VRLA電池的安全使用與維護

高興飛，支紅強

（隴南供電公司，甘肅 成縣 742500）

蓄電池是直流供電電源系統的重要組成部分，當外界交流輸入(或太陽能供電)中斷后，設備的供電則由蓄電池提供。由于蓄電池的特殊性，在運輸、安裝及維護當中，因技術、方法不當，嚴重時會引發人身、設備等方面的事故，輕者也會損壞蓄電池或影響蓄電池使用壽命。因此，蓄電池的安全、正確使用與維護也是電力安全生產不可缺少的重要部分。

1 VRLA電池基本原理

VRLA電池和普通開口鉛酸蓄電池一樣,正極活性物質為PbO2,負極活性物質為海綿狀Pb,電解液為密度1.28 g/cm3的稀硫酸,外殼為ABS工程塑料。但是VRLA電池與普通開口鉛酸蓄電池相比具有“全密封，免維護”的特點。由于VRLA電池在充電過程中正極產生的氧氣能夠通過AGM隔板，迅速與負極板上充電狀態下的活性物質發生反應變成水，所以沒有氣體溢出，沒有水分損失，從而可以實現密封、免加水維護的目的。電池密封的關鍵技術是通過氧在電池內部的再復合實現氧的循環，以及采用AGM隔板吸收電解液，使電池內部沒有流動的電解液。VRLA單體電池結構如圖1所示。

VRLA電池電化學體系的表達式為：

電池的總反應化學方程式為：

放電時化學反應自左向右，充電時化學反應自右向左，此化學反應在充放電時為互逆反應。

2 VRLA電池的主要特點

VRLA電池與開口鉛酸蓄電池相比最本質的區別就是工藝先進，具有以下主要優點：

(1) 在電池整個使用壽命期間，無需補酸加水、調整比重，具有“免維護”功能；

(2) 不漏液，無酸霧，不腐蝕設備；

(3) 沒有“記憶效應”(指淺循環工作時容量損失）；

(4) 比能量較高，大電流放電性能好；

(5) 可以豎放，也可以臥放，不需要與電源、負載等設備隔離；

(6) 自放電小，25℃下每月自放電小于3%；

(7) 電池壽命長，25℃浮充狀態使用可達10～15年。可在-40℃～+50

℃范圍內使用。

3 VRLA電池的安全問題

VRLA電池的使用與維護需要由熟悉鉛酸電池知識、人身安全要求和設備安全知識的專業技術人員進行。必須防范以下事故的發生。

3.1 電氣事故

電池系統有電擊和高短路電流的危險，維護時必須注意下列幾點：

(1) 去除一切個人金屬物件 (手表等導電金屬物）；

(2) 使用絕緣工具；

(3) 注意電路極性及電池(組)極性；

(4) 不要隨意連接或斷開帶電電路；

(5) 避免在電池上面放置金屬工具；

(6) 在進行電池保養時，盡可能避免接觸電池系統帶電的裸露部分。

3.2 化學事故

VRLA電池里溢出的任何液體都是含有稀硫酸的電解液，會傷害皮膚和眼睛，能導電，有腐蝕性。如果皮膚接觸了電解液，應立刻用水徹底沖洗。電解液如果進入眼睛須用清水徹底清洗至少10 min或用專用的中性洗眼液進行清洗，并立刻就醫。對于任何濺出的電解液都要用弱堿性的溶液(例如碳酸鈉溶液)予以中和。

3.3 火災、爆炸和熱事故

(1) 鉛酸電池在過充電狀態時可能釋放出含有氫氣的爆炸性氣體，因此不要在密封的環境中給電池充電。電池安裝區域必須通風，禁止吸煙。安裝電池時，電池之間要留1.5 cm以上的空間供對流冷卻。如果是裝在箱里的，木箱和房間必須適當通風，防止爆炸性氣體累積產生危險。

