国外蓄电池日常维护测试技术 - 蓄电池·中国

国外蓄电池日常维护测试技术

作者:源自电信工程技术与标准化加入时间:2007-8-22 9:13:37点击次数:1700

摘要 本文通过描述国外运营公司、企业和实验室在蓄电池日常维护领域所做的测试和研究,对电导仪或阻抗/电阻测试仪检测技术进行分析。

如今,人们已经开始意识到使用欧姆测试法,能够通过纵向跟踪对比了解蓄电池的使用状况,及时更换故障电池,以确保电源系统安全稳定地运行。

根据电子和电气工程师学会IEEE1188-1996的标准,欧姆测试技术共有3个。

(1)阻抗测量是向蓄电池施加已知频率和振幅的交流电流,然后测量每只蓄电池上所产生的交流电压降,测量单体正负极两端的交流电压值,然后根据欧姆定律计算相应的阻抗值;

(2)电导测量是将已知频率和振幅的交流电压加到电池的两端,然后测量所产生的电流。交流电导值就是与交流电压同相的交流电流分量与交流电压的比值;

(3)电阻测量是通过在蓄电池单体/电池上施加负载,然后测量电压和电流的相应降幅,测试值就是电压变化值与电流变化值的比值。

理论上来说,电导与电阻成反比。当电导值高的时候,电阻值就低,反之亦然;并且电导值与电阻值之间能够通过数学计算相互转换。

然而在实际当中,由于各种仪表所使用的技术、测试信号的频率、抗干扰电路的设计都各不相同,而现场使用情况(在线测试还是离线测试、单组安装还是多组并联安装等)也千差万别,所以不同仪表所测得的测试数据的可靠性以及重复性并不相同,所得到的测试结果可能存在很大的差异。

1、世界知名通信运营商蓄电池维护的研究和实践

欧姆测试技术在蓄电池维护方面得到广泛使用,它能节省维护成本,并提供更多蓄电池的相关信息。欧姆测试法已被IEEE列为“阀控密闭铅酸蓄电池(VRLA)的维护、测试和更换的推荐办法”中的一个部分。世界上在蓄电池维护规程中使用欧姆测试法的主要通信运营商实际使用的都是电导测试仪(而不是阻抗测试仪或电阻测试仪),将电导测试仪列为其蓄电池维护的强制使用工具或推荐使用工具。

1.1 英国电信

电源与空调技术通知书No.454中称。“电池电子测试仪1A是BT网络中唯一批准使用的电池电子测试仪表”。“1A测试仪能够通过快速、简便的‘电导’测试来了解每一个电池单体的情况。”

1.2 亚特兰大贝尔

亚特兰大贝尔已经选用Midtronics公司的Micro Celltron电导测试仪,用于维护和检测位于外部基站、客户所在地以及其它应用领域的阀控密闭式铅酸蓄电池。

1.3 时代华纳电信

经过公司实验室对市场上主要的几种蓄电池测试仪的测试,综合考虑精确性、价格、操作的简易性、安全性以及公司的总体信誉等因素,决定推荐使用Midtronics公司生产的Micro Celltron作为时代华纳公司内部检测维护蓄电池的产品。

1.4 NEXTEL

直流电源、蓄电池优化以及定期蓄电池预防性维护规程对如何设置浮充电压、均充电压、报警设定以及整流器设置等事项都逐一进行了规范,同时包括了阀控蓄电池的定期维护规程。

1.5 Sprint

标准通知书SNL 04-26批准使用Midtronics蓄电池电导测试仪作为Sprint公司测试富液式蓄电池和VRLA蓄电池的一个标准工具。Midtronics电导测试仪将取代Biddle Megger和Alber Cellcorder两种蓄电池测试仪。

1.6 Verizon Wireless

Verizon Wireless将使用由Midtronics Inc.生产的测试电池电导值(西门子)的测试设备,Verizon Wireless网络维护所选中的具体产品型号为Midtronics Celltron Ultra。”

