铅酸蓄电池的发展历史已有100余年,随着科技的进步和生产工艺的不断提升,铅酸蓄电池的容量、效率、寿命和易于维护性都有了显著的提升。凭借自身非常好的性价比和高放电效率,被广泛应用到了诸多领域。例如UPS、电信基站、光伏/风能储能等各行各业。然而,由于铅酸蓄电池行业中的专业人员相对较少,而终端用户又来自各行各业,难免会因为缺乏使用经验和相关的专业知识,对蓄电池造成了不可逆的损坏。本文希望通过实际案例的分析,使用最通俗易懂的语言,使非专业人员也能够对蓄电池故障形式有一定的了解,以及掌握早期判定的方法,及时和厂家或专业技术人员联系,避免更大的事故和造成不可逆的损失。
1 铅酸蓄电池的内阻
由于铅酸蓄电池本身的化学特性,在铅酸蓄电池成品之时,硫酸盐化就已经开始了。而随着时间的推移,硫酸盐化逐渐增多,从而致使蓄电池容量降低,最直接的反应就是内阻上升。当内阻超过标称值的50%时,蓄电池的容量将会降到标称值的80%。当内阻继续上升,蓄电池容量快速下降。
例如某铅酸蓄电池的内阻标称值是5.0mΩ,标称容量为80Ah(C10),当内阻升高50%,即等于7.5mΩ时,容量仅为64Ah(C10)左右(标称容量的80%)。所以,周期性地对蓄电池进行内阻检查是不可缺少的,发现内阻大于标称值50%的电池应及时更换或与相关技术人员沟通,这样才能保证整个电池组的稳定,保证系统后备时间符合设计标准。图1给出了随着蓄电池内阻(阻抗@60Hz)的增高,容量降低,当容量降到额定容量的80%时,蓄电池的寿命告终,应及时更换。
2 开路电压与浮充电压
开路电压与浮充电压是两个不同的概念,需要区别对待。
(1)开路电压(OpenCircuitVoltage)
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池在断路时(即没有电流通过两极时),电池正极的电极电势与负极的电极电势之差。以理士UPS电池LCP系列为例,LCP12-300是12V的蓄电池,标称电压为12V,当冲满电时,电池电压应大于12.8V,此电压即为“开路电压”。开路电压的高低也可以反映电池状态,当开路电压小于12.7V时,即认为电池处于未充满电状态,此时在安装前需要给电池进行补电,否则极有可能出现在UPS放电回冲后,出现浮充电压不均的情况,或是频繁出现个别电池内阻上升的情况,给后期维护和系统稳定造成隐患。当开路电压小于12V时,如果充电后仍未大于12.7V,此时极有可能是电池内部出现了故障,应及时给予更换或和相关技术人员联系。这种电池绝对不能再次使用,如果接入电池组,将会造成其它的电池浮充电压增高,以致出现过充情况,甚至引起整串电池的“热失控”。
(2)浮充电压(FloatVoltage)
当电池处于充满状态时,充电器不会停止充电,仍会提供恒定的浮充电压与很小浮充电流供给电池,此时的电流大约在0.0002～0.005C左右。这个电流就是为了补偿蓄电池的自放电情况,实时处于充满状态,随时可投入后备运行。理士推荐的浮充电压在13.5～13.8V@25℃。如果蓄电池的浮充电压低于13.3V时,在蓄电池某间隔内可能发生了短路。此时需要对蓄电池进行及时更换或和相关技术人员联系。图2给出了某铅酸蓄电池的浮充特性。