(2) 應根據蓄電池使用說明，不使用過高電壓或過大電流對蓄電池進行快速充電，以防爆炸。

(3) 不能采用短路方法判斷蓄電池容量是否失效或荷電情況，以防發生火災、爆炸和熱事故。

3.4 環境污染事故

廢舊電池有一定的電能，有腐蝕性，會污染環境，應按相關規定回收，不得隨意丟棄。

4 安裝、使用及維護注意事項

4.1 安裝注意事項

(1) 安裝方案應根據安裝地點的條件確定，如地面荷重、通風環境、陽光照射、腐蝕和有機溶劑、機房布局等，并考慮維修方便。

(2) 新舊蓄電池一般不能混用；不同類型電池或不同容量的電池絕不可混合使用；不同廠家，不同規格的電池也不能混合使用。超過3路的蓄電池多路并聯會造成蓄電池充電不均流，以2路為宜。

(3) 電池均為100%荷電出廠，必須小心操作，忌短路，安裝時應使用絕緣工具，戴絕緣手套，防止電擊。

(4) 電池安裝使用前，應在0～35℃的環境下存放，儲存期限為3個月。若超過3個月，以單體電壓為2 V的電池為例，就要以(2.30～2.35)V／只(25 ℃)的電壓對電池補充電。保存中的蓄電池性能會退化，應盡早使用，存期不能超過18個月；

(5) 按規定串并聯(不同容量的電池不能串聯，否則會影響電池的使用壽命)。對于連接列間、層間、面板端子的電池連線，在安裝末端連接件和整個電源系統導通前，應認真檢查其正負極性及測量系統電壓。并注意：在符合設計截面積的前提下，引出線應盡可能短，以減少大電流放電時的壓降,蓄電池之間的連接電壓降△U≤10 mV；兩組以上電池并聯時，每組電池至負載的電纜線最好等長，以利于電池充放電。

(6) 電池連接時，各螺絲必須緊固，但也要防止擰緊力矩過大而使極柱和嵌銅件損壞。

(7) 安裝結束時，應再次檢查系統電壓和電池的正負極方向，以確保電池安裝正確。

(8) 勿使用任何有機溶劑清洗電池，以免腐蝕電池蓋及其他部件，必要時可用肥皂水浸濕軟布，清潔電池殼、蓋、面板和電池連接線。

4.2 日常檢查項目

(1) 開關電源的浮充電壓參數設置以及環境溫度、電池外殼溫度、極柱溫度是否符合要求。

(2) 供電條件及負荷電流是否正常。

(3) 連接處有無松動、腐蝕現象和發熱、過熱痕跡。

(4) 電池殼體有無滲漏和變形。

(5) 極柱和安全閥周圍是否有酸霧溢出。

4.3 補充電

(1) 電池系統安裝完畢以及電池擱置停用時間超出3個月后，應對電池組進行補充充電。

(2) 蓄電池一般應在5℃～35

℃范圍內進行充電，低于5 ℃或高于35 ℃都會降低其使用壽命。充電的設定電壓應在指定范圍內，如超出指定范圍將造成蓄電池容量降低、使用壽命縮短甚至損壞。

4.4 蓄電池的放電

(1) 每年應以實際負荷做一次核對性放電試驗，放出額定容量的30%～40%。

(2) 3年后做1次容量試驗，6年后每年做1次。

4.5 蓄電池容量的測量

4.5.1 離線式測量

(1) 將脫離供電系統的蓄電池充滿電后靜置1～24 h，在環境溫度為25 ℃±5 ℃的條件下開始放電。

(2) 放電開始前應測蓄電池的端電壓，放電期間應測量、記錄蓄電池的放電電流、時間及環境溫度。放電電流波動不得超過規定值的1 %。

(3) 放電期間應測量蓄電池的端電壓及室溫。測量時間間隔為：10小時率放電時間為1 h，3小時率放電時間為0.5 h，1小時率放電時間為10

min。在放電末端要隨時測量，以便準確地確定達到放電終止電壓的時間。

(4) 放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量。蓄電池按10小時率放電時，如果環境溫度不是25 ℃，則應將實際測量容量換算成25 ℃時的容量。

