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1、辽! 以三竺! = 徐福生陈晓昌：阀控式密封铅酸蓄电池在泡水环境下的工作状态 一 。一，二= 一一二= = = ：二二：= = = ：= 阀控式密封铅酸蓄电池 在泡水环境下的工作状态 1 实际案例及试验数据 1 1 实际案例 福建联通某传输骨干节点站的传输设备及开关 电源安装在二层直流负载电流为9A 电池室在一 层。电池采用深圳华达牌5 0 0 A h 的阀控式密封铅酸 蓄电池( 以下简称蓄电池) 2 组。2 0 0 6 年6 月6 日下 午3 点。该地区发生百年一遇的特大洪水，一层电池 室完全被水淹没，水位高达2m 多，维护人员无法进 站发电。直至6 月7 日下午7 点洪水退后，维护人 员才
2、进站通过油机发电，在此过程中一直由蓄电池 给传输设备供电，累计供电2 7h ，传输系统没有发生 中断。由此可见，在正常情况下一4 8 V 系统蓄电池在 被洪水淹没后仍能正常放电。 1 2 试验情况 2 0 0 6 年1 2 月- 2 0 0 7 年1 月在江苏双登电源有 限公司的支持下。对双登一5 0 V 系统3 0 0A h 的一组 蓄电池进行了5 种方案的泡水试验( 选择一5 0 V 系统 主要考虑到部分中心局有带尾电池) 。蓄电池组放 置在特制的水槽中，环境温度均为2 5 。 1 2 1 蓄电池在不同电解质成份的水中导电性 a ) 一5 0 V 蓄电池在普通水( 自来水) 中的导电性 非
3、常弱电流表读取电流约2 0 0m A 。 b ) 随着N a C l 饱和溶液的逐渐加入，电解现象 逐渐明显，当从电流表读取电流达5A 时，测定水槽 中N a C l 溶液的浓度为3 1 5 9 ( 重量比) ，此时低电 位部位极柱有气体析出；高电位部位螺钉被腐蚀，也 有气体析出但不明显，溶液逐渐变浑浊。 c ) 结论：在一5 0V 的电压源情况下，普通水的导 电性非常弱，随着水中电解质成份的增加，水的导电 性增强。 1 2 2 在同一电解质成份的水中( 电流表读数为5A 黄以全李石旺 = = = = = = = = = = = 二一= = 二= I _一二二 ) 以不同电流放电时的导电情况
4、a ) 以3 0 A 放电5m i n ，电流表指针无变化，电 流保持5A 不变。 b ) 以5 0 A 放电5m i n ，电流表指针无变化，电 流保持5A 不变。 c ) 结论：在同一电解质成份的水中，水的导电 徐福等舅晓昌：阀竽芋密警铅酸尊皇娑兰望兰! 墨! 竺三堡登奎：口 性与负载放电电流的大小无关。 1 2 3 在普通水中不同水压下工作情况 a ) 蓄电池连接条在1 0c m 深度水位下，以3 0A 电流放电1 0h 。测试结果如表1 所示。 b ) 蓄电池连接条在1 0 0c m 深度水位下，以3 0 A 电流放电1 0h 。测试结果如表2 所示。 表11 0c m 深水位以3 0
5、 A 电流放电1 0h 的结果 序号l234567891 0l l1 21 3 电压 1 9 31 9 21 9 21 9 l1 9 11 9 01 8 91 9 01 9 01 9 01 9 01 8 91 9 0 序号1 41 51 61 71 81 92 02 12 22 32 42 5总电压 电压1 8 91 9 01 9 01 8 91 8 91 8 91 9 01 9 l1 9 l1 9 21 9 21 9 24 7 5 0 表21 0 0c m 深水位以3 0A 电流放电1 0h 的结果 序号l234567891 01 11 21 3 电压1 9 31 9 31 9 31 9 3
