主要性能特點 

高可靠性
· 采用開關電源的模塊化設計，N+1熱備份。
· 充電模塊可以帶電熱插拔，平均維護時間大幅度減少。
· 動力母線和控制母線可以由充電模塊單獨直接供電，可以通過 降壓裝置熱備份。
· 硬件低差自主均流技術，模塊間輸出電源最大不平衡度優于5%。
· 可靠的防雷和電氣絕緣措施，選配的絕緣監測裝置能夠實時監測系統絕緣情況，確保系統和人身安全。
· 系統設計采用IEC（國際電工委員會），UL等國際標準，可靠性與安全性有充分保證。
高智能化
· 監控模塊采用大屏幕液晶漢字顯示，聲光告警。
· 可通過監控模塊進行系統各個部分的參數設置。模塊具有平滑調節輸出電壓和電流的功能，具備電池充電溫度補償功能。
· 具有多個擴展通訊口，可以接入多種外部智能設備（如電池測試儀、絕緣監測裝置等）。
· 現代電力電子與計算機網絡技術相結合，提供對電源系統的 “遙測、遙控、遙信、遙調”的支持，實現無人值守。
· 蓄電池自支管理及保護，實時自動檢測蓄電池的端電壓、充電放電電流，并對蓄電池的均浮充電進行智能控制，設有電池過欠壓和充電過流聲光告

警

摘要：分析VRLA蓄電池運行中影響其性能的諸多因素，并就蓄電池人工檢測與在線監測的技術加以比較，提出蓄電池維護中以內阻在線監測為主的解決方案。

 前言: 分析VRLA隨著我國通訊、電力、UPS等行業的迅猛發展，免維護蓄電池的用量也在快速增加，其性能狀況的優劣對于保證后備直流電源的正常運行尤為重要，但同時各種問題也逐漸顯現：

·使用壽命比預計的要短；

·個別電池失效導致整組電池失效；

·突發性的電池故障很難保證及時發現；

·電池放電測試的風險很高；

·由于現場條件限制，很難進行手工檢測，測試數據分析需要運維人員具有很高的專業水準；

·無人職守站（所）的日常檢查費用很高；

·缺乏科學、有效的監測管理手段，對蓄電池的合理使用不能及時作出準確的判斷；

·具有“電池管理功能”的電源設備，沒有真正起到電池管理者的作用。

有關資料表明，蓄電池使用3--4年后，大部分很難通過容量檢測，只有少數能超過6年。而實際使用中，只有很少用戶定期檢查蓄電池并對蓄電池作定期容量測試，很多情況是在停電后才發現蓄電池放電容量達不到設計要求，甚至有的電池組的容量達不到額定容量的50%還在繼續“工作”。

這就說明，蓄電池用戶迫切需要能夠實時在線監測蓄電池性能狀況，蓄電池在線監測設備對蓄電池的管理有重要的意義。

一、影響蓄電池性能的因素

1.影響蓄電池質量的技術問題

1）電池構成

VRLA電池由正極板、負極板、AGM隔膜、正負匯流條、電解液、安全閥、蓋和殼組成。其中正極板柵厚度、合金成份、AGM隔膜厚度均勻性、匯流條合金、電解液量、安全閥開閉壓力、殼蓋材料、電池生產工藝等對電池壽命和容量均勻性具有重要影響。

2）板柵合金

VRLA電池負板柵合金一般為Pb-Ca系列合金，正板柵合金有Pb－Ca系列、Pb-Sb（低）系列和純Pb等，其中Pb-Ca、Pb-Sb（低）合金正板柵電池浮充壽命相近，但循環壽命相差較大，對于經常停電地區選用低銻合金電池可靠性好。

3）板柵厚度

極板的正板柵厚度決定電池的設計壽命。

4）安全閥

安全閥是電池的一個關鍵部件，具有濾酸、防爆和單向開放功能，YD／T7991996規定安全開閉壓力范圍為1－49kPa，但是，對于長壽命電池，必須考慮單向密封，防止空氣進人電池內部，同時防止內部水蒸氣在較高溫度下跑掉。

