閥控式密封鉛酸蓄電池常見故障分析

閥控式密封鉛酸蓄電池常見故障分析

在一類生產(chǎn)負荷生產(chǎn)裝置中，除使用雙路電源供電提高供電可靠性外，還廣泛使用電池作為儲存能耗的后電源。電池是后電源系統(tǒng)中最重要的組成部分。本文結(jié)合閥控式密封鉛酸蓄電池工作原理和特點，用其故障機理分析方法對多起閥控式密封鉛酸蓄電池失效問題，針對幾種典型的失效方式給出了相應的解決措施，著重從選型、運行、維護解決此類問題。1蓄電池殼下進行過充測量閥控式密封鉛酸VRLA（簡稱VRLA）蓄電池的工作原理，基本上仍沿襲傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，它的正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbOVRLA蓄電池在結(jié)構(gòu)上正極采用鉛鈣合金或鉛鎘等合金，負極采用鉛鈣合金，隔板采用超細玻纖隔板，整個蓄電池化學反應密封在塑料蓄電池殼內(nèi)，出氣孔上加上單向的安全閥。這種蓄電池結(jié)構(gòu)在規(guī)定充電電壓進行充電時，正極析出的氧（O氧氣通過隔板通道或頂部到達負極進行化學反應。負極被氧化成硫酸鉛，經(jīng)過充電又轉(zhuǎn)變成海綿狀鉛。VRLA蓄電池特有的內(nèi)部氧循環(huán)反應機理，在這種充電過程，電解液中的水幾乎不損失，使VRLA蓄電池在使用過程中達到不需加水的目的，以實現(xiàn)“免維護”。2rla中斷形式和故障理2.1vrla蓄電池內(nèi)部熱失控分析VRLA蓄電池極板被硫化以后，正常放電時將比其它VRLA蓄電池的容量顯著下降，內(nèi)部電解液的密度遠低于正常值，使得該VRLA蓄電池長時間處于落后狀態(tài)。主要原因有：放電過度、浮充電壓高和充電時間長、極板上部經(jīng)常露出電解液面、電解液密度過高導致內(nèi)部溫度過高、蓄電池使用環(huán)境惡劣工作溫度高、蓄電池使用不當發(fā)生內(nèi)部短路、正極板柵腐蝕伸長或龜裂、板柵材板耐腐蝕差純度低、活性物軟化脫落。VRLA蓄電池內(nèi)部的熱源是內(nèi)部的功率損耗，蓄電池的電流及溫度發(fā)生積累性相互增強作用的臨界狀態(tài)，即熱失控。熱失控的原因主要有：蓄電池內(nèi)部存在的氧循環(huán)機理被破壞或長期過充電導致復合反應加劇反復積累熱失控；蓄電池內(nèi)部局部短路時溫度會升得更快引起熱失控；當蓄電池所處環(huán)境溫度超過25℃以上或更高時，內(nèi)部的析氧復合反應加劇熱平衡打破后出現(xiàn)熱失控。2.2vrla蓄電池壽命提前終止VRLA蓄電池內(nèi)部的電解液全部吸附在隔膜中，沒有游離的電解液，水是VRLA蓄電池充電時析氣復合的主要形式，在使用過程中因各種原因造成電解液中水分的散失，化學反應將無法正常進行，致使VRLA蓄電池的壽命提前終止。VRLA蓄電池失水的原因主要有：氣體復合不完全、蓄電池密封不好或安全閥壓力設置過低造成充電產(chǎn)生的氧逸出、浮充電壓控制不嚴降低氧復合反應效率從而加速蓄電池失水過程、正板板柵腐蝕中鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛的氧原子來自電解液中的水造成消耗一定的水分、充電機紋波系數(shù)過大降低負極復合效率增加水分消耗、因極柱端子被腐蝕產(chǎn)生漏液加速失水。2.3vrla蓄電池膨脹破裂失效形式及分析VRLA蓄電池漲裂是使用過程中最常見和最直觀的失效形式，尤其在VRLA蓄電池深度放電后的恢復性充電時容易出現(xiàn)。