后備VRLA電池運(yùn)行中的檢測(cè)與自動(dòng)測(cè)試
2 鉛酸蓄電池在后備電源運(yùn)行中的問(wèn)題
我們所研究的蓄電池是作為后備電源使用的,平時(shí)處于充電狀態(tài),與充電裝置的輸出并聯(lián),一旦市電中斷,蓄電池立即開(kāi)始放電。與循環(huán)深度放電使用情況相比,由于蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài),即使偶然放電,因放電深度與市電中斷時(shí)間有關(guān),因此很難獲得蓄電池的保有容量。在電池運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)蓄電池的劣化程度( SOH-State of health )是用戶(hù)最為關(guān)心的問(wèn)題,也是后備方式使用蓄電池的最大難題之一。
目前后備蓄電池運(yùn)行中存在的隱患:
1 ) 蓄電池壽命無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)要求
目前我們使用的蓄電池都存在這樣的問(wèn)題,在蓄電池安裝時(shí),蓄電池的廠(chǎng)家都稱(chēng)閥控鉛酸蓄電池在浮充下的使用壽命可以達(dá)到 10 年以上。但在實(shí)際中,蓄電池往往在三年時(shí)就出現(xiàn)嚴(yán)重劣化,使用超過(guò) 5 年的蓄電池更是少之又少。這其中存在兩個(gè)方面的問(wèn)題,其一,個(gè)別蓄電池廠(chǎng)家夸大蓄電池的使用壽命;其二,在使用中對(duì)于蓄電池的管理以及維護(hù),沒(méi)有有效、合理地進(jìn)行,造成蓄電池在早期就出現(xiàn)劣化,并且沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)落后電池,致使劣化積累、加劇,導(dǎo)致蓄電池過(guò)早報(bào)廢。
2 ) 對(duì)于蓄電池的運(yùn)行情況、性能狀況不明
由于沒(méi)有良好的手段以及管理,蓄電池的使用者對(duì)于蓄電池的運(yùn)行情況缺乏足夠的了解,特別是對(duì)于蓄電池歷史數(shù)據(jù)的整理以及分析。
對(duì)于蓄電池內(nèi)部性能參數(shù),如蓄電池的內(nèi)阻、當(dāng)前的剩余容量,無(wú)法十分清楚地了解。因?yàn)樾铍姵亟M中如果有落后的蓄電池,可以通過(guò)一定深度的放電、充電循環(huán),可以一定程度上減少落后的差別。但由于情況不明,所以相應(yīng)的措施就無(wú)法實(shí)施。
3 ) 對(duì)于單體電池而言,充電機(jī)制可靠性需要完善
由于目前國(guó)內(nèi)的直流系統(tǒng)的充電機(jī)制不是非常的完善,在實(shí)際中存在電壓漂移的情況,為此蓄電池長(zhǎng)期處于浮沖狀態(tài),如果浮沖電壓偏離正常的范圍,就會(huì)造成蓄電池的過(guò)充或欠充,長(zhǎng)期的過(guò)充或欠充對(duì)于蓄電池的性能影響非常大。
4 ) 單體電池之間不均衡
目前蓄電池組往往有數(shù)量很多的單體電池組成(如 190 只、 108 只、 35 只等),在實(shí)際運(yùn)行中存在單體電池之間充電電壓、或內(nèi)阻等差異較大的情況,特別是在浮充下,這種不均衡現(xiàn)象顯得非常嚴(yán)重。
出現(xiàn)單體電池不平衡是一方面由于蓄電池在出廠(chǎng)配組中,沒(méi)有進(jìn)行一致性能的嚴(yán)格考核,在許多運(yùn)行場(chǎng)合,新電池采購(gòu)后,蓄電池在運(yùn)行前就帶著問(wèn)題投入運(yùn)行。另一方面目前蓄電池的充電機(jī)制不但無(wú)法消除單體電池的一致性問(wèn)題,并且會(huì)加劇單體電池的不均衡。
因?yàn)槌霈F(xiàn)個(gè)別落后電池充電不完全,如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn)、或沒(méi)有處理,這種落后就會(huì)加劇。如此反復(fù),這種不均衡就加重,致使落后電池失效,從而引起整組蓄電池的容量過(guò)早喪失。
5 )無(wú)人值守站點(diǎn)的維護(hù)工作缺乏良好的管理監(jiān)測(cè)手段
