蓄电池能量保护装置技术应用答疑（一）
蓄电池能量保护装置技术应用答疑
1.电力行业：电力系统输配电变电站、开闭站、水电站、核电站、发电厂等单位的操作电源、直流屏电源、通讯开关电源、机房UPS；风能、光伏太阳能电站的核心储能装备。
2.军事行业：军事信息中心、指挥中心、电池管理中心、军用基站、网络指挥中心、各单位数据网络通信机房等；舰船通讯站、雷达站、坦克、潜艇、舰船发动机启动系统、各类飞行器（飞机）发动机地面启动系统、各类装甲车辆发动机启动系统、照明系统及车载通信系统等。
3.交通行业：铁路牵引变电站、信号通讯站、火车站、指挥调度中心、地铁站机房；高速公路收费站、隧道、沿路配电室、监控指挥中心，高速沿线监控、测速等（多采用风光互补）。
4.通信行业：IDC机房、移动基站及固话机房、微波中心机房、数据网络通讯机房及各分支网点机房等；海岛、高海拔地区中的各类基站和机房等。
5.政府及金融行业：各类数据网络机房和数据中心、各分行、支行营业网点机房、ATM机等（开关电源、UPS）。
1.保障直流系统的安全可靠性
直流系统是远程控制、信号设备、继电保护以及断路器分、合闸等能量的来源，同时又是供给自动装置、事故照明、交流不停电电源等装置的电源。直流系统运行的安全、可靠是各电气设备正常运行的重要保证。在发生事故甚至交流电全部失去的情况下，蓄电池组将作为唯一的直流供电电源，直接对控制设备或动力设备供电，保证设备可靠而连续的工作。
所以铅酸蓄电池的“实际剩余容量”和“剩余备电时长”是业主最关心的问题，是保障设备连续工作的重要指标。铅酸蓄电池在投产后随着时间的增加，“实际剩余容量”会逐渐减小，随着铅酸蓄电池的劣化会无法提供要求备电时长，甚至会自身发生燃烧、爆炸事故。在新电池或未发生物理损坏时使用蓄电池能量保护装置可彻底消除“不可逆硫化”，降低铅酸蓄电池发生物理损坏的几率，使得铅酸蓄电池长期保有较高的剩余容量和备电时长，保障直流系统的安全可靠性。
2.延长铅酸蓄电池使用寿命、降低企业采购成本
目前铅酸2V蓄电池的设计使用寿命10-15年（8-10年12V），在实际使用过程中一般3-5年就会出现问题而达不到用户使用标准。使用铅酸蓄电池能量保护装置可延长电池使用寿命2-3倍，降低企业采购成本。
3.减少运维成本
目前铅酸蓄电池的运维主要是日常监测、定期检测、定期均充、容量核准等，以上方法只能反映铅酸蓄电池的问题后进行更换操作，且存在时间间隔，无法从根本上解决容量、安全的问题。蓄电池能量保护装置可彻底消除“不可逆硫化”降低铅酸蓄电池发生物理损坏的几率，使得铅酸蓄电池长期保有较高的剩余容量和备电时长。这是补充日常运维的有效手段。
4.代替专业运维人员减少操作风险
铅酸蓄电池的运维需要具备铅酸蓄电池专业知识的人员长期在岗，以便及时发现和处理问题。更换和容量核准放电时都需要将电池组“下线”操作，存在一定风险，蓄电池能量保护装置可代替日常的维护性放电，减少操作风险。减少人员巡检次数、解决人力难以解决的硫化问题。
5.节能环保
蓄电池能量保护装置可以降低铅酸蓄电池报废率，有效减轻铅酸蓄电池的生产回收环节造成的环境污染问题，减少铅矿开采，节约能源，保护环境。
因直流系统是供电系统最后的安全保障，在通讯、电力、轨道交通、数据中心等行业都十分关注铅酸蓄电池的安全和剩余容量。企业都采用人工巡检结合加装蓄电池监控系统的方式对铅酸蓄电池进运维。人工巡检采用定时测量、日常维护性放电、定期核对性放电的方式。加装的监控系统可以实时查看蓄电池的总电压、电流、单体电压、单体内阻、单体温度等指标，通过设定阈值实现告警功能，其目的是保障蓄电池的安全，防止蓄电池的失效、漏液、起火、爆炸等。了解蓄电池的剩余容量避免遇到市电停止时蓄电池不能提供电能造成生产事故。存在的问题如下：
1.人工巡检
（1）存在时间间隔，出现问题不能及时发现；
（2）人工测量存在误差，特别是内阻的测量误差极大；
（3）需要专业知识来判断电池可能存在问题，各生产企业不具备相关专业人员或人员缺乏；
（4）日常维护性放电需要倒闸操作，存在风险，需要制定详细计划并采用工作票制度；
（5）核对性放电需要将电池组从系统中脱离，存在风险，需要制定详细计划并采用工作票制度；一组电池往往需要3天左右时间，且中途人员必须在岗，耗时耗力。
2.电池监测系统
（1）因直流系统作为后备电源，铅酸蓄电池长期处于浮充状态，电池监控系统监测的均为浮充状态下电压、内阻，测量值只能作为参考；