6、1 9 31 9 21 9 21 9 31 9 31 9 21 9 31 9 21 9 3 序号 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 1 9 2 0 2 l 2 22 32 42 5 总电压 电压1 9 21 9 31 9 2l - 9 21 9 21 9 21 9 21 9 21 9 31 9 31 9 31 9 24 8 0 0 c ) 结论：蓄电池连接条在1 0c m 与1 0 0c m 深 度水位下放电效果基本一致。表2 的终止总电压比 表1 的略高，主要是因为该批蓄电池是新出产的。循 环充放电促进电池内部化学成分的分解提高了电 池容量，根据规范3 次循环容量试验后，容量能从 9
7、5 提高到1 0 0 。 1 2 4 在普通水中自放电情况 a ) 蓄电池在正常环境下均充2 4h ，静置2h 后， 以3 0A 电流放电1 0 h ，测试结果如表3 所示。 b ) 蓄电池在正常环境下均充2 4h ，然后在普通 水中自放电8 天后，1 0 小时率放电测试结果如表4 所不。 c ) 结论：一5 0 V 系统蓄电池在普通水中的自放 电率非常小，这说明，在普通水中的导电性非常弱。 而表4 的终止总电压比表3 的略高，这主要是因为 该批蓄电池是新出产的。循环充放电促进电池内部 化学成分的分解，提高了蓄电池容量，根据规范3 次 循环容量试验后容量能从9 5 提高到1 0 0 。 1 2
8、 5 在模拟海水中容量检测 a ) 普通海水的电解质大约为3 3 ( 重量比) ， 因此可模拟蓄电池在海水中按1 0 小时率放电，测试 结果如表5 所示。 表3自放电前以3 0A 电流放电1 0h 的结果 序号l234567891 0l l 1 2 1 3 电压1 9 31 9 41 9 41 9 31 9 31 9 31 9 31 9 31 9 31 9 41 9 31 9 31 9 3 序号1 41 51 61 71 81 9 2 0 2 12 22 3 2 42 5 总电压 电压1 9 31 9 31 9 41 9 31 9 31 9 41 9 41 9 31 9 31 9 41 9 4
9、1 9 44 8 3 0 表4 普通水中自放电8 天后以3 0 A 电流放电1 0h 的结果 序号123 4 567891 01 l 1 2 1 3 电压1 9 31 9 51 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 51 9 41 9 41 9 4 序号1 4 1 5 1 61 7 1 8 1 9 2 0 2 l2 22 3 2 42 5 总电压 电压1 9 41 9 41 9 51 9 41 9 41 9 41 9 51 9 41 9 51 9 51 9 51 9 54 8 印 6 9 2 0 0 7 1 1 1 电设计拄术通信电潭专辅 黔鋈藩9蒿雷鸯慕v
10、磐睁莩愈营垦剽 厂黄以全 李石旺 徐福生陈晓昌：阀控式密封铅酸蓄电池在泡水环境下的工作状态 。t = 二：二一= ：二二一= 一 i 一一 一 二一一一一= = = 二二 表5 模拟海水中以3 0A 电流放电9h 的结果 序号 l 23 45 6 7 891 0l l 1 21 3 电压 1 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 31 9 41 9 41 9 41 9 4 序号1 41 51 61 7 1 8 1 92 02 12 22 3 2 42 5 总电压 电压1 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 41 9 31