對(duì)于許多無(wú)人值守的站點(diǎn),由于沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)管理監(jiān)測(cè)的手段,對(duì)于蓄電池的維護(hù)更加薄弱,特別是對(duì)于蓄電池的運(yùn)行情況以及性能狀況,沒(méi)有清楚的了解。大量的維護(hù)與管理工作由人工進(jìn)行,同時(shí)對(duì)于維護(hù)人員有較強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)要求,以便對(duì)于數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。
6 )蓄電池終止壽命無(wú)法提前判斷以及蓄電池的更換缺乏科學(xué)的依據(jù)
我們對(duì)于蓄電池的壽命終止,希望能夠提前作出判斷,為蓄電池的更換贏(yíng)得時(shí)間的提前量。但目前對(duì)于蓄電池的壽命的終止,沒(méi)有一個(gè)可靠的手段,僅僅根據(jù)多年的經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行。所以在實(shí)際中,往往是蓄電池放電的容量低于最低要求后,才在放電中發(fā)現(xiàn)蓄電池的壽命終止。
3 目前蓄電池人工檢測(cè)與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀
目前在蓄電池監(jiān)測(cè)與維護(hù)方面存在很多不足,其中各個(gè)部門(mén)、單位的監(jiān)測(cè)與維護(hù)的手段不一,技術(shù)水平參差不齊,大體可以分為以按照檢測(cè)與監(jiān)測(cè)進(jìn)行分類(lèi):
定期或不定期維護(hù)用設(shè)備 ------- 檢測(cè)設(shè)備
實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的儀器 ------------- 監(jiān)測(cè)設(shè)備
3.1 人工檢測(cè)方法與設(shè)備
目前很多后備蓄電池的使用部門(mén),仍然延續(xù)定期或不定期人工檢測(cè)維護(hù)的方法來(lái)完成蓄電池維護(hù)的工作。檢測(cè)的方法與儀器設(shè)備有以下幾類(lèi):
放電測(cè)試
放電測(cè)試需要恒流負(fù)載、容量測(cè)試儀等專(zhuān)用設(shè)備,按照蓄電池廠(chǎng)家要求,對(duì)蓄電池進(jìn)行定期的放電測(cè)試,通過(guò)容量的計(jì)算來(lái)考察蓄電池的健康程度。目前相當(dāng)多的用戶(hù)仍然采用。恒流負(fù)載是實(shí)現(xiàn)放電容量測(cè)試的關(guān)鍵設(shè)備,用其完成放電的恒流設(shè)定,通過(guò)人工數(shù)據(jù)的測(cè)量與記錄,計(jì)算蓄電池的容量;但由于人工測(cè)量與記錄的諸多不便,而后產(chǎn)生了容量測(cè)試儀,即將大部分的人工完成的工作由裝置自動(dòng)完成。定期的放電測(cè)試可以發(fā)現(xiàn)蓄電池中問(wèn)題,但需要提前加以準(zhǔn)備:
必須將蓄電池與直流系統(tǒng)斷開(kāi)(無(wú)法在線(xiàn)進(jìn)行),同時(shí)由于放電測(cè)試的時(shí)間較長(zhǎng)(大約 20 小時(shí)),為此需作好充分準(zhǔn)備,避免在放電過(guò)程中出現(xiàn)直流系統(tǒng)的停電情況出現(xiàn),從而造成損失。
必須完成深度放電,才能發(fā)現(xiàn)容量下降的電池。
放電中監(jiān)測(cè)每只電池的情況,防止容量小的電池過(guò)度放電而損壞。
由于放電測(cè)試費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不能經(jīng)常進(jìn)行,大約每一年進(jìn)行一次即可。
電導(dǎo)測(cè)量