(5) 放電結束后，要對蓄電池組充電。充入電量應是放出電量的1.2倍。

4.5.2 在線式測量

(1) 在供電系統中關掉整流器，由蓄電池組放電供給負載設備，在蓄電池組中找出電壓最低、容量最差的一只電池來作為容量試驗的對象。

(2) 打開整流器對蓄電池組進行充電，等蓄電池組充滿電后穩定1 h時以上。

(3) 對(1)款所述放電時找出的最差那只電池進行10 h率放電試驗。放電前后要測記該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫，以后每隔1 h測試1次，待放電快到終止電壓時，應隨時測試，以便準確紀錄放電時間。

(4) 放電時間乘以放電電流即為該電池的容量。當室溫不是25℃時，應換算成25℃時的容量。

(5) 放電結束后，用充電機對該只電池進行充電，恢復其容量。

(6) 根據測記的數據繪制放電曲線。

4.5.3 核對性容量試驗

為了能隨時掌握蓄電池組的大致容量，進行核對性放電試驗是必要的。其方法是：

(1) 在直流供電系統中，關掉整流器，讓蓄電池對設備供電。蓄電池組放電前后要測試每只電池端壓、溫度、比重、室溫和放電時間。放出30 %～40%的額定容量；

(2) 放電結束后，要對蓄電池組充電；

(3) 根據測試的數據作出放電曲線，留作以后再次測試時比較。

4.5.4 注意事項

上述3種蓄電池的容量試驗方法，是日常維護中常用的方法，但無論采用哪種方法，在容量試驗期間都會對設備的安全可靠供電造成一定的威脅。因此在做容量試驗時要防止市電中斷，備用發電機組應處于良好狀態。

4.5.5 運行電池組中落后電池的判斷

電池在浮充運行時，若電壓低于該電池所要求的正常值(例如山東曲阜圣陽牌2 V電池的正常值為2.18 V)，則一般可判為落后電池。但要準確判斷落后電池則應在放電狀態下測量，如果在放電過程中電壓明顯低于正常值，則可判斷為落后電池，此時應對電池組進行均衡充電。

4.6 周期維護項目

4.6.1 月度保養

(1) 保持電池機房清潔衛生。

(2) 測量和紀錄電池機房內的環境溫度。

(3) 逐個檢查電池的清潔度、端子的損傷及發熱痕跡、外殼及蓋的損壞或過熱痕跡。

(4) 測量和紀錄電池系統的總電壓、浮充電流、單體電池電壓。對于由若干個單體電池組成的蓄電池組，單體2 V系列電池組，各單體間的開路電壓最高與最低差值不大于20 mV。

4.6.2 季度保養

(1) 重復各項月度檢查。

(2) 測量和紀錄各在線電池的浮充電壓。若經溫度矯正后，有2只以上電池電壓低于2.18 V，需要與廠家聯系解決辦法，否則個別有問題的蓄電池會對其他蓄電池產生不良影響。

4.6.3 年度保養

(1) 重復季度所有保養、檢查項目。

(2) 檢查連接部分是否有松動。

(3) 對電池組以實際負荷進行一次核對性放電試驗，放出30%～40%的額定容量。電池放電后應在24 h內對蓄電池充足電，否則會造成充電不足，影響電池容量。

4.6.4 3年保養

3年后進行1次容量試驗，使用6年后每年做1次。若放電容量低于額定容量的80 %，則認為該電池組壽命終止。

5 結束語

蓄電池在直流供電電源系統中大多數時間處于備用狀態，但在事故或檢修時(交流或太陽能供電中斷時)，則成為唯一的供電電源。因此，蓄電池的正確使用維護對直流電源系統的供電可靠性至關重要，運行中蓄電池的容量滿足要求也是實現直流供電系統可靠性的重要保證。