11及GB/T 2900.33中的规定外再增补以下名词术语
3.1 初充电fist charge
新的蓄电池在交付使用前为xx达到荷电状态所进行的{dy}次充电初充电的工作程序应参照制造
厂家说明书进行
3.2 恒流充电constant voltage charge
充电电流在充电电压范围内维持在恒定值的充电
3.3 均衡充电equalizing charge
为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均匀现象使其恢复到规定的范围内而进行的充电
18
3.4 恒流限压充电constant-current limit voltage charge
先以恒流方式进行充电当蓄电池组端电压上升到限压值时充电装置自动转换为恒压充电至到充
电完毕
3.5 浮充电floating charge
在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载以恒压充电方式工作正常运行时充电装置在承
担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电以补偿电池的自放电使蓄电池组以满容量的状态处于备用
3.6 补充充电supplementary charge
蓄电池在存放中由于自放电容量逐渐减少甚至于损坏按厂家说明书需定期进行的充电
3.7 恒流放电constant-current discharge
蓄电池在放电过程中放电电流值始终保持恒定不变直放到规定的终止电压为止
3.8 容量试验蓄电池[cpacity testbattery]
新安装的蓄电池组,按规定的恒定电流进行充电将蓄电池充满容量后按规定的恒定电流进行放电
当其中一个蓄电池放至终止电压时为止按以下公式进行容量计算
C = I f t (Ah)
式中 C―― 蓄电池组容量Ah
If――恒定放电电流A;
t―― 放电时间h
3.9 核对性放电check discharge
在正常运行中的蓄电池组为了检验其实际容量将蓄电池组脱离运行以规定的放电电流进行恒流
放电只要其中一个单体蓄电池放到了规定的终止电压应停止放电按3.8条计算蓄电池组的实际容量
3.10 稳流精度stabilized current precision
交流输入电压在额定电压10%范围内变化输出电流在20%~{bfb}额定值的任一数值充电电压在
规定的调整范围内变化时其稳流精度按以下公式计算
IMIZ
I=
IZ
{bfb}
式中 I―― 稳流精度
IM―― 输出电流波动极限值
IZ―― 输出电流整定值
3.11 稳压精度stabilized voltage precision
交流输入电压在额定电压10%范围内变化负荷电流在0-{bfb}额定值变化时直流输出电压在调整
范围内的任一数值时其稳压精度按以下公式计算
19
UMUZ
U=
UZ
{bfb}
式中 U―― 稳压精度
UM―― 输出电压波动极限值
UZ―― 输出电压整定值
3.12 纹波系数ripple factor
充电装置输出的直流电压中脉动量峰值与谷值之差的一半与直流输出电压平均值之比按以下公
式计算
fg
=
2UP
{bfb}
式中 ―― 纹波系数
f―― 直流电压中的脉动峰值
g―― 直流电压中的脉动谷值
UP―― 直流电压平均值
3.13 效率efficiency
充电装置的交流额定输入功率与直流输出功率之比按以下公式计算
WD
=
WA
{bfb}
式中 ―― 效率;
WD――直流输出功率
WA――交流输入功率
3.14 三遥功能telemetrytelecontrlteleindicationfunctions
遥信功能遥测功能遥控功能的简称
3.15 均流及均流不平衡度equalizing current and unbalance
采用同型号同参数的高频开关电源模块整流器以N+1或N+2多块并联方式运行为使每一
个模块都能均匀地承担总的负荷电流称为均流模块间负荷电流的差异叫均流不平衡度按以下公式
计算
IIP
=
1N
{bfb}
20
式中 ――均流不平衡度
I―― 实测模块输出电流的极限值
IP―― N个工作模块输出电流的平均值
IN―― 模块的额电流值
3.16 电磁兼容electromagnetic compatibility
设备或系统在电磁环境中能正常工作并不对环境中的任何事物产生不允许的电磁骚扰的能力
3.17 严酷等级severity level
在抗扰性试验中规定的影响电磁量的值
3.18 共模电压common mode voltage
在每一导体和所规定的参照点之间往往是大地或机架出现的相量电压的平均值
3.19 差模电压differential mode voltage
在规定的一组有效导体中任意两导体之间的电压
3.20 蓄电池容量符号battery capacity symbol
C5――5h率额定容量Ah ;
C10――10h率额定容量Ah .
