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1、1,前言：优势说明-电导仪比电池内阻仪在 电池组的维护保养工作方面更专业,利用电导原理做蓄电池维护的介绍,2,1、前言,阀控式铅酸蓄电池组是直流供电系统的最后的保障，其工作状态是否良好起着相当大的安全保障作用，但对其进行日常维护工作的工作量是相当巨大的，往往需要投入大量的人力物力，使维护人员疲与应付。 有关规定说明： 对阀控式铅酸蓄电池组，投产使用前应对其做一次容量试验，以后六年内每三年做一次，超过六年，每年做一次。 另外还规定每年应对其做一次核对性容量试验。 管理人员希望通过大量人力物力的投入，能保证蓄电池处于一个良好的工作状态之中。,3,1、前言,但是随着通信事业的飞速发展，越来越多的通信
2、局（站）不断地投入使用，这种维护体制规定，维护人员已经无法保障能够严格地无条件执行。 因此，今年来发展起来的利用内阻或电导测试仪在一定程度上给维护人员提供了一个便利的维护手段。,4,2、电导测量的原理,一个铅酸蓄电池的物理化学特性可以用一个简单的等效电路近似地表示： Rs 为串联电阻； Rp 是充电转移电阻； CDL 电池极板表面面积相关的电容； W 为 warburg阻抗 Is 串联电感,5,2、电导测量的原理,Rs 为串联电阻； 代表是电池内部所有部件的电阻的总和，包括极柱、汇流条、电池板栅、以及电解液离子的电阻值。 一般这个值很小，当电池被深度放电，或因板栅腐蚀等原因接近寿命终点时，这个
3、值会升高。,6,2、电导测量的原理,Rp 是充电转移电阻； 充电转移电阻也就是极化电阻，这个参数与在电化学反应当中，电子在活性物质之间转移的阻力有关。它与电池被充电和放电的能力相关。 这个数值正常情况下也非常小，当电池随着活性物质不断减小、电池老化时，这个并联电阻的值也会升高。,7,2、电导测量的原理,CDL 电池极板表面面积相关的电容； 这个值不是指的电池本身的电容量，它是在充电极板和方向充电的电解液离子的界面形成的非常薄的层面的电容。 根据电池的设计情况，其数值相对非常的大，达几个法拉。随着电池极板不断的硫化、电池老化，这个参数值会降低。,8,2、电导测量的原理,W 为 warburg阻抗
4、。 这个一个非常复杂的参数，它反映的是在充放电过程中离子穿过电池极板的小孔扩散的情况。 在电池的整个寿命之中，该值也是随着电池的充电状况而变化。,9,2、电导测量的原理,Is 串联电感 与电池极板、连接条和电池板栅的感应属性相关。 该指标不反映电池的健康状态，因此它的值也不会反映在电导测试结果之中。,10,2、电导测量的原理,通过施加一个交流电信号然后测量其反馈信号，就得到一个能反映这个等效电路的阻抗的值。要最大程度地获取上述电路中各个参数的信息，所施加的交流电信号的频率非常关键。 如果电信号频率过高，就无法获得有关RP 或W 的信息；相应的，如果电信号的频率过低，CP 的值就会为0。 电导测
5、试仪是在对蓄电池施加一个合适频率的交流电信号，测量其瞬时的反馈信号，然后计算该电池的交流电导值。 电导值以欧姆倒数（-1）或西门子为单位，当电池老化、放电或出现故障的时候，这个值会降低。 测量出来的电导值与参考电导值之间的比较，超过一个的偏差范围来定性判断蓄电池是否良好的一种方法。,11,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,1）浮充时间对蓄电池的电导值的影响 对新建刚投入使用蓄电池组开始每天测量各浮充单体 的电导值，维持9个月的时间。 通过记录的数据发现，新投入的蓄电池开始电导值比整个周期都高。随着浮充日子的推移，大约使用一个月之后，这个数值下降了约5%。 浮充60天后，电导值基本趋向相
6、对的稳定，之后几十天里，变化微小。,12,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,2）环境温度对蓄电池的电导值的影响 根据一些实验室的文献数据表明，电导值会随着温度的变化而变化，一般来说，在0 到40之间，电导值的变化情况为0.5%/，然而，在0以下的时候，电导值随温度的下降会更加显著。 从理论上解释，这是由于当温度升高的时候，电解液中离子的电阻系数以及充电转移电阻都会降低，反之则升高。,13,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,3）处于浮充状态与开口状态对蓄电池的电导值的影响 同一个电池的在线和离线电导测试结果具有非常好的一致性，从数据形成的图形可以看出，基本上处于开口状态的蓄电池的
