后备铅酸蓄电池运行中的问题及监测解决方案

随着蓄电池的广泛应用，特别是备用电源中的应用，由于VRLA蓄电池的运行要求比较严格，电池在偏离了正确的使用条件下运行会影响电池使用寿命，甚至造成严重的后果，因此，铅酸蓄电池的监测十分重要。采用备用电池的场所一般都是非常重要的部门，容量下降到一定程度电池组就起不到电源备份的作用，一旦主电源发生故障，就可能造成系统停机，导致巨大的损失，及时发现电池容量下降并处理电池失效，对于VRLAB用户是十分重要的。

我们所研究的蓄电池是作为后备电源使用的，平时处于充电状态，与充电装置的输出相联，一旦市电中断，蓄电池立即开始放电。与深度循环放电的蓄电池相比，由于后备电池长期处于浮充状态，即使偶然放电，因放电深度较小（与市电中断时间有关），因此很难获得蓄电池的准确保有容量。而在电池运行过程中（在线测量）检测蓄电池的劣化程度（SOH-State of health）是用户最为关心的问题，也是后备蓄电池使用中的最大难题之一。

目前后备电源中蓄电池运行中存在的隐患：

1）蓄电池寿命无法达到设计要求

目前我们使用的蓄电池都存在这样的问题：在蓄电池安装时，蓄电池的厂家都称阀控铅酸蓄电池在浮充下的使用寿命可以达到10年以上，但在实际中，蓄电池往往在三年时就出现严重劣化，使用超过5年的蓄电池更是少之又少。这其中存在两个方面的问题，其一，在使用中对于蓄电池的管理以及维护，没有有效、合理地进行，造成蓄电池在早期就出现劣化，并且因为没有及时发现落后电池，致使蓄电池劣化积累、加剧，导致蓄电池组的过早报废。其二，个别蓄电池厂家夸大蓄电池的使用寿命。

2）对于蓄电池的运行情况、性能状况不明

由于没有良好的手段以及管理，蓄电池的使用者对于蓄电池的运行情况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池历史数据的整理以及分析。

对于蓄电池内部性能参数，如蓄电池的内阻、当前的剩余容量，无法十分清楚地了解。因为蓄电池组中如果有落后的蓄电池，可以通过一定深度的放电、充电循环，可以一定程度上减少落后的差别。但由于情况不明，所以相应的措施就无法实施。

3）对于单体电池而言，充电机制可靠性需要加强

由于目前国内的直流系统的充电机制不是非常的完善，在实际中存在电压漂移的情况，而蓄电池长期处于浮冲状态，如果浮冲电压偏离正常的范围，就会造成蓄电池的过充或欠充，长期的过充或欠充就会对蓄电池的性能产生非常大的影响。

4）单体电池之间不均衡

目前蓄电池组往往有数量很多的单体电池组成（如190只、108只、35只等），在实际运行中存在单体电池之间充电电压、或内阻等差异较大的情况，特别是在浮充下，这种不均衡现象显得非常严重。

出现单体电池不均衡是一方面由于蓄电池在出厂配组中，没有进行一致性能的严格考核，在许多运行场合，新电池采购后，对于蓄电池的检验，用户又缺乏严格的检测手段进行蓄电池的初检，因此蓄电池在运行前就带着问题投入运行。另一方面目前蓄电池的充电机制不但无法消除单体电池的一致性问题，并且会加剧单体电池的不均衡。因为出现个别落后电池充电不完全，如果及时发现、处理，可以减少这种落后的差异，但实际中往往不能及时发现处理，因此不均衡就会累计、加剧。如此反复，致使落后电池失效，从而引起整组蓄电池的容量过早丧失。

5）蓄电池浮充下缺乏温度补偿

由于蓄电池的工作环境比较复杂，而环境温度对于蓄电池的影响，特别是电压、电流的影响较大。在25℃以上，每增加1℃，蓄电池充电电流将会增加10%，蓄电池失水将会增加1.5%。所以各个厂家都在产品的说明书上写明：根据环境温度，对于浮冲电压进行相应的补偿，补偿系数大约在3-5mv/℃。但在实际中能够作到温度补偿的很少，这是许多蓄电池无法达到设计寿命的重要原因之一。

6）无人值守站点的维护工作缺乏良好的管理监测手段

对于许多无人值守的站点，由于没有网络管理监测的手段，对于蓄电池的维护更加薄弱，特别是对于蓄电池的运行情况以及性能状况，没有清楚的了解。大量的维护与管理工作由人工进行，同时对于维护人员有较强的专业知识要求，以便对于数据进行准确、科学的整理与分析。

7）蓄电池管理维护的理念需要改进

目前在很多蓄电池的维护人员，受到蓄电池厂家的误导，认为“免维护”就是不需维护，其实恰恰相反，“免维护”仅仅是不需要定期对蓄电池进行加水，由于采用负极吸收的办法，以及安全阀的设计，减少了蓄电池的失水。但同时对于蓄电池也无法象以往开口式蓄电池那样，通过测量蓄电池电解液的比重等手段，了解蓄电池性能状况。为此对于“免维护”铅酸蓄电池应该将以往的维护观念以及手段加以更新、提高，以适应新技术带来的管理监测水平的要求。

8）蓄电池终止寿命无法提前判断以及蓄电池的更换缺乏科学的依据

我们对于蓄电池的寿命终止，希望能够提前作出判断，为蓄电池的更换赢得时间的提前量。但目前对于蓄电池的寿命的终止，没有一个可靠的手段，仅仅根据多年的经验来进行。所以在实际中，往往是蓄电池放电的容量低于最低要求后，才在放电中发现蓄电池的寿命终止。

2　内阻与蓄电池性能的关系

蓄电池失效模式最为常见的是：蓄电池失水、负极硫酸化、正极腐蚀、热失控等四种方式

通过在许多行业的应用，有力地证明该方案可以很好解决目前后备电源中蓄电池监测与管理的诸多问题，通过智能化与网络化的实现，对于提高蓄电池的使用性能，及时发现蓄电池故障，提前判断蓄电池劣化，延长蓄电池的使用寿命，具有非常重要的意义。对于后备电源中蓄电池的监测，以及标准制定中，应该坚持以网络化与智能化为目标：

　　1）对于蓄电池运行参数的全过程监测（电流、电压、温度）

　　2）需要对蓄电池阻抗进行在线测量，通过蓄电池阻抗变化，对蓄电池的性能健康度进行诊断。

　　3）在蓄电池为负载供电的过程中，能够准确测量蓄电池的剩余容量