蓄电池管理与维护中应注意的问题
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2013-12-17 00:00:00
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蓄电池组配备得是否合理和如何正确使用维护，最终决定着UPS供电系统不停电功能 的发挥。用户需要熟悉电池的特性、规格以及容量配置的方法，特别是要掌握正确的使用和 维护方法，这对延长电池寿命和确保UPS系统的不停电功能是至关重要的。当前UPS设备 使用的蓄电池主要是阀控式铅酸蓄电池（VRLA)，在UPS设备的故障中，与蓄电池有关的 原因占30%以上。在这些故障中，有一部分是蓄电池本身的质量问题，但更多的是使用和 维护不当造成的。
1.电池质量与使用中的常见问题
电池本身存在质量问题或者因为使用不当，都会使电池的实际容量下降、内阻增大，甚 至会发生严重事故，危及UPS的正常运行和不停电供电功能的正常发挥Q下面简要说明蓄 电池的几种常见故障的具体表现。
1)电池失水
电池是在“贫液”状态下工作的，其电解液完全储存在电极和多孔的隔膜之中。一旦 电池失水，其容量就要下降。当水量损失达到3. 5ml/Ah时，电池容量会降至初始容量的 75%以下，当水损失达25%时，电池寿命就会终止。
控制电池使用环境温度、电池的充电电流及充电电压、采用整体阀结构并选择合理的开 闭阀压力、采用无铺板栅合金技术降低析氢过电位、提高密封反应效率等措施对防止电池失 水是有效的。
2)电池槽变形
一旦电池壳体变形，就会使极板靠得不紧，电解液也就不能充分发挥作用，使电池内阻 增大、放电容量减小。电池槽变形的原因主要是电池内部温度过高。在使用过程中应控制电 池使用环境温度，控制电池的充电电流及充电电压，防止电池过充；同时，采用超强ABS 材料和设计合理的装配压力也很重要。
3)电池漏液
电池极柱旁出现爬酸现象将会使连接线受到腐蚀，或增加极柱与连接条的接触电阻，严 重时还会影响供电系统的其他设备。电池漏液现象主要是由电池设计和制造水平较低或原材 料使用不当引起的。为了防止电池漏液现象的发生，应在生产工艺中改进极柱密封技术，采
用优质极柱密封胶和ABS槽盖热封技术。
4)电池容量不足
由于电池质量较差，虽然其初始容量可以达到设计额定值，但用了不久，容量就显著下 降，没有到规定的使用期，其容量已降至额定值的80%以下。造成电池容量不足的原因很 多。其中，电池本身质量的原因有：
(1)正板栅腐蚀变形或断裂；
(2)电池原材料配置不当或不合格；
(3)生产工艺条件控制不严；
(4)正极活性物质软化脱落。
电池的使用条件和环境温度等因素有：
(1)放电率过大；
(2)环境温度过低；
(3)环境温度高使寿命降低；
(4)长期存储老化；
(5)充电参数设置不当。
为了防止电池容量下降，除了要正确使用与维护之外，当前技术先进的电池生产厂家已 经开始采用4BS铅膏技术和无锑板栅合金技术。4BS铅膏技术可以有效防止电池发生早期容 量下降，而无锑板栅合金技术可以改善板栅与活性物质之间的界面结构，提高电池的充电接 受能力。
5) 电池浮充电压均匀性差
在正常情况下单块电池的浮充电压与整组电池的平均值之差应大于50mV。造成浮充电 压均匀性差这一现象的主要原因是生产工艺问题。为了提高电池浮充电压均匀性，在生产过 程中应严格控制每道工序的偏差。
6) 热失控
电池使用维护不当，致使恒压充电期间出现一种临界状态，此时电池的充电电流及温度 会发生一种积累性的相互增强的作用，轻者会使电池槽变形、缩短电池寿命，重者还会殃及 整个电源系统的安全。
造成热失控的原因是多方面的：
(1)电池内部发生气体复合反应（这本身就是热反应）使得电池温度升高，进而使浮 充电流增加，析气速度加快，复合反应加剧。
(2)电池本身是“贫液”式和紧装配结构设计，使电池内部散热困难。
(3)浮充电压或充电末期电压太高。
(4)电池环境温度过高，在较高温度下，温度每升高1T,单块电池电压下降约3mV， 浮充电流相应增加，使电池温度进一步升
7)排气阀失效
