阀控式密封铅酸蓄电池组安装及充放电施工技术

阀控式密封铅酸蓄电池组安装及充放电施工技术

孙博

苏晋保德煤电有限公司 山西太原 030000

摘要：蓄电池组安装时，蓄电池室的建筑工程应符合《建筑工程施工质量验收统一标准》GB 50300 的有关规定，配电、照明要采用防爆型；蓄电池在运输过程中，应轻搬轻放，不得有强烈冲击和振动，不得倒置、重压和日晒雨淋，到达现场后，应进行验收检查；蓄电池组的安装应按已批准的设计图纸及产品技术文件的要求进行施工，安装过程应参考厂家的安装手册及在厂家指导下进行，安装结束后应按《电气装置安装工程 蓄电池施工及验收规范》GB 50172的技术要求进行验收及充放电，并折算相应的容量，与出厂技术要求进行比较、验证。

关键词：蓄电池组、阀控式铅酸型、充放电、数据整理分析

引言：

蓄电池组现多作为电力行业的控制电源、直流动力电源，为电力控制系统提供可靠的保障，绝大数发电厂、变电站采用阀控式铅酸蓄电池通过组合安装，为交流系统二次设备提供可靠的控制电源及为重要的直流电机提供可靠的动力电源，另外为UPS设备提供直流电源。蓄电池组安装前首先要确定蓄电池室的建筑工程及电气设备安装符合规范，蓄电池在运输过程中不得冲击、振动、倒置、重压及日晒雨淋，到场后要进一步确认。蓄电池安装要符合设计院的蓝图设计，安装结束后需按照技术要求进行验收及充放电检查，并对其容量进行折算。蓄电池组的充放电及运行需要在安全可靠的环境中进行。

1. 蓄电池室建筑工程

1.1蓄电池室环境要求

1.1.1温度要求：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，蓄电池容量会比额定容量降低；环境温度过高时，化学反应速度加快，加快电池老化，减少蓄电池使用寿命。通讯用阀控式铅酸蓄电池要求环境温度为20～30℃，计算机机房阀控式蓄电池要求环境温度为15～25℃，电气设备控制及动力使用阀控式铅酸蓄电池要求环境温度为5～40℃，由于蓄电池充放电期间要求环境温度为5～35℃，所以取三者的交集部分，在蓄电池安装时尽量保证蓄电池室温度在5℃以上，40℃以下，保持在15～25℃之间最适。

1.1.2通风要求：铅酸蓄电池在充放电过程中会产生腐蚀性气体及易燃易爆气体，因此必须安装单独的通风换气装置。通风装置应采用防爆式电机，排风口距离屋顶距离 10cm，规定通风换气量 8次/每小时。

1.1.3安装要求：房间安装材料选用不燃材料，四壁和顶棚要平整、光滑、不起尘，有很好的气密性，地面不易通过无用的沟道及管线。由于蓄电池内有铅酸性化学物质，所以地面应选用防腐材料进行保护。

1.2蓄电池室配电及照明

建筑工程要求蓄电池室照明度不低于100lx,要求照明灯具采用防爆型灯具，通风设备控制开关、照明开关及配电箱应在室外安装。

1.3蓄电池室消防

蓄电池在短路故障后会发生自燃，因此要配备消防灭火设备。消防要求蓄电池室应安装自动灭火系统，灭火剂宜采用洁净的气体，事故排烟机的安装要求不小于每小时12次。直流电缆穿线管应采用PVC型的塑料线管，防止直流电缆在穿线管中产生涡流，穿线管口径出应采用防火泥进行密封。

1.4蓄电池安防

蓄电池室要求安装动力环境监测系统和漏水报警系统，对蓄电池室运行情况及水患进行检查，中大型机房的蓄电池室安装门禁系统和视频监控系统，对蓄电池及设备运行进行进一步监控及观察。

2. 蓄电池组安装

2.1蓄电池运输及贮存

由于电池较重，搬运时必须注意运输工具的选择。严禁翻滚和摔掷电池的包装箱。应轻搬轻放，不得有强烈冲击和振动，不得倒置、重压和日晒雨淋，搬运电池时，不要触动接线端子和安全阀。 蓄电池为带液湿荷电出厂，运输中应防止电池短路。