7、电导值，稍稍大于处于浮充状态时的数值，变化仅在1.5之内。 同样对UPS使用蓄电池进行了同样的测试，数据表明非常不理想，数值相差比较大。我们分析估计是UPS直流输出的AC 波纹的存在，使电导测试结果的准确性受到影响。 现在市面上出现了可以在UPS浮充状态下准确测量电导值的升级版本的电导测试仪。,14,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,4）放电状态对蓄电池的电导值的影响 （1）大电流放电的时候，4C（15分钟放电率） 在放电初期，电导值呈现上升的趋势，大于原来的数值10左右； 当放出额定容量的80左右的时候，开始相对稳定下来，与原来测量的数值基本相等； 当放出40以后，电池的电导值开始逐
8、步明显下降，直至放电结束，电导值下降约为原来的80。 刚停止放电，电导值立刻恢复到稳定状态时的数值。 分析：在放电初期，电导值呈现上升的趋势，这是因为大电流导致电池温度上升，电导值也上升。放电结束后，电导值立刻恢复到原来的水平；这个现象是因为在4C 的放电模式中，电解液没有完全消耗，当放电测试过后电池开始恢复时，离子的导电性也开始恢复到更高的水平。,15,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,4）放电状态对蓄电池的电导值的影响 （1）大电流放电的时候，4C（15分钟放电率） 分析：在放电初期，电导值呈现上升的趋势，这是因为大电流导致电池温度上升，电导值也上升。 当放出40容量后，电导值开始
9、了明显的变化，这个状态与多个实验文献中的结论相吻合。 放电结束后，电导值立刻恢复到原来的水平，这个现象是因为在4C 的放电模式中，电解液没有完全消耗，当放电测试过后电池开始恢复时，离子的导电性也开始恢复到更高的水平，呈现出电导值回升的一个现象。,16,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,4）放电状态对蓄电池的电导值的影响 （2）10小时放电率的实验 在放电过程中，电导值一直下降，在放出约45容量之前缓慢下降，超过50后，开始明显下降。直到放电结束时，电导值在数值上为约原来的40%。 与4C 的放电率相比，在放电过后电导值不会恢复，这是因为在缓慢的放电过程中，酸已经充分发生了化学反应，因而
10、离子的导电性能变得很低，而呈现出较低的不变化的电导值。,17,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,4）放电状态对蓄电池的电导值的影响 实验数据表明，处于不同的放电率状态下的蓄电池，对电导值下降的趋势影响不大，均在放出约40左右容量前，电导值仅仅是缓慢趋向变小，超过45容量以后，均呈现出明显的下降的趋势。 大电流放电，到达终止的时候，电导值会恢复到原相对稳定的数值，小电流放电，电导值保持一个低电导值的状态不变化。 浮充状态测量的电导值与小电流放电初期（40之内）比较接近，变化仅在5左右。 因此在浮充状态下测量和小电流放电初期测量的电导值可以近似相等。与某些代理商说明在这两种情况下测量的数值
11、均可作为参考使用的提法大致相符。,18,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,5）不同的人测量对蓄电池的电导值的影响 分三组人员对大量的蓄电池组（2、4、6、12V）同时进行三次测量，分别记录，取其较优值。 分培训测量方法和未培训的时候，同样的分组方式进行比较。 未培训时：测试结果一致性合格率为：85； 培训后 ：测试结果一致性合格率为：96以上； 注：小于 3误差率为合格； 大于 3误差率为不合格。 表明：如果测试人员测试方法得当，注意力集中，测试数值的一致性相当高。,19,3、各种关键的因素对蓄电池的电导值的影响,5）不同的测量仪表对蓄电池的电导值的影响 使用不同的电导测试仪和交流内阻
