VRLA電池組可靠性檢測方法

　　1 前言

　　某地電信中心機站發(fā)生通訊中斷故事，分析原因是，機站配置48 V 4000 Ah 電池組，采用4 組并聯(lián)每組24 只GFM- 1000 電池， 負載電流為260～300 A。電池為使用6 年半左右的VRLA (AGM) 電池。經(jīng)檢查，4 組并聯(lián)電池組中，每組都有2～3 只容量很低的電池存在，當電池組負載放電時，整組電池電壓下降較快，在維護人員趕到前，總電壓已降至脫離電壓，所以導致發(fā)生通訊中斷事故。

　　某省的電信中心機站也發(fā)生過通訊中斷的嚴重事故，說明中國通訊行業(yè)中使用的VRLA 備用電池存在著較為嚴重的可靠性隱患，主要表現(xiàn)在：使用中后期缺乏行之有效的可靠性檢測方法及標準。

　　結(jié)合多年來在VRLA 電池的制造、工藝、使用維護等方面積累的經(jīng)驗，特提出一種檢測VRLA 電池可靠性的方法，以期對同行有所借鑒，對VRLA備用電池組用戶的維護有所幫助。

　　2 通訊用VRLA 備用電池組配置

　　通訊用VRLA 備用電池組的電壓一般為48 V;中心機站一般把幾組24 只2V GFM系列的大容量48 V 電池組并聯(lián)起來;非中心機站及邊際網(wǎng)一般采用幾組4 只12V GFM系列48 V 電池組并聯(lián)方式，或采用幾組24 只2V GFM系列中小容量48 V電池組并聯(lián)方式。

　　通訊用48 V VRLA 備用電池組的容量大小是根據(jù)負載大小來配置的。負載電流一般設(shè)計為C10/15(A)左右。市電中斷時，在正常情況下，電池組能堅持供電12～16 h。例如：中心機站負載為48 V×270 A 左右時，一般配置48 V 4000 Ah 的電池組，常用4 組48 V 1000 Ah 電池組并聯(lián)起來，或者采用2 組48 V 2000 Ah 電池組并聯(lián)。

　　3 UPS 備用VRLA 電池組配置

　　UPS 備用VRLA 電池組一般常用的有220 V、380 V 電池組。電池組的容量大小是根據(jù)負載大小而定的，最大負載電流大小一般為電池組的1～2小時放電率。市電中斷時，在電池組正常情況下，至少能堅持供電1～2 h 左右。

　　4 市電斷電時的處理程序

　　中心通訊機站一般都備有柴油發(fā)電機系統(tǒng)，所以市電中斷后，VRLA 電池組只要能堅持供電2 h左右，就能啟動柴油發(fā)電機系統(tǒng)來供電。

　　對一般性的通訊機站，因為是無人值守的，所以有關(guān)維護人員一般需要4～5 h 左右才能趕到機站，啟動柴油發(fā)電系統(tǒng)，所以市電中斷后，VRLA電池組要求能堅持供電4～5 h 左右。

　　對于UPS 機站，市電中斷后，VRLA 電池組只要堅持供電15～30 min，有關(guān)人員就能啟動柴油發(fā)電系統(tǒng)供電。

　　5 市電斷電后的現(xiàn)狀

　　雖然現(xiàn)在VRLA 備用電池組容量配置裕度都較大，特別是對通訊備用電源，電池組容量只要有額定容量的40 %左右，至少能對負載供電達6 h左右，使維護人員有足夠的時間啟動柴油發(fā)電系統(tǒng)，從而保證通訊的正常運行。

　　但是，現(xiàn)實中常有通訊中斷事故，中斷2 h 以上的重大事故也不少見。這是因為：VRLA 電池組平時大多數(shù)時候都處于浮充備用狀態(tài)，只要每組電池中有極少部分的電池容量很小，在市電中斷而由電池組供電時，電池組總電壓就會下降很快，很快降至脫離電壓，使電池組對負載供電池時間較短，人們來不及啟動柴油發(fā)電系統(tǒng)，從而造成通訊中斷事故。

　　這其實并不僅僅只是VRLA 電池容量大小的問題，而且是VRLA 電池容量可靠性的問題，因為我們不可能頻繁地對電池組進行容量檢測。所以重要的是對VRLA 電池的容量的可靠性有一種判斷的方法(或稱為判斷標準)。

　　6 VRLA 電池容量可靠性有關(guān)的因素

　　現(xiàn)在的中心機站一般都有浮充檢控，對沒有檢控的機站，運維人員也會每隔一段時間去檢測電池浮充電壓的大小。但是電池的浮充電壓大小并不能較好地反應(yīng)出電池內(nèi)部狀態(tài)的可靠性，經(jīng)常有浮充電壓很正常的電池，其容量已很小的情況。

　　多年來，通過對大量容量嚴重偏低且失效電池的分析及解剖，發(fā)現(xiàn)失效的原因主要有以下兩種類型：

　　第一種類型：匯流排及板耳腐蝕斷裂。一般有以下特點：

　　a) 負極匯流排及負極板耳腐蝕嚴重， 負極板耳與負極匯流排基本腐蝕脫離;

　　b) 正匯流排與正板耳完整， 無明顯腐蝕跡象;

　　c) 正極板完整， 無明顯變形膨脹現(xiàn)象， 活性物質(zhì)無明顯的糊狀;

　　d) 正極板柵較完整;

　　e) 負極板完整， 不發(fā)硬， 無明顯硫酸鹽化之跡象。

　　也就是說， 對于第一種失效類型， 電池除了匯流排與板耳腐蝕斷裂外， 其余部分都正常。

　　第二種類型： PCL 現(xiàn)象。

　　一般有以下特點：

　　a) 正極匯流排與正極板耳完整， 無明顯腐蝕之現(xiàn)象;

　　b) 負極匯流排與負極板耳完整， 無明顯穿透型腐蝕;

　　c) 正極板完整， 無明顯變形膨脹現(xiàn)象， 活性物質(zhì)無明顯的糊狀;

　　d) 正極板柵較完整;

　　e) 負極板完整，不發(fā)硬，無明顯硫酸鹽化之跡象;

　　f) 正極板發(fā)生早期容量損失現(xiàn)象， 使電池容量很小。

　　所以，影響VRLA 電池容量可靠性的因素主要有兩個：第一個是匯流排與板耳的腐蝕狀況，主要是負極匯流排與負極板耳的腐蝕狀況。第二個就是所謂的PCL 現(xiàn)象，即早期容量損失現(xiàn)象。對于VRLA 電池，主要是正極板的早期容量損失現(xiàn)象。

　　7 VRLA 電池可靠性檢測方法

　　對使用期為3 年以內(nèi)的VRLA 電池組，每年做一次容量檢測，將C10 容量比同組電池中最高容量低10 %以上的電池換掉。

　　對使用3 年以上的電池組，每年檢查一次匯流排與板耳的腐蝕情況，然后再作容量檢測，具體操作方法如下：

　　(1) 分組檢測，檢測時應(yīng)斷開熔絲;

　　(2) 開閥;

　　(3) 用內(nèi)窺鏡(即胃鏡) 伸入電池氣室內(nèi)，觀察匯流排與板耳的腐蝕情況，檢查時應(yīng)注意不要損傷隔板;

　　(4) 如匯流排與板耳腐蝕較嚴重：匯流排有斷裂現(xiàn)象，部分板耳與匯流排有腐蝕斷裂現(xiàn)象，則應(yīng)將該電池更換掉，且這樣的電池不能再做容量恢復，應(yīng)直接報廢(如圖1);

 

　　圖1 腐蝕的板耳和匯流排