蓄电池安全运行环境温度为5～35℃，所以电池在安装前，也应在5～35℃环境下贮存；但贮存期不应超过六个月，超过六个月贮存期的电池应补充电一次。最长保存时间不能超过18个月。存放地点应清洁、通风、干燥，电池应有防尘、防潮、防碰撞等防护措施。严禁将电池置于封闭容器内。使用过的电池需存放时，应在存放前充足电，然后按贮存要求存放。

2.2蓄电池到场后检查

蓄电池到达现场后，应进行验收检查，并应符合下列规定：

①包装及密封应良好。

②应开箱检查清点，型号、规格应符合设计要求，附件应齐全，元件应无损坏。

③单节蓄电池外观良好，无碰撞、漏液现象。

④产品的技术文件应齐全。

蓄电池到达现场后，应在产品规定的有效保管期限内进行安装及充电。不立即安装时，应在选择好的贮存地点进行贮存，贮存方式及环境应严格参考2.1中规定的贮存方法，并明确标识，防止交叉施工损伤或损毁蓄电池或破坏贮存环境。

2.3蓄电池架安装

电池架的安装要满足减少电池占地空间，又便于适应不同组合电压的安装排列。根据组合电压和电池容量等级的不同，可分为单层单列及多层多列等几种方式,而根据电池放置方式，又可分为卧式放置和立式放置两种方式。安装实例如下：

第一步：根据设计图纸（基建和电池架图纸）在安装位置划一直线，作为电池架的安装基准。

第二步：将相邻二个支架(注：支架B安装到电池架两端)竖立到地面上，再用M8×20内六角螺栓（配1平垫）将4件护栏固定到支架上，并预紧，然后将其余的支架和护栏依次组装到一起。组装时应使所有支架的一端都紧贴着基准线。

第三步：调整电池架至安装位置，在地脚孔的位置作好标记（最好用红色彩笔），然后将电池架第2、4节的护栏拆掉，从而将剩余的第1、3、5节整体挪开。

第四步：使用冲击钻在标记处钻取φ14的深孔，放入地脚膨胀螺栓，并将地面清扫干净。然后，将1、3、5节架体放到原来的位置（螺栓穿入地脚孔），再依次将2、4节的护栏、全部的电池托板及引出线一端的端部护栏依图示安装到电池架上。

最后，重新调整电池架，并将膨胀螺栓和各处的螺栓进行紧固。

第五步：将接线座组件安装到电池架上。

第六步：全面检查电池架的各处连接点是否连接牢固以及电池架整体的水平度、垂直度、安装位置是否符合设计要求，确认合格无误后再进行下一步安装。

第七步：从电池架的另一端放入蓄电池，并通过安装隔离块使其均匀分布到电池架上。然后将该处的端部护栏固定到电池架上。最后，根据《电池连线布局图》进行连接，并最终完成电池与接线座接线铜排的连接。

第八步：电池架、电池全部安装完毕，应再全面检查电池架的各处连接点是否连接牢固；检查电池配件的连接是否牢固；

第九步：将C型材塑料封头安装到支架的顶端；依据《电池架安装图》将电池架标签和电池参数设置表粘贴到电池架上。

第十步：清理、打扫现场；整理物品、图纸及安装使用维护手册等资料；办理移交手续。

2.4蓄电池组安装

2.4.1蓄电池安装前检查

蓄电池安装前，应按下列规定进行外观检查：

①蓄电池外观应无裂纹、无损伤；密封应良好，应无渗漏；安全排气阀应处于关闭状态。

②蓄电池的正、负端接线柱应极性正确，应无变形、无损伤。

③透明的蓄电池槽，应检查极板无严重变形；槽内部件应齐全，无损伤。

④连接条、螺栓及螺母应齐全。

⑤检查蓄电池环境，蓄电池环境应符合第1节中所述。

2.4.2蓄电池安装

①清楚污垢，清除蓄电池表面及极柱污垢时，对塑料制作的外壳应用清水或弱碱性溶液擦拭，不得用有机榕剂清洗。清除极柱污垢应选用柔软的干抹布进行小心清除，防止将正负极柱短路。

