OPzV系列蓄電池的運行維護研究

劉志虎，郭政，紀永斌

(中核蘭州鈾濃縮有限公司第一車間，蘭州730065)

OPzV系列蓄電池的運行維護研究

劉志虎，郭政，紀永斌

(中核蘭州鈾濃縮有限公司第一車間，蘭州730065)

針對不間斷電源系統(tǒng)OPzV蓄電池的運行維護開展研究工作。根據(jù)目前存在的浮充運行，僅對清潔和電壓檢測的簡單維護提出問題，依據(jù)OPzV蓄電池的特點，提出控制蓄電池運行電壓，實施均衡充電，進行內(nèi)阻測量、容量測試，從而優(yōu)化運行方式。通過定制選購切合現(xiàn)場的儀器設(shè)備，達到規(guī)范運行維護方法，掌握蓄電池運行狀態(tài)，延長蓄電池使用壽命的目的。

OPzV；維護；管理；容量測試

【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寫。

0PzV蓄電池，不同于普通鉛酸蓄電池，因認識不足，存在維護不足、無法掌握蓄電池容量等問題，為了更好地對蓄電池進行運行維護延長蓄電池使用壽命，針對膠體蓄電池運行維護展開研究。

2 蓄電池的應(yīng)用情況

4個不間斷電源系統(tǒng)一期生產(chǎn)系統(tǒng)為沈陽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)為德國荷貝克電源系統(tǒng)有限公司生產(chǎn)的20 0PzV2500型蓄電池。4個生產(chǎn)系統(tǒng)共有電池18組，3284節(jié)。

3 OPzV蓄電池的原理和特點

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)別在于它的免維護及長壽命通過對反應(yīng)的控制實現(xiàn)。

3.2 OPzV蓄電池的主要特點

1）電解質(zhì)

采用德國氣相二氧化硅制作，電解質(zhì)在成品電池中呈凝膠狀態(tài)、不流動，呈三維多孔結(jié)構(gòu)，經(jīng)時效后存在許多細小裂縫（氣體通道），同時衍生了直徑由0.1～1mm的微孔系統(tǒng)。受到強大的毛細現(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)時效圖如圖1所示。

圖1 OPzV蓄電池的電解質(zhì)時效圖

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)。可有效地防止活物質(zhì)脫落，耐腐蝕性能好，使用壽命長。負極板為涂膏式極板，特殊的板柵結(jié)構(gòu)設(shè)計，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。

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，對酸液呈惰性，能有效地將正、負極板分隔。分隔板表面帶微孔，允許氧氣從中遷移，以進行氧循環(huán)中和反應(yīng)。

4 OPzV蓄電池運行維護現(xiàn)狀

每月檢查一次蓄電池組總的浮充電壓，如和標準有出入及時調(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現(xiàn)象，并及時緊固。

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。

定期進行清潔工作，保持蓄電池清潔。

5 存在的問題及對策

5.1 未對電池定期均充

電池長期運行在浮充狀態(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：定期對蓄電池組實施均衡充電。

5.2 未對電池進行容量檢驗

蓄電池應(yīng)每3年進行一次10h率容量檢驗，使用6年后每年檢驗一次，若蓄電池組實放容量低于額定容量的80%，則認為蓄電池組壽命終止。

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

解決辦法：購置放電設(shè)備，對蓄電池進行容量檢測。

5.3 未對蓄電池進行內(nèi)阻測量

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，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)阻測量判斷蓄電池性能的變化是一個簡單易行的方法。由于沒有內(nèi)阻測試儀，無法對蓄電池進行內(nèi)阻測量。

解決辦法：購置內(nèi)阻測量設(shè)備，對蓄電池進行內(nèi)阻測量。

6 測試維護儀器設(shè)備定制選購

為了更好地實現(xiàn)蓄電池的運行維護，保證蓄電池的使用壽命，及時掌握蓄電池的運行狀態(tài)，結(jié)合0PzV系列蓄電池的特點及該公司的應(yīng)用狀況，對蓄電池維護儀器設(shè)備提出技術(shù)條件，根據(jù)技術(shù)條件進行定制選購。

蓄電池內(nèi)阻測試儀選用SBM3000型智能內(nèi)阻測試儀。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電壓等級蓄電池放電需要。

7 研究應(yīng)用及結(jié)論

7.1 對蓄電池進行內(nèi)阻測量

由于蓄電池沒有和容量對應(yīng)的標準內(nèi)阻值，測試時比較變化的基準是初始值。注意蓄電池內(nèi)阻會隨著蓄電池容量的減少而升高，放到80%容量時內(nèi)阻會增加1倍以上，所以測量應(yīng)在蓄電池滿充電下進行。

使用選購的SBM-3000內(nèi)阻測試儀每月一次對蓄電池內(nèi)阻進行測量，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)與實際測試的蓄電池內(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蓄電池開路電壓測量

該公司不間斷電源系統(tǒng)使用標稱電壓為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，分別測量和記錄每只蓄電池的開路端電壓值（測量點在端子處），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。新電池在全浮充運行時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工作的重點，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。

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

2）均衡充電

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

每6個月對蓄電池進行一次均衡充電,均充電壓2.35V/只，均充時間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 蓄電池容量測試

該公司一期廠房兩組蓄電池，每組106節(jié)，為沈陽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，對一期廠房蓄電池進行了容量檢驗，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。

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

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，通過測試其容量為額定容量的86.2%，達到了其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，平常做放電試驗時放電不要超過60%。

8 結(jié)語

通過研究的實施，掌握了0PzV蓄電池的性能特點，提出了行之有效的運行維護方法，通過訂購必要的儀器設(shè)備，具備了對蓄電池進行內(nèi)阻測試，充電電壓管理，容量測試的能力，使用儀器對蓄電池組進行了容量檢驗，實現(xiàn)研究預(yù)期目標。

【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，高級工程師，從事電氣設(shè)備維護與檢修研究。