（2）单一温度告警可以避免电池燃烧爆炸的风险；
（3）单一电压、内阻类的告警无法给运维人员提供解决方案。例如：压差超过200mV，运维人员没有办法进行操作消除这个问题。
综上所述，在各个行业中针对铅酸蓄电池的运维都是一个十分困难的工作，普遍存在专业人员缺乏、监控系统只能作为参考，主要依靠核对性放电来判断电池剩余容量、判断是否满足生产需求的问题。蓄电池的实际使用寿命远远低于设计使用寿命。
电池监控系统是监测电池性能相关电压、内阻、温度的传感器，并不能对电池起到修复和养护的作用，有些监控系统采集内阻时还会对电池自身放电，造成电池不均衡，加速电池老化。
蓄电池能量保护装置是解决铅酸蓄电池硫化的装置，从根本上解决了铅酸蓄电池安全问题，可使铅酸蓄电池长期处于无不可逆硫化的状态，从而保证随时都有可释放的容量，保障直流系统的安全。
由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异，最终导致铅酸蓄电池失效原因各异，主要有下述几种模式：
1.正极板腐蚀变形
正极板腐蚀是铅酸蓄电池失效的重要原因。无论是浮充状态、充放电状态、还是开路状态，正极板都存在被腐蚀的现象。特别是在过充电状态下，正极由于析氧反应，水被消耗， 电解液相对变少，H+浓度增加，导致正极附近酸度增高，极板腐蚀加速，活性物质变少，正极板孔隙率增高，如电池使用不当，长期处于过充电状态，这些电池的容量会很快降低，最后失效。正极板在遭受腐蚀时产生变形，使板栅尺寸线性增大，甚至个别筋条断裂，导致整个电池的损坏。
2.失水
失水是影响铅酸蓄电池寿命的主要因素之一，由于再化合反应不完全及极板腐蚀引起水的损失，在每次充电时，产生气体的速率大于气体再化合速率，所以导致一部分气体逸出，造成水的损失，正极板腐蚀也是造成水损失的因素之一。
3.硫酸盐化（不可逆硫化）
铅酸蓄电池在长期亏电保存、经常过放电、长期充电不足、长期浮充状态、低温扰动等情况下，逐渐在负极表面形成一层致密坚硬的硫酸铅层，这种形式的硫酸铅是难溶物质，致使铅酸蓄电池在正常的充电中欧姆极化、浓差极化增大，极板充电接受率降低，在活性物质尚未充分转化时已达极化电压产生水分解，电池迅速升温使充电不能继续下去，进而导致铅酸蓄电池容量降低、寿命缩短。事实上，70%以上的失效铅酸蓄电池都是由该模式引起的。
4.锑在活性物质上的严重积累
正极板栅上的锑随着循环，部分转移到负极活性物质的表面，导致电池不能正常充电而失效。
5.热失控
在使用过程中，充电电压过高，导致充电电流过大，产生的热量使电解液温度升高，导致电池内阻下降，内阻的下降又加强了充电电流，温度升高和电流过大互相加强，最终不可控制，使电池变形、开裂而失效。
6.负极板的腐蚀
一般情况下，负极板及汇流排不存在腐蚀问题，但在阀控式密封蓄电池中，当建立氧循环时，电池上部空间基本上充满了氧气，隔膜中的电解液沿极耳上爬至汇流排，汇流排的合金会被氧化，进一步形成硫酸铅，如果汇流排焊条合金选择不当，汇流排有渣夹杂及缝隙，腐蚀会沿着缝隙加深，致使极耳与汇流排脱开，负极板失效。
7.电池内部短路
个别品种的隔膜孔径较大，在使用过程中PP 熔丝会发生位移，从而造成大孔，活性物质可在充放电过程中穿过这些大孔，形成微短路，使电池失效。
8.其他
此外，还有由于磕碰、摔打、跌落等原因使电池壳体上部出现微弱裂缝而漏液造成蓄电池失效。
使用时间较长蓄电池的失效原因各种各样，只能说某一种原因占主要原因。如，一只蓄电池由于硫酸盐化失效，并不是说它只发生了硫酸盐化现象，而是说影响蓄电池性能的主要原因是盐化，其他如失水、正极板栅腐蚀、正极活性物质组份的变化、正极活性物质结构的变化等在一定程度上也是存在
在使用过程中，铅酸蓄电池会先产生不可逆硫化造成蓄电池内阻增加，蓄电池受容性降低，充电过程中内阻高的单节电池分得的电压高，当超过2.4v(14.4V)就会分解水，随着失水的增加浓度会增高，才会出现极板腐蚀、热失控等现象的发生，所以铅酸蓄电池失效的根本原因是不可逆硫化现象造成的。
免维护蓄电池定义是针对开口式电瓶而言的，它只是不需要定期加 水维护的密封电瓶，其实它的硫酸盐化问题会更加严重，更需要维护；通常说的免维护电池就是蓄电池在充电时正极板上产生 的氧气，通过再化合反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必 加水维护保养，所以称为免维护铅酸蓄电池。