②放置蓄电池，将单节蓄电池小心的放置在蓄电池架上，搬动蓄电池时应轻拿轻放，单节蓄电池较重时需两个人员共同搬运，将蓄电池放置在架子上。蓄电池放置应平稳，间距均匀，单节蓄电池之间的间距不应大于5mm，同一排、列的蓄电池槽应高低一致，排列应整齐。并按施工蓝图进行蓄电池编号。

③蓄电池连接，蓄电池按施工蓝图放置平稳后应连接蓄电池连片，在连接连片时应将巡检现熔丝按蓝图设计一并连接在蓄电池极柱上，熔丝线应统一朝向一个方向，使其巡检线接线美观。连接连片要连接正确，避免连接错误造成正负极柱短路损毁电池。紧固连片时，操作人员应佩戴绝缘手套，同时应采用手柄带绝缘套的力矩扳手，或者采用使用绝缘热缩或绝缘胶带进行手柄绝缘处理力矩扳手，防止操作力矩扳手时因绝缘问题造成极柱短路。操作力矩应为11.3N·M。

④安装巡检仪，蓄电池连接好后进行巡检仪安装，采用厂家提供的专用螺栓将巡检仪安装在蓄电池出线处，安装要牢固，巡检仪操作要方便。

⑤巡检仪接线，接线时要注意蓄电池编号，采用专用的单股1.5mm²软铜线进行接线。巡检线与熔丝连接时应采用专用的工具将巡检线与熔丝压紧。巡检线布线应整齐，并排列在蓄电池架上的线槽中。巡检仪内接线要与蓄电池一一对应，并在巡检线连段套装号码管。一般巡检线都接在蓄电池的正极，最后一节电池接线时要同时在负极接线，为巡检仪提供直流电源及为充电机柜提供蓄电池组负极采样。巡检仪与充电机柜通讯电缆要接线正确，可在厂家指导下进行接线。

⑥巡检线检查，接线完成经检查后巡检仪送电，并通过充电机柜进行检查巡检线接线是否正确，接线错误一般不影响蓄电池的安全，但会导致巡检仪信号错误，应及时进行接线改正，最终使巡检线接线正确。

⑦直流电缆接线，将直流电缆沿正确的路径通过PVC线管、电缆沟敷设到位，接线时采用合适的铜接线鼻子及合适的螺栓将充电机柜和蓄电池出线可靠连接，连接直流电缆时要注意正负极接线正确，防止接线错误造成设备损坏，可通知厂家进行指导安装。

⑧检查、调试，安装结束后通知厂家进行检查、调试，确认安装、接线正确无误，为蓄电池充放电做好准备工作。

3. 蓄电池组充放电

3.1蓄电池组预充电

预充电过程中要同时观察在线监测仪，当蓄电池组所有单节电池电压都达到蓄电池额定电压时预充电可以结束，由于预充电过程属于充电机对蓄电池组浮充过程，所以充电时间过长也不会影响蓄电池组，但在施工过程中为提高施工效率，一般不需要过长时间的预充电，只需要所有单节电池电压都达到额定电压时即可。现场经验一般预充电4～5个小时即可达到预充电目的，可停止预充电，进行放电。

3.2蓄电池组放电

3.2.1放电前准备

首先准备好蓄电池放电仪（需要外接电源的需要准备220V交流电源）、放电电缆、合适的扳手、螺丝刀、绝缘手套、温湿度表、测温枪、高精度万用表、原始记录本等。

3.2.2直流电源倒闸

1#蓄电池组充放电时，在运行人员的监护下开始倒闸，倒闸需要严格遵循倒闸顺序可靠将电源切换。倒闸操作步骤为（结合直流系统图操作）：

①将主流I母及II母之间的分段开关ZK合闸，由II母向I母供电，确保倒闸过程及放电时I母负荷不会失电，出现直流用电设备直流失电现象。

②将充电柜的输出联动开关21ZK、22ZK断开，切断充电柜对I母及蓄电池组的直流电源。

③将充电柜内的开关23ZK断开，切断I母对蓄电池组的充电电源，同时确认试验开关24ZK在分闸状态。

此时已经倒闸完毕，蓄电池组已经与充电机柜、I母、II母完全断开，蓄电池组已经独立，放电时不会影响到充电机柜及母线。开始记录当下的蓄电池组电压、单节电池电压、蓄电池室温湿度、极柱温度、蓄电池表面温度及时间。2#蓄电池组进行充放电倒闸时参考1#蓄电池组充放电倒闸操作，断开其相应的开关。