這是在考慮到日常工作中無(wú)法測(cè)量蓄電池的健康程度而開(kāi)發(fā)的便攜式裝置。即用電導(dǎo)儀定期測(cè)量蓄電池組中各個(gè)電池的電導(dǎo),并通過(guò)相近幾次電導(dǎo)的比較,分析蓄電池失效的趨勢(shì),現(xiàn)在許多用戶(hù)大都采用該方法。但是該方法存在以下幾點(diǎn)不足:
·由于是人工完成(尤其是夾具),重復(fù)性不好;
·由于各廠(chǎng)家的具體實(shí)現(xiàn)的技術(shù)特點(diǎn)不同,有交流法、直流法的區(qū)別,其測(cè)量的準(zhǔn)確度與抗干擾性相差較大,所以各個(gè)廠(chǎng)家不同儀器測(cè)量的數(shù)據(jù)無(wú)法比較;
·即使交流法雖然可以在線(xiàn)測(cè)量,但由于是定期測(cè)量,不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線(xiàn)測(cè)量。
放電測(cè)試與電導(dǎo)測(cè)試混合使用
由于以上的方法都存在各自的不足之處,所以目前有不少用戶(hù)將以上兩種方法混合使用,但無(wú)論怎樣,這樣的方法始終是被動(dòng)的、非實(shí)時(shí)、非在線(xiàn)的,只能是檢測(cè)手段而已,沒(méi)有突破原來(lái)的檢測(cè)限制。
3.2 在線(xiàn)監(jiān)測(cè)的方法與裝置
一些重要的部門(mén),由于沒(méi)有檢修時(shí)間的安排,亦或由于空間的限制,無(wú)法進(jìn)行以上的檢測(cè),這產(chǎn)生了蓄電池實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè) ----- 巡檢。目前市場(chǎng)上關(guān)于巡檢裝置有兩類(lèi):?jiǎn)坞姵仉妷罕O(jiān)測(cè),單電池內(nèi)阻監(jiān)測(cè)與分析。
電壓巡檢 是以電池組中單電池電壓為監(jiān)測(cè)核心,輔以電池浮充電流、電池環(huán)境溫度等,使這些參數(shù)始終保持在正常的數(shù)值范圍內(nèi),一旦出現(xiàn)異常,監(jiān)測(cè)就會(huì)報(bào)警??梢哉f(shuō)這些參數(shù)正常與否是保證蓄電池運(yùn)行的關(guān)鍵,為此電壓巡檢在目前的電力系統(tǒng)應(yīng)用較為普遍,同時(shí)由于技術(shù)難度不是很大,目前很多的直流電源的生產(chǎn)廠(chǎng)家都可以生產(chǎn)電壓型的巡檢裝置(又分為繼電器式、全電子式兩種)。
電壓型巡檢裝置是比以往的人工檢測(cè)較為可靠、準(zhǔn)確,是蓄電池監(jiān)測(cè)的第一代產(chǎn)品,但雖然電壓巡檢可以解決以前較為困難的問(wèn)題,它仍然是從一個(gè)單一的方面監(jiān)測(cè)蓄電池,即只能監(jiān)測(cè)蓄電池的運(yùn)行參數(shù),對(duì)于用戶(hù)十分關(guān)心的蓄電池健康度問(wèn)題沒(méi)有很好的解決,這樣就在實(shí)際應(yīng)用中帶來(lái)諸多影響,例如新電池在投運(yùn)時(shí)從電壓巡檢的角度看新電池沒(méi)有差別,但利用其他方法測(cè)量就會(huì)發(fā)現(xiàn)一組蓄電池中電池之間的明顯差異;在蓄電池運(yùn)行一段時(shí)間后,進(jìn)行蓄電池放電測(cè)試,發(fā)現(xiàn)已經(jīng)有一些蓄電池的容量下降較為明顯,但此前電壓巡檢卻無(wú)法發(fā)現(xiàn)。其實(shí)出現(xiàn)以上情況是正常的,因?yàn)殡姵仉妷?、電流、環(huán)境溫度這些參數(shù)只是蓄電池能否正常運(yùn)行的前提條件,或者只是蓄電池運(yùn)行參數(shù),因?yàn)樾铍姵氐亩穗妷翰⒉荒芊从畴姵氐娜萘刻匦?,容量?yán)重下降的電池,在整組浮充電的電池中,其浮充電壓的區(qū)別不足以用來(lái)判斷電池是否因因容量降低而失效。至于蓄電池的健康度等用戶(hù)十分關(guān)心的問(wèn)題,不是電壓巡檢所能夠解決的(在實(shí)際中電壓巡檢也可以發(fā)現(xiàn)落后電池,但此時(shí)往往是蓄電池早已進(jìn)入壽命后期;如果試圖用電壓巡檢發(fā)現(xiàn)蓄電池健康問(wèn)題,那么電壓巡檢所提供
評(píng)論