因為通常充電初期充電電壓較高，充電時產(chǎn)生的解析氣過快導致密封的VRLA蓄電池殼體內(nèi)部壓力過大，內(nèi)部組件產(chǎn)生形變，使整個蓄電池出現(xiàn)膨脹破裂。VRLA蓄電池發(fā)生漲裂的原因有：安全閥開啟壓力過高或損壞時內(nèi)部逐漸增大的氣體壓力下將蓄電池漲裂等情況下產(chǎn)生大量的氣體導致蓄電池漲裂、極板的焊耳和極柱與橫鉛板連接不牢固時大電流放電下產(chǎn)生火花點燃內(nèi)部產(chǎn)生的爆炸性氣體引起蓄電池的漲裂等因素產(chǎn)生大量氣體壓力增大導致蓄電池漲裂。3典型的兆不可儲存庫失敗案例分析3.1蓄電池表內(nèi)阻開口失效形式設備概況：EPS裝置設備容量30KVA，配備150Ah的蓄電池一組（40只）。失效形式：EPS測溫儀檢測部分蓄電池溫度達32～36℃,多個蓄電池外表有明顯漲起。檢查發(fā)現(xiàn)數(shù)個蓄電池內(nèi)阻開路。故障分析：之前蓄電池組的容量校驗發(fā)現(xiàn)，63.2臨時充電機誤充電設備概況：UPS設備容量50KVA，配備150Ah的蓄電池二組（36個）；失效形式：整組蓄電池進入均充狀態(tài)第二天出現(xiàn)膨脹，表面溫度達43℃。故障分析：UPS因整流器電流檢測板故障停機檢修，使用臨時充電機每隔24小時進行浮充電6小時。半個月后，UPS更換整流器電流檢測板后投入運行，UPS自動對整組VRLA蓄電池進入均充狀態(tài)，為防止蓄電池充電太快和充電電流太大，將均充電流限在15A以下，相當于0.05I3.3蓄電池容量校驗設備概況：UPS設備容量20KVA，配備80Ah的VRLA蓄電池一組（18只）；失效形式：整組蓄電池組深放電后無法恢復。故障分析：變電所停電中UPS持續(xù)給儀表負荷供電近5小時，變電所供電恢復后UPS對整組蓄電池進行均充后轉(zhuǎn)入浮充，之后對該組蓄電池容量校驗發(fā)現(xiàn)容量下降近一半。(1)UPS在停電期間的放電容量：放電時間5小時，放電電流20A=2.5I(2)UPS恢復供電后蓄電池充完電做的容量校驗：該組蓄電池從一開始放電電壓就較高，但之后下降很快，40分鐘后已有單體蓄電池下降到終止電壓，整組蓄電池以2I4vrla蓄電池失效對策和建議為使VRLA蓄電池實現(xiàn)長周期運行應采取以下措施：(1）盡量選用產(chǎn)品質(zhì)量過關(guān)的名牌產(chǎn)品。VRLA蓄電池的產(chǎn)品質(zhì)量直接決定其運行的質(zhì)量，蓄電池的板柵的厚度、質(zhì)量，鉛膏的配方，隔板的透氣性，安全閥的設計，電解液的灌裝方式及電解液的注入量、合成的方式，殼體材料及殼蓋與殼體間的密封等諸多生產(chǎn)環(huán)節(jié)留下的細小紕漏都可能導致蓄電池出現(xiàn)早期失效情況。(2）蓄電池組投用前有必要進行一次核對性放電實驗，并做端電壓檢查和內(nèi)阻測試。因為VRLA蓄電池出廠時間較長時容量會出現(xiàn)下降，此時進行放電測試、端電壓檢查和內(nèi)阻測試可以檢查蓄電池組個體的一致性，發(fā)現(xiàn)因質(zhì)量原因產(chǎn)生的落后蓄電池。(3）注意安裝條件和使用環(huán)境。VRLA蓄電池因內(nèi)部時時刻刻在進行著化學反應、不斷產(chǎn)生熱量，因此應可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方并避免受到陽光直射，遠離加熱器或其他輻射熱源，同時單個蓄電池間距一般大于50mm，以便使其散熱良好。理論證明，相對正常的使用溫度25℃，溫度每升高10℃，VRLA蓄電池使用壽命便減少一倍。(4）正確使用VRLA蓄電池。嚴格按照廠家要求進行均衡充電電壓、浮充電等運行參數(shù)設置，包括配置合適的充電