5）AGM隔膜

隔膜孔隙率和厚度均勻性，直接影響隔膜吸酸飽和度和裝配壓縮比，從而影響電池壽命和容量均勻性。

6）殼蓋材料

VRLA電池殼蓋材料有PP、ABS和PVC，PP材料相對較好。

7）酸量和化成工藝

分為電池化成和槽化成兩種，電池化成可以定量注酸并記錄每個電池單體化成全過程數據，能準確判斷每個出廠電池綜合生產質量狀況，但化成時間較長。槽化成是對極板化成，化成時間短，極板化成較充分，但對電池組裝質量不能通過化成過程數據記錄判斷。

8）涂板工藝

涂板工藝要保證極板厚度和每片極板活性物質的均勻性。

9）密封技術

VRLA電池密封技術包括極柱密封、殼蓋材料透水性、殼蓋密封和安全閥密封。

10）氧復合效率

AGM電池具有良好的 會引起極板形變，最后失效。浮充電壓是蓄電池長期使用的充電電壓，是影響電池壽命至關重要的因素。一般情況下，浮充電壓定為2.23~2.25V/單體（25℃）比較合適。

4.蓄電池在后備電源運行中存在問題

1）蓄電池壽命無法達到設計要求

在實際中，蓄電池在三年時就會出現嚴重劣化，使用超過5年的蓄電池很少。原因是在使用中對蓄電池沒有有效、合理地進行管理以及維護，造成蓄電池在早期出現劣化，并且沒有及時發現落后電池，致使劣化積累、加劇，導致蓄電池過早報廢。

2）對蓄電池的運行情況、性能狀況不明

蓄電池組中如果有落后的蓄電池，可以通過一定深度的放電、充電循環，在一定程度上減少落后的差別。但由于沒有良好的管理手段，對于蓄電池內部性能參數，如蓄電池的內阻、當前的剩余容量，無法十分清楚地了解，所以相應的措施就無法實施。

3）對于單體電池而言，充電機制可靠性需要完善

由于目前國內直流系統的充電機制不是非常的完善，在實際中存在電壓漂移的情況，蓄電池長期處于浮沖狀態，如果浮沖電壓偏離正常的范圍，就會造成蓄電池的過充或欠充，長期的過充或欠充對于蓄電池的性能影響非常大。

4）單體電池之間不均衡

目前蓄電池組由數量很多的單體電池組成，實際運行中存在單體電池之間充電電壓、內阻等差異較大的情況，特別是在浮充下，這種不均衡現象顯得非常嚴重。個別落后電池充電不完全，如果沒有及時發現并處理，這種落后就會加劇。如此反復，這種不均衡就加重，致使落后電池失效，從而引起整組蓄電池的容量過早喪失。

5）無人值守站點的維護工作缺乏良好的管理監測手段

對于許多無人值守的站點，由于沒有網絡管理監測的手段，對于蓄電池的維護更加薄弱，特別是對于蓄電池的運行情況以及性能狀況，不能清楚的了解。大量的維護與管理工作由人工進行，同時數據的整理與分析需要維護人員有較強的專業知識。

6）蓄電池終止壽命無法提前判斷以及蓄電池的更換缺乏科學的依據

我們對于蓄電池的壽命終止，希望能夠提前作出判斷，為蓄電池的更換贏得時間。但目前對于蓄電池壽命的終止，沒有一個可靠的手段，僅僅根據多年的經驗來進行。所以在實際中，往往是蓄電池放電的容量低于最低要求后，才在放電中發現蓄電池的壽命終止。