12、测试仪对相同蓄电池组进行测量三次，取较优值。 数据表明虽然测得的同一电池电导（折算后）值有差异，但是相互之间各单体之间的电导值的差异性基本是保持一致的。,20,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,1）1998年，英国电信在该年度的国际通讯电源会议（Intelec )上发表了题为“Impedance/Conductance Measurements as an Aid to Determining Replacement Strategy”（“帮助确定电池更换决策的内阻/电导测试法 ”）的论文 讲述了英国电信近10年来对欧姆测试的研究成果，在论文的结论中，英国电信指出“电导/内阻的监测值和电池
13、温度/使用时间/寿命因素，能够有效预测电池更换的时间 ”。,21,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,2）2001年，法国电信在当年的国际通讯电源会议（Intelec)上发表题为“Measurement of Impedance and Conductance: Myth and Reality Tested in the Field”（“内阻/电导测试：神话与现实”）的论文。 为了确切了解内阻/电导测试法对于判定电池老化情况的有效性，两年来，法国电信在各个现场分别使用了几种国际上主要的蓄电池测试设备，通过对这些设备测试数据结果的分析和研究，结果证明： 在操作简便、价格经济的测试方法中，电导
14、测试法是蓄电池在线测试的最可靠的测试方法。,22,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,3）2004年”通信电源技术”1-5期 有作者的论点是： 通过测定蓄电池的电导值来估计蓄电池容量的大小，进而判断电池的健康状况是完全可行的。并且说电池的电导测试会使电池使用维护工作取得突破性进展。,23,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,4）2005年”通信电源技术”6期 有作者的论点是： 合理评价电池电导测试的作用 ( 1 ) 不能根据蓄电池的电导值去推断它的放电容量和使用寿命。 ( 2 ) 有助于发现失效电池 可以看出,在336只1000Ah电池中,根据电导测试结果判定为失效的电池数为296只,比真
15、正失效电池数(265个)多11.7%,即误判率为11.7%。,24,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,4）2005年”通信电源技术”6期 有作者的论点是： 合理评价电池电导测试的作用 ( 3 ) 检查电池是否失水 由于VRLA采用贫液式设计，电池的放电容量对电解液量非常敏感。电池一旦失水，放电容量就会下降，内阻就会加大。因而若发现电池电导迅速下降，就有可能是电池失水的信号。 ( 4 ) 电导测试仪是有用的 电池电导测试仪本身是无可非议的。不能用它来预测密封铅蓄电池的容量或寿命，这不是仪器之过，这是由密封铅蓄电池本身决定了的。,25,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,经过桂长青、徐曼珍老
16、师等国内通信电源行业泰斗专家和日本汤浅公司提供的产品说明书对阀控式密封铅蓄电池交流阻抗测试的实验室数据和大量的实际测量数据表明： 容量高于80的蓄电池，在电池剩余容量高于40%50的区间内，电池的电导变化相对非常小，几乎不受放电电流的影响； 当剩余容量小于40%50时，电池电导却明显减小，并且放电电流越小，电池电导减小越快。,26,4、各种文献对蓄电池电导测试法的论点,早在30年以前，就有人对开口式的铅蓄电池交流阻抗参数跟电池荷电态之间的关系进行了研究，结果表明电池荷电态在50%以上时，它们几乎是不变的，只是荷电态在50%以下时才迅速增加。 由此可见，越来越多的作者的工作都表明,不论是开口式或全密封铅蓄电池、不论是用交流阻抗法或电导仪测试法、不论测量用的交流信号的频率或幅度如何，虽然测得的同一型号铅蓄电池内阻值有差异，但它们都有一个共同点：铅蓄电池的荷电态在50%