11、 9 41 9 41 9 41 9 54 8 5 0 b ) 将表5 与表4 进行对比发现在海水中以1 0 小时率放电9h 的总电压，比在普通水中自放电8 天后以l O 小时率放电1 0h 的总电压还略低。 c ) 结论：在电解质成分高( 为3 3 海水) 的水 中，蓄电池实际放电时间会比正常放电时间短些。 2 原因分析 蓄电池泡水后是否能正常放电。主要从蓄电池 在水中的导电情况和泡水后影响蓄电池的气密性两 方面因素考虑。 2 1 蓄电池在水中的导电情况 根据公式，= 啪，水的导电电流大小主要取决 于电压值和内阻的大小。 2 1 1 额定电压值情况下 在一额定的电压值情况下，内阻无穷大，电流就
12、 无穷小( 接近绝缘) ，当内阻逐渐变小时，电流就逐渐 变大。水导电的前题条件是电离，纯水本身是一种极 弱的电解质，每5 5 5 亿个水分子，就有一个水分子发 生电离；自来水比纯水导电性强，因为自来水中含有 阴、阳离子和有机、无机的不沉淀的小分子；而普通 海水电解质成分却高达3 3 ，其导电性就更大了。 根据“1 2 1 ”项的试验。也可得出同样的结果，普通的 自来水导电性能较弱但随着N a C I 饱和溶液逐渐加 入自来水中，水中的电解质成份加大。电解现象逐渐 明显，水的导电性变大，即水的内阻值变小。水的内 阻逐渐变小时，电流随之变大，当电流值超过载体所 能承载的电流时就发生短路。 2 I
13、2 内阻不变的情况下 b ) 内阻不变的情况，即水的电解质成份一致。 在非常微小的电压源下( 接近零时) ，水中几乎无电 流产生；当电压逐渐提高时，电流也随之增大，当电 流值超过载体所能承载的电流时就发生短路，这就 是生活中常见到的高压电缆绝缘皮破损后。泡水时 就发生短路，甚至爆炸的原因。 7 0 根据“1 2 1 ”项和“1 2 5 ”项的试验得知，在模拟 电解质含量为3 3 的海水中、一5 0 V 系统蓄电池的 直流电压下。导电电流约5 6 A 没有发生短路。 2 2 蓄电池在水中的密封性 蓄电池除了安全阀外，整个电池都是密封体。安 全阀安装在电池盖上由阀体和安全阀共同组成，其 作用是：
14、a ) 减少蓄电池内压，防止其鼓肚。在充放电过 程中蓄电池产生气体，使得蓄电池内部气压上升，安 全阀打开，排出内部产生的气体，减少内压。 b ) 防止外界空气进入蓄电池内。当内部气压低 于某一值时，安全阀自动关闭，使得空气中气体不能 进入蓄电池中。 c ) 使蓄电池保持一定的内压，氧气复合能够顺 利地进行。 d ) 防止蓄电池电解液蒸发。 针对安全阀的要求，在通信行业标准通信用 阀控式密封铅酸蓄电池( Y D T 7 9 9 2 0 0 2 ) ，第5 1 3 条款中规定“安全阀应具有自动开启和自动关闭的 功能，其开阀压应是1 0 3 5k P a ，闭阀压应是3 1 5 k P a ”。此处
15、提到的压应理解为蓄电池内部与外部 的压强之差值。安全阀可以认为是个单向阀，当内气 压高于某一值时自动打开，进行排气；当内气压低于 某一值时。安全阀自动关闭，且内部处于正压状态。 即使蓄电池完全泡在水中，外界的水也无法进入蓄 电池内部。因此不影响蓄电池本身的工作，除非瞬间 产生非常大的外界压力，压坏安全阀或壳体。 针对蓄电池气密性的要求在通信行业标准通 信用阀控式密封铅酸蓄电池( Y D T 7 9 9 2 0 0 2 ) ，第 5 6 条款中规定“蓄电池应能承受5 0k P a 的正压或 负压而不破裂、不开胶”。按蓄电池被水淹没深度为 2m 计算。则水对安全阀及壳体的压强为： P - - - p g h = 1 0 x 9 8 x 2 = 19 6k P a 而蓄电池在被水淹没前内部本身处于正压3 黄以全李石旺徐福生陈晓昌：阀控式密封铅酸蓄电池在泡水环境下的工作状态厂 - 1 啊= 一一 ： 一 一一= = ：一 3 5k P a ，相互抵消后，外界对蓄电池安全阀、壳体产 生的瞬间正压小于1 6 6k P a ( 1 9 6k P a 一3k P a ) 。 取外界对蓄电池安全阀、壳体产生的最大正压 为1 6 6k P a ，仍远小于规范规定的5 0k P a 。因此蓄电 池被水淹没深度为2m 的