3.21 放电电流符号Discharge current symbol
I5――5h率放电电流数值C5/5A;
I10――10h率放电电流数值C10/10A
4 基本要求
4.1 本规程的基本目的
4.1.1 保证发电厂变电所中直流电源装置有良好的运行状态从而延长其使用年限
4.1.2 保证发电厂变电所中直流母线电压均在合格范围
4.1.3 保证发电厂变电所中蓄电池组有合格的放电容量
4.1.4 保证发电厂变电所中直流电源装置的供电可靠性
4.1.5 保证蓄电池运行维护人员的安全
发电厂变电所直流电源装置的专职工程师运行维护人员局厂科室工区分场等有关工程技
术人员均应熟悉和贯彻执行本规程的有关规定并制定出本单位直流电源装置现场的运行及维护条例
4.2 本规程适用于各发电厂和变电所使用的防酸隔爆铅酸蓄电池以下简称防酸蓄电池镉镍蓄电池
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阀控式密封铅酸蓄电池以下简称阀控蓄电池及其各种类型的充电装置
4.3 防酸蓄电池和大容量的阀控蓄电池应安装在专用蓄电池室内容量较小的镉镍蓄电池40Ah及以
下和阀控蓄电池300Ah及以下可安装在柜内直流电源柜可布置在控制室内也可布置在专用电源
室内
4.4 防酸蓄电池室的门应向外开套间内有自来水下水道和水池
4.5 防酸蓄电池室附近应有存放硫酸配件及调制电解液的专用工具的专用房间若入口处套间较大
也可利用此房间
4.6防酸蓄电池室的墙壁天花板门窗框通风罩通风管道内外侧金属结构支架及其他部分
均应涂上防酸漆蓄电池室的地面应铺设耐酸砖
4.7 防酸蓄电池室窗户应安装遮光玻璃或者涂有带色油漆的玻璃以免阳光直射在蓄电池上
4.8 防酸蓄电池室的照明应使用防爆灯并至少有一个接在事故照明母线上开关插座熔断器
应安装在蓄电池室外室内照明线应采用耐酸绝缘导线
4.9 防酸蓄电池室应安装抽风机抽风量的大小与充电电流和电池个数成正比由以下公式决定:
V=0.77IchN
式中 V――排风量m3/h
Ich――{zd0}充电电流值A
N――蓄电池组的电池个数
除了设置抽风系统外蓄电池室还应设置自然通风气道通风气道应是独立管道不可将通风气道引
入烟道或建筑物的总通风系统中
4.10防酸蓄电池室若安装暖风设备应设在蓄电池室外经风道向室内送风在室内只允许安装无接
缝的或焊接无汽水门的暖气设备取暖设备与蓄电池的距离应大于0.75m蓄电池室应有下水道地面要
有0.5%的排水坡度并应有泄水孔污水应进行中和或稀释后排放
4.11 蓄电池室的温度应经常保持在5~35之间并保持良限的通风和照明
4.12 抗压设防烈度大于或等于7度的地区蓄电池组应有抗震加固措施
4.13 不同类型的蓄电池不宜放在一个蓄电池室内
4.14 防酸蓄电池的维护宜备有下列仪表用具备品和资料
a) 仪表
测量电解液密度用的密度计
测量电解液温度用的温度计
测量蓄电池电压用的41/2数字万用表室外用温度计
测量直流电源中的自动装置控制板等用的示波器录波器真空毫伏表等
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b) 用具
充注电解液用的玻璃缸漏斗量杯搪瓷盆塑料桶注射器手电筒耐酸手套耐酸围裙
胶皮靴子等
c) 备品
化验合格的蒸馏水
密度为1.40g/cm3的稀硫酸
中和硫酸用的碳酸氢钠
防酸隔爆帽
适当数量的备用蓄电池
d) 资料
蓄电池直流电源装置运行日志
该蓄电池组制造厂家的技术资料型式试验报告
充电浮电装置的说明书和电气原理图
自动装置微机监控装置的使用说明书
投运前三次充放电循环蓄电池组端电压单体电池电压的记录运行中定期均衡充电定期核
对性放电的记录
4.15 镉镍蓄电池维护检修时所需要的仪表用具备品和资料与铅酸蓄电池维护检修基本相同只是
