VRLA电池组可靠性检测方法

　　1 前言

　　某地电信中心机站发生通讯中断故事，分析原因是，机站配置48 V 4000 Ah 电池组，采用4 组并联每组24 只GFM- 1000 电池， 负载电流为260～300 A。电池为使用6 年半左右的VRLA (AGM) 电池。经检查，4 组并联电池组中，每组都有2～3 只容量很低的电池存在，当电池组负载放电时，整组电池电压下降较快，在维护人员赶到前，总电压已降至脱离电压，所以导致发生通讯中断事故。

　　某省的电信中心机站也发生过通讯中断的严重事故，说明中国通讯行业中使用的VRLA 备用电池存在着较为严重的可靠性隐患，主要表现在：使用中后期缺乏行之有效的可靠性检测方法及标准。

　　结合多年来在VRLA 电池的制造、工艺、使用维护等方面积累的经验，特提出一种检测VRLA 电池可靠性的方法，以期对同行有所借鉴，对VRLA备用电池组用户的维护有所帮助。

　　2 通讯用VRLA 备用电池组配置

　　通讯用VRLA 备用电池组的电压一般为48 V;中心机站一般把几组24 只2V GFM系列的大容量48 V 电池组并联起来;非中心机站及边际网一般采用几组4 只12V GFM系列48 V 电池组并联方式，或采用几组24 只2V GFM系列中小容量48 V电池组并联方式。

　　通讯用48 V VRLA 备用电池组的容量大小是根据负载大小来配置的。负载电流一般设计为C10/15(A)左右。市电中断时，在正常情况下，电池组能坚持供电12～16 h。例如：中心机站负载为48 V×270 A 左右时，一般配置48 V 4000 Ah 的电池组，常用4 组48 V 1000 Ah 电池组并联起来，或者采用2 组48 V 2000 Ah 电池组并联。

　　3 UPS 备用VRLA 电池组配置

　　UPS 备用VRLA 电池组一般常用的有220 V、380 V 电池组。电池组的容量大小是根据负载大小而定的，最大负载电流大小一般为电池组的1～2小时放电率。市电中断时，在电池组正常情况下，至少能坚持供电1～2 h 左右。

　　4 市电断电时的处理程序

　　中心通讯机站一般都备有柴油发电机系统，所以市电中断后，VRLA 电池组只要能坚持供电2 h左右，就能启动柴油发电机系统来供电。

　　对一般性的通讯机站，因为是无人值守的，所以有关维护人员一般需要4～5 h 左右才能赶到机站，启动柴油发电系统，所以市电中断后，VRLA电池组要求能坚持供电4～5 h 左右。

　　对于UPS 机站，市电中断后，VRLA 电池组只要坚持供电15～30 min，有关人员就能启动柴油发电系统供电。

　　5 市电断电后的现状

　　虽然现在VRLA 备用电池组容量配置裕度都较大，特别是对通讯备用电源，电池组容量只要有额定容量的40 %左右，至少能对负载供电达6 h左右，使维护人员有足够的时间启动柴油发电系统，从而保证通讯的正常运行。

　　但是，现实中常有通讯中断事故，中断2 h 以上的重大事故也不少见。这是因为：VRLA 电池组平时大多数时候都处于浮充备用状态，只要每组电池中有极少部分的电池容量很小，在市电中断而由电池组供电时，电池组总电压就会下降很快，很快降至脱离电压，使电池组对负载供电池时间较短，人们来不及启动柴油发电系统，从而造成通讯中断事故。

　　这其实并不仅仅只是VRLA 电池容量大小的问题，而且是VRLA 电池容量可靠性的问题，因为我们不可能频繁地对电池组进行容量检测。所以重要的是对VRLA 电池的容量的可靠性有一种判断的方法(或称为判断标准)。

　　6 VRLA 电池容量可靠性有关的因素

　　现在的中心机站一般都有浮充检控，对没有检控的机站，运维人员也会每隔一段时间去检测电池浮充电压的大小。但是电池的浮充电压大小并不能较好地反应出电池内部状态的可靠性，经常有浮充电压很正常的电池，其容量已很小的情况。

　　多年来，通过对大量容量严重偏低且失效电池的分析及解剖，发现失效的原因主要有以下两种类型：

　　第一种类型：汇流排及板耳腐蚀断裂。一般有以下特点：

　　a) 负极汇流排及负极板耳腐蚀严重， 负极板耳与负极汇流排基本腐蚀脱离;

　　b) 正汇流排与正板耳完整， 无明显腐蚀迹象;

　　c) 正极板完整， 无明显变形膨胀现象， 活性物质无明显的糊状;

　　d) 正极板栅较完整;

　　e) 负极板完整， 不发硬， 无明显硫酸盐化之迹象。

　　也就是说， 对于第一种失效类型， 电池除了汇流排与板耳腐蚀断裂外， 其余部分都正常。

　　第二种类型： PCL 现象。

　　一般有以下特点：

　　a) 正极汇流排与正极板耳完整， 无明显腐蚀之现象;

　　b) 负极汇流排与负极板耳完整， 无明显穿透型腐蚀;

　　c) 正极板完整， 无明显变形膨胀现象， 活性物质无明显的糊状;

　　d) 正极板栅较完整;

　　e) 负极板完整，不发硬，无明显硫酸盐化之迹象;

　　f) 正极板发生早期容量损失现象， 使电池容量很小。

　　所以，影响VRLA 电池容量可靠性的因素主要有两个：第一个是汇流排与板耳的腐蚀状况，主要是负极汇流排与负极板耳的腐蚀状况。第二个就是所谓的PCL 现象，即早期容量损失现象。对于VRLA 电池，主要是正极板的早期容量损失现象。

　　7 VRLA 电池可靠性检测方法

　　对使用期为3 年以内的VRLA 电池组，每年做一次容量检测，将C10 容量比同组电池中最高容量低10 %以上的电池换掉。

　　对使用3 年以上的电池组，每年检查一次汇流排与板耳的腐蚀情况，然后再作容量检测，具体操作方法如下：

　　(1) 分组检测，检测时应断开熔丝;

　　(2) 开阀;

　　(3) 用内窥镜(即胃镜) 伸入电池气室内，观察汇流排与板耳的腐蚀情况，检查时应注意不要损伤隔板;

　　(4) 如汇流排与板耳腐蚀较严重：汇流排有断裂现象，部分板耳与汇流排有腐蚀断裂现象，则应将该电池更换掉，且这样的电池不能再做容量恢复，应直接报废(如图1);

 

　　图1 腐蚀的板耳和汇流排