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    蓄電池人工檢測與在線監測技術比較

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    蓄電池人工檢測與在線監測技術比較

    發布日期:2018-07-13 作者:直流電源柜 點擊:

    蓄電池人工檢測與在線監測技術比較

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    一、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。
      
            ①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;

    ②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;
            ③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;
            ④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。

    直流電源柜廠家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。

     

    直流電源柜

     

    二、電池在線監測

    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、④內阻測試方法

    1)整組電壓監測: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大隱患。以下是通常的影響內阻變化的因素:
      
    ①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;

    ②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;

    ③硫化隨一部分活性物質硫化,涂膏的電阻亦增加;

    ④電池干涸由于VRLA電池無法加水,失水可能使電池報廢;

    ⑤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;

    ⑥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%;

    ⑦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0~95%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。

    4)內阻測試方法:電池監測設備廠商近幾年陸續推出了對單電池進行內阻監測的產品,由此帶來電池監測技術的質變,即由被動監測電壓到主動測試電池內部狀態。內阻巡檢一方面可以監測蓄電池的電壓、電流、溫度等運行參數,另一方面可以通過內阻的監測及時發現蓄電池的健康程度。
      
            在線內阻測試技術難度大,各廠家的具體實現技術各有特點,其內阻準確度和抗干擾能力差別也很大。內阻實時在線監測的方法歸為兩類:直流放電法、交流法。
      
             A.直流放電法:是以在瞬間大電流放電(70A)測量電池電壓降,由此得到蓄電池的內阻,并通過蓄電池內阻變化的情況分析蓄電池落后情況或失效趨勢,同時并輔以電壓、電流等運行參數的監測,是目前比較領先的監測技術。

    a)采用大電流的放電,對蓄電池性能會帶來一定的損害;如果測量頻度較大,則這種損害又會累積;
            b)直流法只能測量蓄電池內阻中的歐姆阻抗,對極化阻抗則無法測量。判斷蓄電池的失效、落后是不充分的;

    c)同蓄電池的連線需10平方毫米以上,連線方式要求較高。放電器及連線的可靠性要求要高。

    B.交流法:近幾年隨著數字信號處理技術的發展,使有效地消除其他電磁信號干擾成為可能,突破性解決交流法在實際應用中的難題,從而使該方法在實際工作得以應用。交流法就是向蓄電池注入一定頻率的交流信號,由于蓄電池內部存在阻抗,然后測量其反饋的電流信號,進行信號處理,比較注入信號與反饋信號的差異,從而測得蓄電池內阻。
      
            交流法特點: 

    a)由于無需放電,避免了大電流放電對蓄電池性能的損害;

    b)由于無需使蓄電池脫機或靜態,避免了系統安全性的隱患,真正實現實時在線測量;

    c)交流法同時測量蓄電池的歐姆阻抗和極化阻抗,使對蓄電池健康度的分析更加真實、可靠;

    d)由于沒有負載,其成本大大減少。


     


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