二、蓄電池人工檢測與在線監測的技術比較

 1．人工檢測

目前大部分都采用人工檢查的方法，來實現蓄電池的維護。該方法除了放電測試外，人工測量主要是測量電池組電壓、單電池電壓、溫度和單電池內阻。

電池組電壓測量可以發現充電機的參數設置是否正確。由于蓄電池是串聯運行，整組電池的電壓由充電機的輸出來決定。

單電池電壓監測可以發現單電池浮充電壓不正確，單電池是否被過充電、過放電等情況。

溫度測量可以發現電池的工作環境是否通風不良、溫度過高。

電池內阻能夠反映電池的容量下降和電池老化。不同廠家的內阻測試儀的準確度和抗干擾能力差別很大；由于采用的工作頻率不同，其讀數值也會有差別；尤其是測量夾具很難與電池端子直接接觸，測量值往往包括連接電阻。

人工測量存在眾多不足：

a、人工測量的準確度會受到諸多因素的影響；

b、由于人工測試大都為定期進行，無法及時發現落后、失效蓄電池；

c、放電測試對蓄電池會造成無法恢復的傷害隱患；

d、大量的人工測量費時費力，安全性差，周期長。

 2．蓄電池的在線監測

蓄電池在線監測管理是針對測量電池的運行條件和檢測電池本身的狀況而設計的，其發展大致經歷了三個階段：①整組電壓監測、②單電池電壓監測、③單電池內阻巡檢

1）整組電壓監測

整組電池監測功能一般設計在整流電源內，測量電池組的電壓，電流和溫度，進行充電和放電管理，尤其是根據環境溫度變化調整電池的浮充電壓，在電池放電時電池組電壓低至某下限時報警，現在的UPS仍然采用該方法。

但是整組監測存在較大的不足,如在蓄電池組放電時,放電的截止電壓是N×1.8V/只（N為蓄電池數量）,但是由于蓄電池組中蓄電池的一致性無法嚴格保證，因此在放電中當個別電池已經達到放電截止電壓，但電池組并沒有達到N×1.8V/只，這樣就會出現個別電池過放電。

2）單電池電壓監測

全電子式的監測，對蓄電池的運行情況可以作到較為全面的監測與管理，如單電池電壓、電池組電壓、充放電電流、蓄電池的環境溫度等。通過蓄電池運行參數的監測，可以保證蓄電池在正常條件下的運行與工作。但當蓄電池運行條件無法保障的前提下，蓄電池運行參數的監測是無法反映其性能參數的。

3）單電池內阻監測

電池總內阻是電荷轉移電阻與各部件歐姆電阻的總和，實驗表明：歐姆阻抗是電池早期失效的最大隱患。

以下是最通常的影響內阻變化的因素：

腐蝕隨柵板和匯流排的腐蝕，金屬導電回路變化，使內阻增大。

柵板腐蝕和長年使用會導致活性物質從柵板上脫落，使內阻增大。

硫化隨一部分活性物質硫化，涂膏的電阻亦增加。

電池干涸由于VRLA電池無法加水，失水可能使電池報廢。

制造制造缺限，如鑄鉛和涂膏，都能導致高的金屬電阻和容量問題。

充電狀態從浮充狀態到20%容量的放電，幾乎不影響內阻。實驗表明20%的放電對內阻的影響小于3%。

溫度39℃以內的高溫對電池內阻影響甚微，低溫有些影響，但需到18℃以下。

實驗表明，內阻比基準值高出50%的電池，不能通過標準的容量測試，VRLA電池是一個接一個地失效。使用3~4年的電池組，各個內阻值分布高于基線值的0~100%也是常事。高放電速率下的使用時間似乎對這些因素更為敏感，一般電池內阻增加20~25%時就到了壽命期限。在低放電速率下，電池內阻一般增加20~35%后壽命才結束。

現場測試的數據表明，個別電池的內阻偏離平均值的25%時，就應該做一次放電容量測試了。將溫度傳感器置于電池表面可以發現電池過熱，從而及時發現電池運行過程的異常。