备品中备用的是3%~5%硼酸溶液咸性电解液的密度为1.200.01g/cm3
4.16 蓄电池组的绝缘电阻
a) 电压为220V的蓄电池组不小于200k
b) 电压为110V的蓄电池组不小于100k
c) 电压为48V的蓄电池组不小于50k
4.17 新安装的直流电源装置在投运前应进行交接验收试验
5 直流电源装置的基本参数技术指标交接验收运行监视
5.1 基本参数
5.1.1 额定输入交流电压38010%V22010%V502%Hz
5.1.2 直流标称电压220V110V48V
5.1.3 充电装置额定直流输出电流分别为51015203040506080100160200250
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315400A
5.1.4 蓄电池组选用额定容量为10Ah~3000Ah
5.2 技术指标
5.2.1 直流母线绝缘电阻应不小于10M绝缘强度应受工频2kV耐压1min
5.2.2 蓄电池组浮充电压稳定范围稳定范围电压值为90%~130%2V阀控式蓄电池为125%直流
标称电压
5.2.3 蓄电池组充电电压调整范围
电压调整范围为90%~125%2V铜酸式蓄电池90%~130%6V12V阀控式蓄电池90%~145%
镉镍蓄电池直流标称电压
5.2.4 恒流充电时充电电流调整范围为20%~{bfb}In
5.2.5 恒压运行时负荷电流调整范围为0~{bfb}In
5.2.6 恒流充电稳流精度范围
a) 磁放大型充电装置稳定精度应不大于2%~5%
b) 相控型充电装置稳定精度应不大于1%~2%
c) 高频开关模块型充电装置稳定精度应不大于0.5%~1%
5.2.7 恒压充电稳压精度范围
a) 磁放大型充电装置稳压精度应不大于1%~2%
b) 相控型充电装置稳压精度应不大于0.5%~1%
c) 高频开关模块型充电装置稳压精度应不大于0.1%~0.5%
5.2.8 直流母线纹波系数范围
a) 磁放大型充电装置纹波系数精度应不大于2%
b) 相控型充电装置纹波系数应不大于1%~2%
c) 高频开关模块型充电装置纹波系数应不大于0.2%~0.5%
5.2.9 噪声要求50dB(A)若装设有通风机时应不大于60dB(A)
5.2.10 直流电源装置中的自动化装置应具有电磁兼容的能力
5.2.11 充电装置返回交流电源侧的各次电流谐波应符合DL/T 4592000的要求
5.3 交接验收
直流电源装置当安装完毕后应作投运前的交接验收试验运行接收单位应派人参加试验所试项
目应达到技术要求后才能投入试运行在72h试运行中若一切正常接收单位方可签字接收交接验收试
验及要求如下
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5.3.1 绝缘监察及信号报警试验
a) 直流电源装置在空载运行时额定电压为220V用25k电阻额定电压为110V用7k电
阻额定电压为48V用1.7k电阻分别使直流母线接地应发出声光报警
b) 直流母线电压低于或高于整定值时应发出低压或过压信号及声光报警
c) 充电装置的输出电流为额定电流的105%~110%时应具有限流保护功能
d) 若装有微机型绝缘监察仪的直流电源装置任何一支路的绝缘状态或接地都能监测显示和报
警
e) 远方信号的显示监测及报警应正常
5.3.2 耐压及绝缘试验
a) 在作耐压试验之前应将电子仪表自动装置从直流母线上脱离开用工频2kV对直流母线
及各支路耐压1min应不闪络不击穿
b) 直流电源装置的直流母线及各支路用1000V摇表测量绝缘电阻应不小于10M
5.3.3 蓄电池组容量试验
不同的蓄电池各类具有不同的充电率和放电率
