BE蓄电池(能源股份)Co., Ltd
由于蓄电池排气孔堵塞,蓄电池先爆裂,爆裂引起蓄电池震动,极柱接线不牢产生火花,从而形成爆炸。
铅酸蓄电池的爆炸原因有哪些?
如果铅酸蓄电池的爆炸位置为槽盖热风结合处或应力集中的边角处,那原因则是过度充电导致内部压力高于0.25MPA且加液孔盖的通气孔堵塞导致。通气堵塞的情况下过度充电时,电池内部的压力及电解液的温度会速度上升,蓄电池槽变形,压力到达极限时会出现爆裂现状,严重的话才会出现爆炸。
铅酸蓄电池的爆炸原因与爆炸威力
电池在过充电时,水会分解为氢气和氧气,,每过充电1Ah,产生0.4181L氢气和0.20907L氧气。当蓄电池氢含量累积到一定程度或是含量>爆炸范围,那么遇到明火时就会爆炸。
容量不足、放不出电、电池鼓胀、电池漏液等是铅酸蓄电池常见故障,维护人员对此也习以为常,能熟练应对。电池反极、爆炸也并不鲜见,但现象令人迷惑不解,本文将通过案例进行分析。
案例一:用户进行油机与市电切换测试,UPS出现电池开关跳闸。经检查,恢复工作后的UPS状态无异常,蓄电池各单体浮充电压均衡,电池外观及连接也正常。采用该UPS10分钟放电功能进行放电测试,万用表记录到开始瞬间电池组低值为300V,随后回升到360V左右,UPS面板显示电池正在放电测试。测量蓄电池组没有放电电流,用万用表对每个电池进行测量时,发现其中有一节电压为-15V左右,其它电池都在12V左右。系统恢复正常供电后,测得所有电池电压都差不多。
分析:UPS进行电池测试时,整流器输出电压降低至360V,负载能量转由电池提供。由于电池放电性能很差,无法承担负载,端电压瞬间下降,整流器因负荷突变引起电压下降,低探至300V,并立即回升至系统设定的输出电压360V以保障负载运行。
电池电压主要由极性材料决定,电压不可能高于正常电压,因此出现反向电压只可能是外部电压加在上面的结果。该UPS蓄电池组为32节12V电池串联,电池经瞬间放电后,开口电压略低于正常开口电压12.9V,大约为12.1V。除已反极的电池外,其它31节电池电压为12.1×31=375V,与整流器输出的360V相差正好15V,与反极的电压两端电压一致,可以判断反极电池已形成断路。
结论:蓄电池组在放电状态下若无放电电流,一节电池反极,说明该节电池断路。
案例二:某UPS配置100AH/2V电池180节1组,已使用4年,日常巡检时发现其中一节电池浮充电压长期偏低,从前期2.19V下降到2.15Vdc;浮充状态时测试电池内阻均衡,电池组能够放电为负载供电。电池组放电时,发现某节电池反极电压1.7VDC左右,整组电池电压偏低。因为该UPS负载率仅10%,未影响设负载运行。
分析:铅酸蓄电池正极为二氧化铅,负极为铅,放电过程中正负极活性物质都逐步转变成完全相同的物质——硫酸铅。如果某节电池剩余容量远低于其它电池,正极二氧化铅和负极活性铅都很快全部转化为硫酸铅,不再能放出电能。由于其它电池有电能输出,但电流与正常情况下的充电电流方向相反,因此其它电池放出的部分电能用于给该节落后电池充电,在原来的正极上生成铅,原来的负极上生成二氧化铅,并在电解液中生成硫酸。由于二氧化铅在硫酸中呈正电位,铅在硫酸中呈负电位,电池将具有反向电压,这就是反向充电。由于该电池原有容量不高,生成的硫酸密度低,据经验公式:充满电的电池开口电压=0.85+硫酸密度,电池反向电压一般不会高于2V,实测1.7,与分析值比较符合。
由于本案例中一组电池有180节,如果有一节电池放电至反极,该电池不但不能提供能量,还要抵消另一节电池的电压,全组相当于只有178节电池,影响率1.1%,对负载工作影响甚小。如果是48V电池组,影响率高达8.3%,即多数电池还有2V电压时,全组电压已下降至44V而引起电池保护或负载掉电,后备时间缩短一半以上。如果发生在24V电池组中,负载将很快掉电。
结论:如果电池组能放出电流,但某个电池反极,说明该节电池剩余容量远低于其它电池。如果系统采用12V电池,其中某一格反极,将使12V电池电压降至8V,对系统的影响与2V电池组成的电池组相同。
目前,UPS广泛使用密封铅酸蓄电池(VRLA)俗称“免维护电池”,而这种称谓也使得在蓄电池的使用过程中,人们往往错误的认为蓄电池是免维护的而不加重视,许多用户从安装上蓄电池后就基本没有进行过维护和管理。由于在实际应用中,一般都是多个蓄电池串联组成电池组,在串联系统中,如果有一个蓄电池出现异常,则会影响整组蓄电池的正常使用,导致关键时刻,UPS不能正常供电,从而造成不可估量的损失。
目前市场上的铅酸蓄电池生产厂家良莠不齐,很多蓄电池厂家宣称阀控铅酸蓄电池使用寿命可以达到10年以上,但在实际中,很多蓄电池使用半年就可能出现异常,或者在2-3年左右出现劣化,以致使用不到5年的蓄电池就得淘汰。
有资料统计,因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约占到30%以上。为使数据中心机房稳定运行,必须对UPS蓄电池进行管理和维护。