直流低壓供電系統管理探討

榮禮 李江 黃進明 趙天翔

摘要：主要針對某船近年來蓄電池更換速度快，特別是個別電池有鼓包、流液的現象，通過分析低壓供電系統的操作使用和維護保養方法，比對低壓供電系統環境和溫度對電流的影響因素，并梳理了低壓供電系統的故障處置方法，形成了確實有效的管理方法，為技術管理人員提早判斷、分析、解決故障提供了依據。

關鍵詞：直流系統；低壓供電；蓄電池管理

1 概述

本文所指的低壓供電系統是為某船提供低壓報警、指示功能的24V蓄電池組，為全船斷電情況下提供臨時應急照明的220V蓄電池組，為電站、集控室報警系統提供的UPS蓄電池組電源，還有為應急發電機做啟動的蓄電池和艇機的啟動用蓄電池組；介紹了某船充放電板的原理、功能及操作、維護方法以及在使用中要注意的事項。

1.1 蓄電池的原理及結構

鉛酸蓄電池充電時將電能轉化為化學能在蓄電池內儲存起來，放電時將化學能轉變為電能供給外部用電負載，蓄電池充電和放電過程中，產生的化學反應方程式為：

1.2 為蓄電池服務的充放電板

與之配套的某船充放電板共四塊（前區充放電板、后區充放電板、臨時應急充放電板、機艙充放電板。除臨時臨時應急充放電板是DC220V蓄電池組外，其他均為DC24V蓄電池組）。充放電裝置主要由整流器、充電器、電流電壓傳感器、控制線路板、指示燈以及各類儀表組成。該裝置滿足艦船電氣及規范的基本標準。具有充電、放電、溫度補償及各種報警等功能。裝置采用單片微機控制技術，對充電過程進行實時控制，工作穩定、可靠。

2 充放電板的主要功能和溫度對蓄電池影響

2.1 充放電板的主要功能

接通電源后，合上主電源開關，電源指示燈亮。合上充電器工作開關，充電器工作指示燈亮，充電器開始工作。

2.1.1 供電功能

接通電源后，合上主電源開關，電源指示燈亮。合上整流器工作開關，整流器工作指示燈亮，整流器開始工作。如果是臨時應急充放電板，整流器輸出電壓為DC230V。其他均為DC27.6V。

2.1.2 放電功能

蓄電池經常處于充滿狀態或者放電過度都會損壞蓄電池，減短使用壽命。在長時間處于充滿狀態時，可以適時放電。放電前先打開放電電阻箱的上蓋，然后按下開始放電按鈕，蓄電池放電指示燈亮，蓄電池開始放電。當蓄電池電壓低于一定值時，放電會自動停止。（DC24V蓄電池組為21.6V，DC220V蓄電池組為160V。）以防止過度放電對蓄電池造成傷害。

2.1.3 限流功能

當充電電流過大時，充放電板會自動減小充電電壓以限制電流。DC24V蓄電池組限流40A，DC220V蓄電池組限流20A。

2.1.4 自動散熱功能

當充放電板的溫度高于50℃，位于內部的風扇會自動啟動，幫助散熱，低于50℃時，風扇會自動關閉。

2.2 各類報警及絕緣低設置

高低壓報警值，DC24V蓄電池組，高壓報警：29.5V；低壓報警：19.2V；負載高壓：29.5V。DC220V蓄電池組；高壓報警：260V；低壓報警：160V；負載高壓：260V。

絕緣低，絕緣電阻小于設定監測值時報警，通常情況下設置的報警值為20KΩ。以上任意報警發生時，對應報警指示燈閃爍，蜂鳴器發出間斷的報警音。按下消音按鈕，對應報警指示燈變為平光，蜂鳴器關閉。當報警狀態消失后，指示燈會自動復位。

2.3 溫度對蓄電池影響

充電器可以根據蓄電池的溫度決定充電的具體參數（溫度補償功能）。裝置通過放置在蓄電池組旁邊的蓄電池檢測盒（PT100鉑電阻溫度傳感器）來測量蓄電池組的溫度。當蓄電池組的溫度比較高時，自動減小充電電壓；當溫度比較低時，自動升高充電電壓。實現了充電的智能化，延長了蓄電池的使用壽命。具體溫度和電壓的對照表見下表所示。

