OPzV系列蓄電池的運(yùn)行維護(hù)研究

劉志虎，郭政，紀(jì)永斌

(中核蘭州鈾濃縮有限公司第一車間，蘭州730065)

OPzV系列蓄電池的運(yùn)行維護(hù)研究

劉志虎，郭政，紀(jì)永斌

(中核蘭州鈾濃縮有限公司第一車間，蘭州730065)

針對(duì)不間斷電源系統(tǒng)OPzV蓄電池的運(yùn)行維護(hù)開展研究工作。根據(jù)目前存在的浮充運(yùn)行，僅對(duì)清潔和電壓檢測(cè)的簡(jiǎn)單維護(hù)提出問題，依據(jù)OPzV蓄電池的特點(diǎn)，提出控制蓄電池運(yùn)行電壓，實(shí)施均衡充電，進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量、容量測(cè)試，從而優(yōu)化運(yùn)行方式。通過定制選購(gòu)切合現(xiàn)場(chǎng)的儀器設(shè)備，達(dá)到規(guī)范運(yùn)行維護(hù)方法，掌握蓄電池運(yùn)行狀態(tài)，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命的目的。

OPzV；維護(hù)；管理；容量測(cè)試

【DOI】10.13616/j.cnki.gcjsysj.2016.08.047

1 引言

不間斷電源系統(tǒng)作為正常電源的后備電源在系統(tǒng)中具有十分重要的作用。

中核蘭州鈾濃縮有限公司4個(gè)不間斷電源系統(tǒng)使用0PzV蓄電池，0PzV是德語“0rtsfeste Panzerplatten Verschlossen”的縮寫，0PzV蓄電池是固定型閥控密封式膠體鉛酸蓄電池的簡(jiǎn)寫。

0PzV蓄電池，不同于普通鉛酸蓄電池，因認(rèn)識(shí)不足，存在維護(hù)不足、無法掌握蓄電池容量等問題，為了更好地對(duì)蓄電池進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，針對(duì)膠體蓄電池運(yùn)行維護(hù)展開研究。

2 蓄電池的應(yīng)用情況

4個(gè)不間斷電源系統(tǒng)一期生產(chǎn)系統(tǒng)為沈陽(yáng)東北蓄電池股份有限公司生產(chǎn)的0PzV 2V 2500Ah型蓄電池。二期生產(chǎn)系統(tǒng)為沈陽(yáng)東北蓄電池股份有限公司生產(chǎn)的0PzV 2V 1200Ah型蓄電池。三期生產(chǎn)系統(tǒng)為德國(guó)荷貝克電源系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的12 0PzV1200型蓄電池。四期生產(chǎn)系統(tǒng)為德國(guó)荷貝克電源系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的20 0PzV2500型蓄電池。4個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)共有電池18組，3284節(jié)。

3 OPzV蓄電池的原理和特點(diǎn)

3.1 OPzV蓄電池的原理

0PzV蓄電池的充放電反應(yīng)式與普通鉛酸蓄電池是一樣的，它與普通鉛酸蓄電池的區(qū)別在于它的免維護(hù)及長(zhǎng)壽命通過對(duì)反應(yīng)的控制實(shí)現(xiàn)。

3.2 OPzV蓄電池的主要特點(diǎn)

1）電解質(zhì)

采用德國(guó)氣相二氧化硅制作，電解質(zhì)在成品電池中呈凝膠狀態(tài)、不流動(dòng)，呈三維多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)時(shí)效后存在許多細(xì)小裂縫（氣體通道），同時(shí)衍生了直徑由0.1～1mm的微孔系統(tǒng)。受到強(qiáng)大的毛細(xì)現(xiàn)象的牽制，電解液被鎖定于微孔系統(tǒng)，所以無漏液及電解液分層現(xiàn)象。蓄電池內(nèi)水的分解和再循環(huán)是閉合回路，理論上電池不失水。電解質(zhì)時(shí)效圖如圖1所示。

圖1 OPzV蓄電池的電解質(zhì)時(shí)效圖

2）極板

正極板采用管式極板，將電池的正極用管子套住，并灌入活性物質(zhì)?？捎行У胤乐够钗镔|(zhì)脫落，耐腐蝕性能好，使用壽命長(zhǎng)。負(fù)極板為涂膏式極板，特殊的板柵結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高了活物質(zhì)的利用率和大電流放電能力，充電接受能力強(qiáng)。

3）安全閥

單向排氣閥，合適的開閉閥壓力，減少了水的損失，可避免蓄電池外殼膨脹、破裂和電解液干涸現(xiàn)象。

隔板：采用專用微孔PVC-Si02隔板，其隔板孔率大，電阻低，對(duì)酸液呈惰性，能有效地將正、負(fù)極板分隔。分隔板表面帶微孔，允許氧氣從中遷移，以進(jìn)行氧循環(huán)中和反應(yīng)。