a) 防酸蓄电池组容量试验
防酸蓄电池组的恒流充电电流及恒流放电电流均为I10其中一个单体蓄电池放电终止电压到1.8V
时应停止放电在三次充放电循环之内若达不到额定容量值的{bfb}此组蓄电池为不合格
b) 镉镍蓄电池组容量试验
镉镍蓄电池组的恒流充电电流和恒流放电电流均为I5其中一个单体蓄电池放电终止电压到1V
时应停止放电在三次充放电循环之内若达不到额定容量值的{bfb}此组蓄电池为不合格
c) 阀控蓄电池组容量试验
阀控蓄电池组的恒流限压充电电流和恒流放电电流均为I10额定电压为2V的蓄电池放电终止
电压为1.8V额定电压为6V的组合式电池放电终止电压为5.25V额定电压为12V的组合蓄电池
放电终止电压为10.5V只要其中一个蓄电池放到了终止电压应停止放电在三次充放电循环之内
若达不到额定容量值的{bfb}此组蓄电池为不合格
d) 防酸蓄电池镉镍蓄电池在充放电后应测电解液的密度并符合技术要求
5.3.4 充电装置稳流精度范围见5.2.6规定
5.3.5充电装置稳压精度范围见5.2.7规定
5.3.6充电装置纹波系数范围见5.2.8规定
5.3.7直流母线连续供电试验
交流电源突然中断直流母线应连续供电电压波动不应大于额定电压的10%
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5.3.8 微机控制自动转换程序试验
a) 阀控蓄电池的充电程序恒流恒压浮充
根据蓄电池不同种类确定不同的充电率进行恒流充电蓄电池组端电压达到某一整定值时微
机将控制充电装置自动转为恒压充电当充电电流逐渐减小到某一整定值时微机将控制充电装置自
动转为浮充电运行
b) 阀控蓄电池的补充充电程序
微机将按所整定的时间个月或者个月控制充电装置自动地进行恒流充电恒压充电浮
充电并进入正常运行始终保证蓄电池组具有额定容量交流电源中断蓄电池组将无时间间断地向
直流母线供电交流电源恢复送电时充电装置将进入恒流充电再进入恒压充电和浮充电并转入
正常运行
c) 三遥功能
控制中心通过遥信遥测遥控接口RS485422232去了解和控制远方变电所中正在运行
的直流电源装置
遥信内容直流母线电压过高或过低信号直流母线接地信号充电装置故障等信号
遥测内容直流母线电压及电流值蓄电池组电压值充电电流值等参数
遥控内容直流电源装置的开机停机充电装置的切换
5.3.9 验收单位应取得资料
a) 安装使用说明书设备出厂试验报告装箱清单自动装置说明书蓄电池充电记录及曲线
b) 蓄电池组在投运前交接试验及各项参数测试报告
c) 电气原理接线图和二次接线图
d) 双方签字的交接验收报告
5.4 运行监视
5.4.1绝缘状态监视
运行中的直流母线对地绝缘电阻值应不小于10M值班员每天应检查正母线和负母线对地的绝缘
值若有接地现象应立即寻找和处理
5.4.2 电压及电流监视
值班员对运行中的直流电源装置主要监视交流输入电压值充电装置输出的电压值和电流值蓄电
池组电压值直流母线电压值浮充电流值及绝缘电压值等是否正常
5.4.3 信号报警监视
值班员每日应对直流电源装置上的各种信号灯声响报警装置进行检查
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5.4.4 自动装置监视
a) 检查自动调压装置是否工作正常若不正常启动手动调压装置退出自动调压装置通知检
修人员修复
b) 检查微机监控器工作状态是否正常若不正常应退出运行通知检修人员调试修复微机监控
器退出运行后直流电源装置仍能正常工作运行参数由值班员进行调整
5.4.5 直流断路器及熔断器监视
a) 在运行中若直流断路器动作跳闸或者熔断器熔断应发出报警信号运行人员应尽快找出事
故点分析出事故原因立即进行处理和恢复运行