1.7 美国南方贝尔

Midtronics Celltron Ultra已被批准用于评估DLC站点VRLA蓄电池。

2、蓄电池日常维护检测的依据

2.1 阻抗和电导测试法

江森自控公司(Johnson Controls)是世界上最大的蓄电池制造企业,它在蓄电池的阻抗和电导测试方面做了多年的研究。从所发表的文章内容我们可以看出:阻抗测试的结果中包含了电感感抗和电容容抗这两个以欧姆为单位的物理量,而这两个物理量均是变量,会随充电状态的不同而变化,同时与我们真正要了解的蓄电池健康状况没有关系。既然阻抗测试的结果中存在变量,其测试结果怎么会是可靠的和重复性良好的呢?江森自控的文件同时指出“目前的一些受欢迎的电导测试仪具备一种独特的性能,就是其测试能够忽略蓄电池的感抗和容抗,而直接测量电池内部构件的电阻。”

2.2 用电导技术测试NSB系列阀控式铅酸蓄电池

由North Star蓄电池公司化学博士Dr.F.A.Fleming起草(9/13/2004)的文件中提到:“经过仔细研究,North Star电池公司非常高兴地决定采用Midtronics的Celltron Ultra测试仪作为我们系列AGM铅酸蓄电池健康状况的检测工具。以下的内容阐述了电导测试的详细原理、全系列NSB电池的电导值、局限性,以及正确使用该设备的方法。”

除了上面江森自控文件中所阐述的电池等效电路的情况外,DrF.A.Fleming同时又指出“要最大程度地获取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。”“要在电路中获取最多信息,即最大程度地反映NSB电池的物理化学属性,电信号的理想频率应在10~50Hz之间”。目前,国内大多数阻抗测试仪所使用的测试信号的频率高达几百甚至几千赫兹,只有极少数测试仪表所使用的测试信号频率在最佳频率范围中间。

2.3 内阻/电导测试

法国电信H.Dupendant和R.Ferger在2001年的国际通信能源会议(INTEIJEC)上发表了《内阻/电导测试:现场测试中的神话与在现实》。文章介绍了法国电信在过去的15年里,对内阻/电导测试技术作为一种能够快速判定电池老化情况的解决方案进行的深入的研究情况。论文更侧重讨论的是测试仪表在现场测试当中的实际使用方面。

2.4 新的IEEE标准1188-2005

现在,IEEE已经更新其标准1188-1996为1188-2005,其5.2.2条仍然规定每个季度测试一次电池/单体的内部欧姆值。

附件C中的C.4条与电池/单体的内部欧姆测试相关,并新增加了2条。

(1)1188-2005中规定“与基准值相比,欧姆测试值30%~50%的变化可被视为明显的变化”,而在1188-1996标准中的规定是“欧姆测试值超过20%的变化可被视为明显的变化”。

新标准的规定对百分比进行了更细化的规定,同时这个规定与法国电信、巴西电信、英国电信以及诸多美国主要通信运营商的研究成果是一致的,也和Midtronics公司的研究成果相一致(Midtronics仪表中的默认告警界限为70%,更换界限为60%);

(2)欧姆测试值有可能受到电池组并联的影响,因为每一组并联的蓄电池组使测试仪的测试信号增加了一个电流通路,这种影响在电池组内蓄电池个数不多的情况下尤为明显(例如当一个48V的蓄电池组由4只12V的蓄电池组成的时候)。

这种影响可以通过并联电阻的标准公式进行计算,使之量化,然而最准确可靠的排除这种影响的方法是使蓄电池组离线后再进行测试。这段新增加的内容与前面法国电信在2001年INTELEC发表的文章中的发现相一致。

3、印度政府通信部通信工程中心关于VRLA标准的新的修订

2005年1月5日,印度政府修订了VRLA标准编号:GR/BAT-01/03.MAR 2004,具体更改的内容如下:由于电导测试读数与阻抗测试法相比更加稳定,现决定为统一起见,将采用电导方法作为唯一测试方法(第5.11.3条和第7.6.3.10条);由于第5.11.3条已经规定采用电导测量取代阻抗测量,所以所有的“阻抗”字样在各条中全部以“电导”代替。(第5.5条和第7.3.1条)

如今在印度蓄电池行业以及通信行业,均不再使用任何阻抗测试仪表,全部采用电导测试仪对蓄电池进行维护


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