4 OPzV蓄電池運(yùn)行維護(hù)現(xiàn)狀

每月檢查一次蓄電池組總的浮充電壓，如和標(biāo)準(zhǔn)有出入及時(shí)調(diào)整。

每月檢查一次蓄電池的單體浮充電壓，并記錄。

每月使用紅外線測(cè)溫儀檢查一次蓄電池的表面溫度，并記錄。

每年檢查一次連接部位是否有松動(dòng)現(xiàn)象，并及時(shí)緊固。

定期檢查殼體有無破損，安全閥是否卡裝到位，電解液有無滲漏。

定期進(jìn)行清潔工作，保持蓄電池清潔。

5 存在的問題及對(duì)策

5.1 未對(duì)電池定期均充

電池長(zhǎng)期運(yùn)行在浮充狀態(tài)，由于各單體電池特性存在離散性及其他原因，單體電池浮充電壓逐漸形成偏差。這種偏差導(dǎo)致落后電池負(fù)極板不同程度的硫酸鹽化，從而影響整組電池的放電能力。

解決辦法：定期對(duì)蓄電池組實(shí)施均衡充電。

5.2 未對(duì)電池進(jìn)行容量檢驗(yàn)

蓄電池應(yīng)每3年進(jìn)行一次10h率容量檢驗(yàn)，使用6年后每年檢驗(yàn)一次，若蓄電池組實(shí)放容量低于額定容量的80%，則認(rèn)為蓄電池組壽命終止。

由于該公司沒有容量檢驗(yàn)的放電設(shè)備，無法對(duì)蓄電池組進(jìn)行放電，無法準(zhǔn)確掌握蓄電池容量狀態(tài)。

解決辦法：購(gòu)置放電設(shè)備，對(duì)蓄電池進(jìn)行容量檢測(cè)。

5.3 未對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量

電池內(nèi)阻由歐姆電阻、極化電阻等構(gòu)成，蓄電池的內(nèi)阻是指蓄電池在工作時(shí)，電流流過蓄電池內(nèi)部所受到的阻力，蓄電池的容量與蓄電池內(nèi)阻有極大的關(guān)系,使用內(nèi)阻測(cè)量判斷蓄電池性能的變化是一個(gè)簡(jiǎn)單易行的方法。由于沒有內(nèi)阻測(cè)試儀，無法對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量。

解決辦法：購(gòu)置內(nèi)阻測(cè)量設(shè)備，對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量。

6 測(cè)試維護(hù)儀器設(shè)備定制選購(gòu)

為了更好地實(shí)現(xiàn)蓄電池的運(yùn)行維護(hù)，保證蓄電池的使用壽命，及時(shí)掌握蓄電池的運(yùn)行狀態(tài)，結(jié)合0PzV系列蓄電池的特點(diǎn)及該公司的應(yīng)用狀況，對(duì)蓄電池維護(hù)儀器設(shè)備提出技術(shù)條件，根據(jù)技術(shù)條件進(jìn)行定制選購(gòu)。

蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀選用SBM3000型智能內(nèi)阻測(cè)試儀。充電儀選用QYCI650V300A-I型智能充電柜。放電儀選用CTS-2000-DLU300A型智能放電儀，可滿足220V/380V電壓等級(jí)蓄電池放電需要。

7 研究應(yīng)用及結(jié)論

7.1 對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)量

由于蓄電池沒有和容量對(duì)應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)阻值，測(cè)試時(shí)比較變化的基準(zhǔn)是初始值。注意蓄電池內(nèi)阻會(huì)隨著蓄電池容量的減少而升高，放到80%容量時(shí)內(nèi)阻會(huì)增加1倍以上，所以測(cè)量應(yīng)在蓄電池滿充電下進(jìn)行。

使用選購(gòu)的SBM-3000內(nèi)阻測(cè)試儀每月一次對(duì)蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行測(cè)量，并記錄分析內(nèi)阻變化。制造廠提供的蓄電池內(nèi)阻值應(yīng)與實(shí)際測(cè)試的蓄電池內(nèi)阻值一致，允許偏差范圍為±10%[1]。

7.2 蓄電池充電及電壓管理7.2.1蓄電池開路電壓測(cè)量

該公司不間斷電源系統(tǒng)使用標(biāo)稱電壓為2V的0PzV蓄電池。

完全充電的蓄電池組在5～35℃的環(huán)境中開路靜置24h，分別測(cè)量和記錄每只蓄電池的開路端電壓值（測(cè)量點(diǎn)在端子處），開路端電壓最高值與最低值的差值不超過20mV。

在20℃環(huán)境溫度條件下,單體蓄電池浮充電壓為2.23V/只± 0.05V。新電池在全浮充運(yùn)行時(shí)電池組中電池間壓差小于50 mV，隨著電池內(nèi)膠體電解液氧的循環(huán)體系形成及平衡，壓差也會(huì)逐漸減小。

