主要性能特点 

高可靠性
· 采用开关电源的模块化设计，N+1热备份。
· 充电模块可以带电热插拔，平均维护时间大幅度减少。
· 动力母线和控制母线可以由充电模块单独直接供电，可以通过 降压装置热备份。
· 硬件低差自主均流技术，模块间输出电源最大不平衡度优于5%。
· 可靠的防雷和电气绝缘措施，选配的绝缘监测装置能够实时监测系统绝缘情况，确保系统和人身安全。
· 系统设计采用IEC（国际电工委员会），UL等国际标准，可靠性与安全性有充分保证。
高智能化
· 监控模块采用大屏幕液晶汉字显示，声光告警。
· 可通过监控模块进行系统各个部分的参数设置。模块具有平滑调节输出电压和电流的功能，具备电池充电温度补偿功能。
· 具有多个扩展通讯口，可以接入多种外部智能设备（如电池测试仪、绝缘监测装置等）。
· 现代电力电子与计算机网络技术相结合，提供对电源系统的 “遥测、遥控、遥信、遥调”的支持，实现无人值守。
· 蓄电池自支管理及保护，实时自动检测蓄电池的端电压、充电放电电流，并对蓄电池的均浮充电进行智能控制，设有电池过欠压和充电过流声光告

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摘要：分析VRLA蓄电池运行中影响其性能的诸多因素，并就蓄电池人工检测与在线监测的技术加以比较，提出蓄电池维护中以内阻在线监测为主的解决方案。

 前言: 分析VRLA随着我国通讯、电力、UPS等行业的迅猛发展，免维护蓄电池的用量也在快速增加，其性能状况的优劣对于保证后备直流电源的正常运行尤为重要，但同时各种问题也逐渐显现：

·使用寿命比预计的要短；

·个别电池失效导致整组电池失效；

·突发性的电池故障很难保证及时发现；

·电池放电测试的风险很高；

·由于现场条件限制，很难进行手工检测，测试数据分析需要运维人员具有很高的专业水准；

·无人职守站（所）的日常检查费用很高；

·缺乏科学、有效的监测管理手段，对蓄电池的合理使用不能及时作出准确的判断；

·具有“电池管理功能”的电源设备，没有真正起到电池管理者的作用。

有关资料表明，蓄电池使用3--4年后，大部分很难通过容量检测，只有少数能超过6年。而实际使用中，只有很少用户定期检查蓄电池并对蓄电池作定期容量测试，很多情况是在停电后才发现蓄电池放电容量达不到设计要求，甚至有的电池组的容量达不到额定容量的50%还在继续“工作”。

这就说明，蓄电池用户迫切需要能够实时在线监测蓄电池性能状况，蓄电池在线监测设备对蓄电池的管理有重要的意义。

一、影响蓄电池性能的因素

1.影响蓄电池质量的技术问题

1）电池构成

VRLA电池由正极板、负极板、AGM隔膜、正负汇流条、电解液、安全阀、盖和壳组成。其中正极板栅厚度、合金成份、AGM隔膜厚度均匀性、汇流条合金、电解液量、安全阀开闭压力、壳盖材料、电池生产工艺等对电池寿命和容量均匀性具有重要影响。

2）板栅合金

VRLA电池负板栅合金一般为Pb-Ca系列合金，正板栅合金有Pb－Ca系列、Pb-Sb（低）系列和纯Pb等，其中Pb-Ca、Pb-Sb（低）合金正板栅电池浮充寿命相近，但循环寿命相差较大，对于经常停电地区选用低锑合金电池可靠性好。

3）板栅厚度

极板的正板栅厚度决定电池的设计寿命。

4）安全阀

安全阀是电池的一个关键部件，具有滤酸、防爆和单向开放功能，YD／T7991996规定安全开闭压力范围为1－49kPa，但是，对于长寿命电池，必须考虑单向密封，防止空气进人电池内部，同时防止内部水蒸气在较高温度下跑掉。

5）AGM隔膜

隔膜孔隙率和厚度均匀性，直接影响隔膜吸酸饱和度和装配压缩比，从而影响电池寿命和容量均匀性。

6）壳盖材料

VRLA电池壳盖材料有PP、ABS和PVC，PP材料相对较好。

7）酸量和化成工艺

分为电池化成和槽化成两种，电池化成可以定量注酸并记录每个电池单体化成全过程数据，能准确判断每个出厂电池综合生产质量状况，但化成时间较长。槽化成是对极板化成，化成时间短，极板化成较充分，但对电池组装质量不能通过化成过程数据记录判断。

8）涂板工艺

涂板工艺要保证极板厚度和每片极板活性物质的均匀性。

9）密封技术

VRLA电池密封技术包括极柱密封、壳盖材料透水性、壳盖密封和安全阀密封。

10）氧复合效率

AGM电池具有良好的 会引起极板形变，最后失效。浮充电压是蓄电池长期使用的充电电压，是影响电池寿命至关重要的因素。一般情况下，浮充电压定为2.23~2.25V/单体（25℃）比较合适。

4.蓄电池在后备电源运行中存在问题

1）蓄电池寿命无法达到设计要求

在实际中，蓄电池在三年时就会出现严重劣化，使用超过5年的蓄电池很少。原因是在使用中对蓄电池没有有效、合理地进行管理以及维护，造成蓄电池在早期出现劣化，并且没有及时发现落后电池，致使劣化积累、加剧，导致蓄电池过早报废。

