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电信用VRLA电池的检测研究——朱全印、胡京燕

2/14/2005来源:通信电源人气:13981

电信用VRLA电池的检测研究——朱全印、胡京燕 摘 要 本文分析了电信部门使用VRLA电池的实际情况,实验探讨了几种检测手段,提出了比 较可靠的检测方法。 关键词 VRLA电池 浮充电 电导 BSS系统 遥测 阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)于199O年在电信部门投入实际运行,由于其无污染、少维护 等特点,目前已全面取代了传统电池。但近几年各地厂商纷起,VRLA电池质量参差不齐,而早期 运行的电池也已接近寿命终期,因此电信部门迫切需要找到检测VRLA电池的合适方法。IVRLA电 池的运行及影响因素 VRLA电池最初被认为是免维护的,同时安装地大都是原传统电池的安装房,运行参数也习惯 地沿用敞口电池的指标。我们在1998年7~12月对广东省邮电系统VRLA电池的普查中发现,影响 电池运行的因素主要有: ①电池选型配组; ②串并联方式; ③安装时连接电缆与螺钉的松紧; ④调试时浮充电压值与均充电压值的设定; ⑤电池外环境,如温度、通风、电池有无过放过充; ⑤充电机纹波系数大小,是否有均充功能。 上述现象在85%的局站都不同程度地存在,也是造成VRLA电池单体之间容量衰减不齐的原 因。 传统铅酸电池由于是敞口式,富电液,可以通过调节硫酸比重来检测及调节各单体电池性能。VR LA电池只能通过均充电来调节整组电池中个别滞后的单体,补充运行中浮充电的不足。对于运行 中VRLA电池的充电程度、剩余容量、各单体之间容量差异,则不能直接测量,而这又是电信部门 急需了解和掌握的。 2 检测方法实验分析 2.1容量放电法 容量检测是电池在线或离线的情况下,以I10 电流对假负荷进行放电,当有一只电池端电压 先降至终止电压值时停止放电,电池组的容量就以该电池的容量为代表。电池应每两年做一次容 量试验,使用五年后宜每年一次,除此之外,应每年以实际负荷做一次核对性放电试验,放出电 池额定容量的3O%~4O%,通过积累数据,描绘每年的放电曲线,经过比较和分析来判定运行中 电池的容量。 容量试验是检测电池容量最直接、最可靠的方法,同时无论是在线还是离线进行检测,都必 须设置备用电源作为防范措施,以保证通信安全。但是,容量试验因为电池组数多,放电时间长, 放电后又要及时进行充电,所需的人力和电能消耗很大,对电池本身也有一定的损耗。同时操作 过程中,在脱开和连接电池及假负载时,由于电位差的存在使得操作带有危险性。 2.2电池巡检法 在放电状态下对蓄电池组的各只电池的端电压进行巡回检测,找出端电压下降最快的一只, 将其确认为落后电池,再对此电池进行在线放电,检测其容量,即代表该组电池的容量。在线测 试电池的技术,是认为电池的浮充电流一般为3~5mA/Ah,相对于电池的十小时率电流而言是很小 的,其误差在5%以内。这种方法方便易行,但不能全面反映电池组每个单体情况。 2.3电池温度测量法 除去电化学反应的吸热和放热外,由于电池其内阻的存在,使得电池在充放电过程中,当有 电流经过时,电池内部会产生热,这部分热量会引起电池的温度发生变化。在同样电流的条件下, 电池内阻不同,电池内部产生的热量不同,电池的温度就不同。电池温度测量是在电池负极柱根 部安置温度传感器,通过测量在线电池的温度,找出温度异常的电池。这实际上是将电池的阻值 通过温度间接地反映出来,避免了因接触电阻而造成的误差。研究表明:无论是恒流放电,或限 压恒流充电,或浮充状态,荷电量最小的电池温度为最高。该方法因其测试简便和测试结果的直 观性受到一定的重视。 2.4电导测量法 电导测量是向蓄电池两端加一个已知频率和振幅的交流电压信号,测量出与电压同相位的交 流电流值,其交流电流分量与交流电压的比值即为电池的电导。电导是频率的函数,不同的测试 频率下有不同的电导值,在低频率下,电池电导与电池容量相关性很好,一般测量频率在2O~ 3OHz 之间,对大容量电池,频率要低于10Hz。电池的容量越小,电池电阻越大,电导值越小。电导测 量需通过放电来记录电池的电导随其容量变化的曲线,根据电池厂家提供出厂电池的电导与放电 的数据,以及电信部门日常定时检测运行中电池的电导值,对照电导与容量的曲线查出电池实际 容量。我们自1993年8月采用美国Midtron电导仪测试电池开路状态下电导与容量的数据,自1995 年起又采用Celltron PLUS电导仪,测试了 11个品种VRLA电池在浮充状态和放电状态下电导与容 量的2万多组数据,结果发现电导法能准确查出失效电池。 2.5 BSS检叙原统 检测VRLA电池还有内阻法、放电曲线法、中点法及交流阻抗法等,它们或多或少地存在一些 缺点,包括电导法也受到接触电阻和交流杂散电流的干扰。因此,我们与美国Hawber公司合作开 发出BSS检测系统,通过采集每个单体电池的浮充电压、充放电流、电池温度以及电导值等数据, 由电脑分析处理后再对比出当时电池的性能状态。这个系统自1997年8月份运行以来,在查出滞后 或失效电池方面准确性达100%,对比容量状态可靠度达96%。该系统目前已在澳大利亚9O%的 邮局使用。 3 结论 (1)正确使用VRLA电池。遵照电池厂家提供的技术要求,设定电池的浮充均充值,防止电池 组中滞后电池的产生,消除电池检测的干扰因素。 (2) VRLA电池可检测。借助计算机辅助技术,综合监测电池组中每个单体电池的电压、电 流、 电导等数据,随时掌握电池性能状态,并结合交换机等设计做到遥测、遥控。