7.2.2 蓄電池的充電

理論上充電越完全，硫酸鉛反應(yīng)越徹底,當(dāng)蓄電池內(nèi)所有可利用的活性物質(zhì)都已轉(zhuǎn)換完成，蓄電池處于完全充電狀態(tài)。閥控密封鉛酸蓄電池維護(hù)工作的重點(diǎn)，就是保證蓄電池的充電效果并建立蓄電池行之有效的充電方法。

充電電壓高，使充電電流增大，產(chǎn)生的氣體大于再化合效率,造成電池失水。

充電電壓低，將使負(fù)極鹽化，降低充電接收能力，容量衰減，易出現(xiàn)落后電池。

1）浮充電

蓄電池最佳環(huán)境溫度5～30℃，蓄電池平常處于浮充電運(yùn)行狀態(tài)，房間內(nèi)設(shè)置有空調(diào)，保持環(huán)境溫度在20℃,在20℃環(huán)境溫度下，蓄電池浮充電壓為2.23V/只。

如果蓄電池長(zhǎng)期在低于20℃環(huán)境溫度下運(yùn)行，通常采用的溫度補(bǔ)償系數(shù)為±3mV/℃，即溫度低時(shí)，浮充電壓升高，反之溫度降低。

2）均衡充電

當(dāng)蓄電池長(zhǎng)期運(yùn)行發(fā)現(xiàn)個(gè)別電池電壓落后（浮充電壓測(cè)量小于1.8V）時(shí)，需采取均衡充電的方法進(jìn)行調(diào)整。同時(shí)定期均衡充電可以保證蓄電池處于完全充電狀態(tài)，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命。

每6個(gè)月對(duì)蓄電池進(jìn)行一次均衡充電,均充電壓2.35V/只，均充時(shí)間10h，充電限流值≤0.10C10A，當(dāng)充電電流≤0.01C10A均充轉(zhuǎn)浮充，充電中檢查蓄電池外殼溫度不超過35℃。

7.3 蓄電池容量測(cè)試

該公司一期廠房?jī)山M蓄電池，每組106節(jié)，為沈陽(yáng)東北蓄電池股份有限公司生產(chǎn)的GFMD—2500（0PzV 2V 2500Ah）型蓄電池。

2014年10 月29日，對(duì)一期廠房蓄電池進(jìn)行了容量檢驗(yàn)，以10h率容量用I10A的電流放電到單體蓄電池平均電壓為1.80V時(shí)終止，在放電過程中，放電電流為250A±1A。使用儀器CTS—2000—DLU300A。

在放電前首先對(duì)蓄電池進(jìn)行了補(bǔ)充電，以2.35V/只恒壓充電12h。蓄電池經(jīng)完全充電后，靜止1h，測(cè)量蓄電池的表面溫度在25℃±5℃范圍，開始進(jìn)行放電試驗(yàn)。

一期廠房蓄電池2009年投入使用，截至2014年10月已經(jīng)使用了15年，通過測(cè)試其容量為額定容量的86.2%，達(dá)到了其15年的浮充預(yù)期壽命。

放電結(jié)束后，蓄電池應(yīng)盡快進(jìn)行完全充電，不超過24h。蓄電池放電注意避免過放電，超過60%的放電屬于深放電，超過100%的放電屬于過放電。因此，平常做放電試驗(yàn)時(shí)放電不要超過60%。

8 結(jié)語

通過研究的實(shí)施，掌握了0PzV蓄電池的性能特點(diǎn)，提出了行之有效的運(yùn)行維護(hù)方法，通過訂購(gòu)必要的儀器設(shè)備，具備了對(duì)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻測(cè)試，充電電壓管理，容量測(cè)試的能力，使用儀器對(duì)蓄電池組進(jìn)行了容量檢驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)研究預(yù)期目標(biāo)。

【1】DL/T 637—1997，閥控式密封鉛酸蓄電池訂貨技術(shù)條件[S].

Research on Operation and Maintenance of OPzV Series Battery

LIU Zhi-hu,GUO Zheng,JI Yong-bin

(The First Workshop of CNNC Lanzhou Uranium Enrichment Co.Ltd.,Lanzhou730065,China)

Research work is done here on the operation and maintenance of OPzV battery in uninterrupted power supply system.It questions the existing floating charge operation,and the simple maintenance by only cleaning and voltage detection.According to the characteristics of OPzV battery,it puts for ward the ideas of controlling the operating voltage of the battery,implementing a balanced charge,measuring internal resistance,and testing the capacity,so as to optimize the operation mode.Through customized purchase of instruments and equipment conform to the field,we aim to regulate the operation and maintenance method, master the running state of the battery,and prolong the service life of the battery in this way.

OpzV;maintenance;management;capacity testing

TM 912

A

1007-9467（2016）08-0087-02

2016-06-20

劉志虎（1978～），男，甘肅蘭州人，高級(jí)工程師，從事電氣設(shè)備維護(hù)與檢修研究。