2）对蓄电池的运行情况、性能状况不明

蓄电池组中如果有落后的蓄电池，可以通过一定深度的放电、充电循环，在一定程度上减少落后的差别。但由于没有良好的管理手段，对于蓄电池内部性能参数，如蓄电池的内阻、当前的剩余容量，无法十分清楚地了解，所以相应的措施就无法实施。

3）对于单体电池而言，充电机制可靠性需要完善

由于目前国内直流系统的充电机制不是非常的完善，在实际中存在电压漂移的情况，蓄电池长期处于浮冲状态，如果浮冲电压偏离正常的范围，就会造成蓄电池的过充或欠充，长期的过充或欠充对于蓄电池的性能影响非常大。

4）单体电池之间不均衡

目前蓄电池组由数量很多的单体电池组成，实际运行中存在单体电池之间充电电压、内阻等差异较大的情况，特别是在浮充下，这种不均衡现象显得非常严重。个别落后电池充电不完全，如果没有及时发现并处理，这种落后就会加剧。如此反复，这种不均衡就加重，致使落后电池失效，从而引起整组蓄电池的容量过早丧失。

5）无人值守站点的维护工作缺乏良好的管理监测手段

对于许多无人值守的站点，由于没有网络管理监测的手段，对于蓄电池的维护更加薄弱，特别是对于蓄电池的运行情况以及性能状况，不能清楚的了解。大量的维护与管理工作由人工进行，同时数据的整理与分析需要维护人员有较强的专业知识。

6）蓄电池终止寿命无法提前判断以及蓄电池的更换缺乏科学的依据

我们对于蓄电池的寿命终止，希望能够提前作出判断，为蓄电池的更换赢得时间。但目前对于蓄电池寿命的终止，没有一个可靠的手段，仅仅根据多年的经验来进行。所以在实际中，往往是蓄电池放电的容量低于最低要求后，才在放电中发现蓄电池的寿命终止。

二、蓄电池人工检测与在线监测的技术比较

 1．人工检测

目前大部分都采用人工检查的方法，来实现蓄电池的维护。该方法除了放电测试外，人工测量主要是测量电池组电压、单电池电压、温度和单电池内阻。

电池组电压测量可以发现充电机的参数设置是否正确。由于蓄电池是串联运行，整组电池的电压由充电机的输出来决定。

单电池电压监测可以发现单电池浮充电压不正确，单电池是否被过充电、过放电等情况。

温度测量可以发现电池的工作环境是否通风不良、温度过高。

电池内阻能够反映电池的容量下降和电池老化。不同厂家的内阻测试仪的准确度和抗干扰能力差别很大；由于采用的工作频率不同，其读数值也会有差别；尤其是测量夹具很难与电池端子直接接触，测量值往往包括连接电阻。

人工测量存在众多不足：

a、人工测量的准确度会受到诸多因素的影响；

b、由于人工测试大都为定期进行，无法及时发现落后、失效蓄电池；

c、放电测试对蓄电池会造成无法恢复的伤害隐患；

d、大量的人工测量费时费力，安全性差，周期长。

 2．蓄电池的在线监测

蓄电池在线监测管理是针对测量电池的运行条件和检测电池本身的状况而设计的，其发展大致经历了三个阶段：①整组电压监测、②单电池电压监测、③单电池内阻巡检

1）整组电压监测

整组电池监测功能一般设计在整流电源内，测量电池组的电压，电流和温度，进行充电和放电管理，尤其是根据环境温度变化调整电池的浮充电压，在电池放电时电池组电压低至某下限时报警，现在的UPS仍然采用该方法。

但是整组监测存在较大的不足,如在蓄电池组放电时,放电的截止电压是N×1.8V/只（N为蓄电池数量）,但是由于蓄电池组中蓄电池的一致性无法严格保证，因此在放电中当个别电池已经达到放电截止电压，但电池组并没有达到N×1.8V/只，这样就会出现个别电池过放电。

2）单电池电压监测

全电子式的监测，对蓄电池的运行情况可以作到较为全面的监测与管理，如单电池电压、电池组电压、充放电电流、蓄电池的环境温度等。通过蓄电池运行参数的监测，可以保证蓄电池在正常条件下的运行与工作。但当蓄电池运行条件无法保障的前提下，蓄电池运行参数的监测是无法反映其性能参数的。

3）单电池内阻监测

电池总内阻是电荷转移电阻与各部件欧姆电阻的总和，实验表明：欧姆阻抗是电池早期失效的最大隐患。

以下是最通常的影响内阻变化的因素：

腐蚀随栅板和汇流排的腐蚀，金属导电回路变化，使内阻增大。

栅板腐蚀和长年使用会导致活性物质从栅板上脱落，使内阻增大。

硫化随一部分活性物质硫化，涂膏的电阻亦增加。

电池干涸由于VRLA电池无法加水，失水可能使电池报废。

制造制造缺限，如铸铅和涂膏，都能导致高的金属电阻和容量问题。

充电状态从浮充状态到20%容量的放电，几乎不影响内阻。实验表明20%的放电对内阻的影响小于3%。

温度39℃以内的高温对电池内阻影响甚微，低温有些影响，但需到18℃以下。

实验表明，内阻比基准值高出50%的电池，不能通过标准的容量测试，VRLA电池是一个接一个地失效。使用3~4年的电池组，各个内阻值分布高于基线值的0~100%也是常事。高放电速率下的使用时间似乎对这些因素更为敏感，一般电池内阻增加20~25%时就到了寿命期限。在低放电速率下，电池内阻一般增加20~35%后寿命才结束。

现场测试的数据表明，个别电池的内阻偏离平均值的25%时，就应该做一次放电容量测试了。将温度传感器置于电池表面可以发现电池过热，从而及时发现电池运行过程的异常。