3 某船蓄電池存在的現狀

某船所使用的低壓供電系統的蓄電池生產廠家多，型號雜，各用途不一，其中有代表性的是深圳華達電源有限公司生產的GFM系列鉛酸蓄電池，該蓄電池為某船主要供電設備；還有一些的就是日本松下公司生產的UPRWA1232T1型，主要用于UPS不間斷電源用；另外就是一些小公司生產的供船上安保系統用的蓄電池。

針對某船上蓄電池的種類繁多型號雜用途不一的特點，所以就要求合理的利用和管理這些設備提出了更高的需求，制定合理有效的管理機制，適合船舶長期航行的需要。

常見故障、原因分析和排除方法：

（1）負載高壓報警。

停止放電，船電有電后立即投入充電

4 制定合理的保養計劃和檢查機制

蓄電池投入使用后必需定期維護保養，一般為每月一次。初次安裝的蓄電池要格外注意觀察，登記詳細，最好貼上啟用年月，做到心中有數使用壽命是多久，維護保養包括：

檢查功能是否完好。檢查儀表、指示燈等元器件是否完好。檢查接線是否松動。檢查熔斷器是否完好。輸出電壓，觀察有無報警，以免造成蓄電池過放電或充電電壓過高，損壞蓄電池。清除裝置各部分的灰塵和污垢。

對于單獨的蓄電池要進行充放電工作可以借助于船上的電工實驗間進行，可以對蓄電池提供不同的充電電流，能夠起到很好的維護保養單塊的蓄電池。

5 蓄電池的管理

5.1 蓄電池的儲藏

蓄電池作為備件上船長期不用，必須進行儲藏處理，讓蓄電池正確的儲藏方法有濕藏法和干藏法。

（1）濕藏法：是將蓄電池充足電后放置在干燥的地方存儲起來，但每隔一至兩個月應進行一次正常充電，三至四個月進行一次加強充電，使蓄電池經常處于充足電的狀態，這樣極板不容易產生硫化的故障。濕藏法適合于存放數個月或一年以內而且有時偶然要作短時間使用的情況。如果蓄電池在一年以上長期不用，則嫌濕藏法麻煩且浪費電能，應采用干藏法。

（2）干藏法：是將蓄電池電解液完全倒光，讓蓄電池完全干的保存。這樣就不需要經常充電。當然也不能中途拿來使用再存放起來，所以這種儲存方法適用于一年以上的長期存放。

5.2 放電的注意事項

（1）放電時盡可能用小于或等于正常值的電流放電，正常放電電流是指10小時放電率的電流量。

（2）放電時輸出的容量禁止超過額定值，即禁止過量放電。

（3）放電終了的電壓不得低于1.8V。

（4）一般不得用一個電池的單格放電。

5.3 充電的注意事項

（1）蓄電池放完電后必須抓緊時間充電，不應等到使用時再充電，這樣會使電池極板硫化，應做到放電終了就立即充電，保持蓄電池經常在充足電的狀態。

（2）有計劃的對蓄電池進行定期加強充電，每隔23個月進行一次。

（3）充電時不得用過大的電流，平時應避免經常無計劃的加強充電。

（4）充電室內嚴禁吸煙、劃火柴或燃燒東西，嚴格禁止用明火觀看、檢查電池，以免發生爆炸性燃燒。

（5）在充電房內禁止進行修理蓄電池的工作。

5.4 日常的維護和保養

（1）經常保持蓄電池外部的清潔干燥，接線柱上應涂凡士林，防止極柱氧化。

（2）禁止把金屬器具放在蓄電池上面，以免發生短路事故。

（3）要經常檢查蓄電池的電壓，及時進行充電。

（4）蓄電池不可過量充電或充電不足，過量充電會使極板剝落，充電不足會使極板硫化。

（5）搬運時要輕拿輕放，防止墜地摔壞，不得將蓄電池放在潮濕或高溫的環境中。

（6）在蓄電池的維修的過程中，應有必要的防護措施。

（7）蓄電池的用具應保持清潔，橡皮用具使用后應用清水沖洗，禁止與油類接觸。

6 結語

通過全面的分析了蓄電池的構造、原理、日常的注意事項，蓄電池經常遇到的一些故障和處置方法；指出了測量船蓄電池存在的現狀，特別強調突出的對蓄電池的管理的有效方法，必須建立健全機制，實行登記在冊和專人負責制，做到每一塊蓄電池都有記錄，提前掌握其性能和各項指標，細致的掌握利用蓄電池，使蓄電池最大限度的發揮其功能，提高完成測控任務的保障能力。

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