排气阀有故障时其开阀压力就会发生变化，开阀压力增大时会引起电池槽变形，开阀压 力变小时失水量就大，长此下去，会给电池组的均匀性带来不良影响。排气阀失效的主要原 因是生产用料和生产工艺问题。
2.蓄电池的安装与维护
根据UPS的容量范围和后备时间，电池的安装有三种情况，如图4. 54所示。
(1)密封型，安装在UPS机柜内；
(2)密封型，安装在1〜3个电池柜内；
(3)非密封或密封型，安装在专门的电池架上。
为保证电池的良好使用，应在安装和使用初期、使用一段时间后和使用过程中，以及使 用后期这三个阶段做好维护工作。
1)安装和使用初期的维护工作重点
(1)及时安装投入使用，避免长期存储和人为故障。
(2)连接可靠，不得出现虚接、压降过大等问题，记录开路电压。
(3)开通需均充补充电，以弥补运输和存储周期带来的容量损失。
(4)认真做好首次容量检查，测量实际容量值，放电参数尽可能靠近10h率，并保证结 束后完全充满。
(5)容量检査时，同时检查端子压降、单体温度、排气阀是否可靠。
(6)设定好和蓄电池相关的开关电源参数，做好详细维护记录。
2)使用一段时间后（一个月至三个月之间）的维护工作重点
(1)连接是否可靠。
(2)浮充电压的一致性，检査有无落后电池。
(3)设定参数有无漂移，是否稳定，特别是电池充电电压值和充电电流值必须稳定 可靠。
(4)检查单体电池有无泄漏、反极。
(5)检查排气阀工作是否正常（常闭或常开）。
3)使用过程中及使用后期的维护工作重点
(1)系统连接检査。
(2)做好安全隐患的排除，如可能泄漏的部位，端子、排气阀、壳盖间的密封检查。
(3)设置参数和实际参数的校对。
(4)浮充电压与浮充电流的检查及调整。
(5)检查房间通风换气情况，将酸雾排出。
(6)做好定期容量检査，使用前三年，容量检查时放电50%即可。三年后每年做全容 量检査，同时检査内阻是否增大。
蓄电池与其他产品一样，使用中也会出现问题。故障出现后，需要结合故障产生的原因 确定问题的处理方式，表4. 14列出了 VRLA蓄电池的常见故障、问题及原因分析。
表4.14电池常见故障，问题及原因分析
故障类型 故障现象 故障发生原因 责任归属
单体电池容量 不足 电池电压低于1.8 V/ceU (通 常只有0〜1.5V/Cell) 电池连接松动 电池性能不一 用户使用、维护不当 电池制造质量较差
整组电池容量 不足 电池组不能满足放电时间需求 (1) 浮充电压长期低于要求的范围， 电池长年亏电
(2)长期停止充电
(3)循环使用的电池再充电不足
(4)放电到终止电压后仍继续放电， 放电后又不及时充电或充电不足
(5)电池存储期过长
(6)单体电池容量不足 用户使用、维护不当 电池制造质量较差
电池过充电 (1) 电池外壳鼓胀，明显变形
(2)电池容量变小（电液趋 于干枯）
(3)严重者端极柱基部渗酸
(4)一组电池中电压参差不齐 (1) 浮充电压超过规定值
(2)环境温度高于451，但浮充电 压未按要求进行缩减
(3)充电器失控或误调，造成充电 电流超过规定值，且时间较长 用户使用、维护不当
短路
(1)电池端电压为0
(2)一组电池中，只一格电 池电压低于2V,
(3)单元格电池经均衡充 电，电压仍达不到额定电压2V, 且短路的一个单元格发热严重 (1) 隔板破损或穿透
(2)有铅粒落人电池内部 工厂制造不良
电池渗漏电液
(1)由池壳或由池盖因撞击 摔打而破裂
(2)电池的极柱阀帽渗漏
(3)电池壳与盖封合处漏酸
(4)电池壳底座漏液
(1)运输、安装或其他意外造成撞击
(2)大电流充电造成外壳变形，渗漏
(3)外观完好情况下极柱阀帽渗漏
(4)极柱扭曲。撞击造成极柱渗漏
(5)热封或黏合壳盖不牢固
(6)电池壳注塑口质量控制不好 用户充电问题 制造质量较差 用户操作不当
外观破损 极柱断裂或电池外表损伤严重 接线不当，扭断或运输搬运撞断极柱 或造成电池外观破损 用户造成
气阀故障
(1)电池中某单元格外壳严 重鼓胀甚至造成胀破了外壳
(2)电池在存放一段时间 (2〜6个月）后某电池的开路 电压或闭路电压明显比其他电池 低，将电池上盖片打开时其中的 一个或两个阀帽的顶面中心部位 无凹陷（正常应有凹陷）现出 阀帽与阀座在顶面的接触部位发生了 异常的黏结造成电池不能向外排气 制造质量较差。