b) 若需更换直流断路器或熔断器时应按图纸设计的产品型号额定电压值和额定电流值运选用
6 蓄电池运行及维护
6.1 防酸蓄电池组的运行及维护
6.1.1 防酸蓄电池组扔运行方式及监视
a) 防酸蓄电池组在正常运行中均以浮充方式运行浮充电压值一控制为2.15~2.17VNN
为电池个数GFD防酸蓄电池组浮充电压值可控制到2.23VN
b) 防酸蓄电池组在正常运行中主要监视端电压值每只单体蓄电池的电压值蓄电池液面的高度
电解液的比重蓄电池内部的温度蓄电池室的温度浮充电流值的大小
6.1.2 防酸蓄电池组的充电方式
a) 初充电
按制造厂家的使用说明书进行初充电
b) 浮充电
防酸蓄电池组完成初充电后以浮充电的方式投入正常运行浮充电流的大小根据具体使用说
明书的数据整定使蓄电池组保持额定容量
c) 均衡充电
防酸蓄电池组在长期浮充电运行中个别蓄电池落后电解液密度下降电压偏低采用均衡充
电方法可使蓄电池xx硫化恢复到良好的运行状态
均衡充电的程序先用I10电流对蓄电池组进行恒流充电当蓄电池组端电压上升到2.30~2.33
VN将自动或手动转为恒压充电充电电流减小到0.1 I10时可认为蓄电池组已被充满容量并自
动或手动转为浮充电方式运行
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6.1.3核对性放电
长期浮充电方式运行的防酸蓄电池极板表面将逐渐生产硫酸铅结晶体一般称之为硫化堵塞
极板的微孔阻碍电解液的渗透从而增大了蓄电池的内电阻降低了极板中活性物质的作用蓄电池容
量大为下降核对性放电可使蓄电池得到活化容量得到恢复使用寿命延长确保发电厂和变电站的
安全运行
核对性放电程序如下
a) 一组防酸蓄电池
发电厂或变电所只有一组蓄电池组不能退出运行也不能作全核对性放电只允许用I10电流放出其
额定容量的50%在放电过程中单体蓄电池电压还不能低于1.9V放电后应立即用I10电流进行恒流
充电当蓄电池组电压达到2.30~2.33VN时转为恒压充电当充电电流下降到0.1 I10电流时应转
为浮充电运行反复几次上述放电方式后可认为蓄电池组得到了活化容量得到了恢复
b) 两组防酸蓄电池
发电厂或变电所若具有两组蓄电池则一组运行另一组断开负荷进行全核对性放电放电电流
为I10恒流当单体电压为电压1.8V时停止放电放电过程中记下蓄电池组的端电压每个蓄电池端
电压电解液密度若蓄电池组{dy}次核对性放电就放出了额定容量不再放电充满容量后便可投入
运行若放充三次均达不到额定容量的80%可判此组蓄电池使用年限已到并安排更换
c) 防酸蓄电池核对性放电周期
新安装或大修中更换过电解液的防酸蓄电池组第1年每个月进行一次核对性放电运行1年以
后的防酸蓄电池组1~2年进行一次核对性放电
6.1.4 运行维护
a) 对防酸蓄电池组值班员每日应进行巡视主要检查每只蓄电池的液面高度看有无漏液若液面
低于下线应补充蒸馏水调整电解液的比重在合格范围内
b) 防酸蓄电池单体电压和电解液比重的测量发电厂两周测量一次变电所每月测量一次按记录表
填好测量记录并记下环境温度
c) 个别落后的防酸蓄电池应通过均衡充电方法进行处理不允许长时间保留在蓄电池组中运行若
处理无效应更换
6.1.5 防酸蓄电池故障及处理
a) 防酸蓄电池内部极板短路或断路应更换蓄电池
b) 长期浮充电运行中的防酸蓄电池极板表面逐渐产生白色的硫酸铅结晶体通常称之为硫化
处理方法将蓄电池组退出运行先用I10电流进行恒流充电当单体电压上升为2.5V时停充05.h再
用0.5 I10电流电至冒大气时后又停0.5h后再继续充电直到电解液沸腾单体电压上升到2.7~2.8V
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停止充电