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      冠軍蓄電池組中單節電池失效的檢測及更換

      為了減少通信臺站發生“掉站”事故,通信部門采取了許多對策,但收效不大。在所有掉站事故中,電池組中單節電池失效是最主要的原因。本文就電池組中失效電池的檢測和實施更換的方法進行深入的論述。

      1   通信臺站蓄電池供電的容量分配關系

      蓄電池組不能正常供電,通常是由于電池組中有單節電池失效造成的。按照現行電池容量下限是80%的標準,通信臺站蓄電池的供電容量用于通信使用的只有40%~50%,交流電停電后,當蓄電池保有容量的80%~90%時,蓄電池組的端電壓迅速降低到標稱電壓48V,每只有效供電電壓只有2V,其關系如圖1所示。從圖中可見,有效供電電壓只有一個電池的標稱電壓2V。如果電池組中有一個失效單節電池,就會很快造成掉站。通信部門下線的電池,通常一組電池只有1~2只失效電池。如果不能及時檢測出失效單節電池,為了保障通信電源的可靠性,就要整組更換蓄電池,這不但增大了維護工作量,而且會造成大量電池被誤報廢。

      圖1  蓄電池電壓和供電容量的關系

      2   失效單節蓄電池的檢測方法

      在實際維護工作中,如何檢測失效單節電池,并在失效前就發現故障電池,對保障設備安全運行和降低生產成本有重要的意義。目前使用的方法有以下幾種:

      (1)恒流放電檢測法

      這種方法檢測精度高,但由于作業時間長,檢測的工藝性差,難以在通信臺站電池運行狀態的巡檢和普查中使用。

      (2)電導式內阻法

      這類檢測儀由于沒有電池容量合格值標準,操作者不能依據檢測值對失效電池定位。這類檢測儀檢測電池時不對電池放電,沒有電流流經電池極板,所以儀表顯示值是蓄電池的靜態內阻,不是電池的動態內阻。電池的失效都是因動態內阻增大造成的,用靜態內阻不能表達動態內阻的技術內涵。市面上流行的電池電導類檢測儀,由于檢測數據沒有采集供電電流參數,導致檢測數據的偏差較大,可信度較低。電導儀檢測得出的西門子數值,儀表銷售商都不能提供儀表顯示的數據與容量的對應關系?,F行密封電池維護規程和標準中也沒有用西門子表達的安全界限門檻值,在操作者手中電導儀實際上是一把沒有刻度的尺子,維護操作中使用者難以用測量值決定電池的取舍。

      (3)負載電壓法

      利用負載電壓法制作的保有容量檢測儀可以在線、便捷、快速、定量、無損的檢測每只電池的實際供電能力,所以可定期檢測電池的動態容量。用檢測得出的數據掌握蓄電池的運行質量,可把蓄電池事故消滅在萌芽中,保障設備的安全運行。

      負載電壓法的原理是對被檢測電池施加一個大功率的恒定電流負載,在特定的時間,鎖定電流值和對應的電壓值,測量過程由計算機控制。對一只確定規格型號的蓄電池,在不同的保有容量條件下,檢測儀鎖定的電壓值是相對確定的,這種對應關系見圖2?;谶@種原理開發的蓄電池檢測儀,可以快速檢測蓄電池的保有容量。但是由于電池內部結構的差異較大,測量偏差較大,造成檢測值偏差主要是由于電池內部物理結構和電化學結構的差異造成的。不過這種檢測精度,對維護蓄電池組容量的均衡性已經達到了有效程度,并且兼顧了精度、效率和便攜這三方面的要求。

      圖2 大電流負載下蓄電池的端電壓和容量的關系

      3   失效電池的安全替換方法

      檢測出失效電池以后,就要及時用合格備品替換。對電池的更換操作要在夜間0點以后進行,這在實際中不但會增加工作量,而且有許多不便。這種規定的理由是,在有通話業務的時候,不允許直流系統出現短暫中斷,確保通信暢通。采用圖3所示的方法,在任何時候更換電池,都能滿足這個技術要求,圖中的電池B是失效電池,備品電池是D。

      圖3  失效電池的替換方法

      圖3(a)是雙極柱電池的替換。用一只6V100Ah的電池,先并聯在A、C兩個電池上,B電池被替換后,再拆除6V電池。圖3(b)是4極柱電池的替換方法。用軟連線先替換電池上的一對極柱,電池就位后,就可以先把上面一對極柱連結好,再把下部的連線復原。

      4   負載電壓法運用中存在的問題

      (1)電解液濃縮對檢測值的干擾

      現在通信電源使用的密封蓄電池,實際上處于“免維護”狀態。由于檢修規程中沒有補加純凈水的規定,在使用過程中電解液中的水不斷散失,電解液的密度不斷上升。電解液密度上升后對電池外特性的影響如圖4所示。電池放電時端電壓就不再沿著電池出廠時下方的曲線變化,而是沿著上方曲線變化。當用驗證性放電檢查得到電池的電壓是K值時,按廠方提供的放電曲線,會判斷電池的容量還有C3,實際上只有C2。

      通常,蓄電池組在放電的時候,總電壓從47V降低到46V,至少有1h的時間。在安徽淮南對使用3年電池的一次實際放電中,這段時間只有5min,這就是由于電解液的濃縮造成放電特性的變化。
      同樣,由于在電池內部與極板接觸的電解液較多,用檢測儀測量容量時短時間密度值下降較少,測量顯示值偏高。實際放電時電壓變化的曲線位置,是隨失水程度決定的。

      要消除這個干擾,首先要對電池進行補加水維護,等到電池內部電解液均勻后,再測量時這種偏差就消除了。

      圖4  電解液濃縮對電池外特性的影響

      (2)現行維護規程電池互換的不合理限制

      檢測出失效電池后,需要用電池備件更換,只要容量大體一致,最低容量大于安全限度,保證蓄電池供電時其中任何一只電池都不發生過放電,電池組就可以處于合理狀態,這是更換電池的容量原則。但是現行維護規程中規定:“不同廠家、不同批次、不同使用年度的電池不能互換”。執行這樣的規定,會增加許多無效勞動和資金支出,在電池互換中幾乎是無法操作的,也是不符合實際情況的。當取用電池備品時,用檢測儀檢查電池的保有容量,就可確保電池更換上線的電池容量大于下線的電池,避免誤操作和無效勞動。

      5   實施步驟

      第一步:從已經下線的電池中挑選出可用的電池,根據需要做好維護,制作備品;第二步:對通信臺站的電池補加水,提高蓄電池的保有容量;第三步:用負載電壓法檢測出低于使用標準的電池,用備品替換。

      這是一個動態的維護過程,全部工作可以安排在3個月一次的通信臺站巡檢中。用這樣的維護方法,由于及時排出了潛在的失效電池,保證了電池的容量均衡性,可以把電池因為容量問題產生的掉站事故降到最低。

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