3.2.3蓄电池组放电

倒闸操作及放电仪接线正确完成后，开始进行放电，合上试验开关24ZK，再合上放电仪开关，根据蓄电池组名牌设置相应的放电参数，参数设置完成后根据放电电流合上放电仪上相应的放电开关，开始进行1#蓄电池组放电。2#蓄电池组参考1#蓄电池组进行操作。

放电过程中每隔一小时进行数据记录，记录放电电压、放电电流、单节电池电压、极柱温度、电池表面温度、蓄电池室内温湿度及时间。电流、电压数据准确到小数点后三位，以便于误差准确计算。当某一节电池电压低于1.80V时需要用万用表进行检测，确认是真实的低于1.80V还是在线监测仪出错导致，若实际测量为低于1.80V，则需要停止放电，记录此时的数据及放电曲线；若实际测量扔大于1.80V，需要继续放电，但由于在线监测仪出错，此时此单节电池检测电压已不真实，所以需要用万用表定时进行测量。蓄电池为10小时放电率，但由于环境、温度、出厂设计裕度等问题，大多蓄电池都不是准确的10小时放电率，必须参考单节电池电压刚刚低于1.80V时停止放电，并进行此时的数据记录。经验值为夏天室温高时放电时间偏低于10小时，冬天气温低时放电时间偏高于10小时；刚出厂蓄电池放电时间相对较长，长期运行后的蓄电池在检修维护时放电时间相对较短。

放电结束并进行数据记录后断开试验开关24ZK，开始静置，静置1小时后再次记录数据，并开始进行充电。

3.3蓄电池组充电

3.3.1充电前准备

由于放电前已经准备了所需工具，所以不需再次准备。放电已经完成，试验开关24ZK已经断开，此时放电仪及接线可以拆除，进行下一组蓄电池组放电或者预充电。同时进行放电前的数据记录，并在充电柜的在线监测仪上设置参数，将充电方式设置成均充方式，并设置成10小时均充结束后自动转浮充。

3.3.2直流电源倒闸

1#蓄电池组充电时，在运行人员的监护下开始倒闸，倒闸需要严格遵循倒闸顺序可靠将电源切换。倒闸操作步骤为（结合直流系统图操作）：

①再次确定试验开关24ZK已经断开，并将放电仪拆除。

②将充电柜的输出联动开关21ZK、22ZK解锁，在保证21ZK断开的工况下将22ZK合闸，保证充电机充电时只给蓄电池组进行充电，而不对母线进行充电。

当采用同一个直流系统一组蓄电池放电，一组蓄电池充电方式时，由于1#充电机充电运行方式为均充，充电电流较大，不能与母线直接连接，2#蓄电池在放电，充电机不连接母线工作，所以1#、2#充电机都没有与母线连接，母线将失电，所以需要公用充电机进行配合；若没有公用充电柜，则不能采用此方式，需1#蓄电池组充电结束后才可进行2#蓄电池组放电。

3.3.3蓄电池组充电

1#蓄电池组充电时仍需要进行数据记录，每隔1小时进行一次，记录数据包括：充电电压、充电电流、单节蓄电池电压、极柱温度、表面温度、蓄电池室温湿度及时间。

蓄电池组充电前10小时为均充，充电电流较大，随着充电时间的推移，充电电流逐渐下降，达到10小时均充时间后充电机将自动切换成浮充方式，此时充电结束，并进行一次浮充数据记录后开始静置，静置24小时后再次进行数据记录，与24小时前的浮充数据进行对比，单节电池开路电压压差应符合下表。

3.3.4系统恢复

充电结束后进行系统恢复，在运行人员的监护下进行倒闸，倒闸顺序为：

①操作联动开关，合上开关21ZK，断开开关22ZK。将充电机与I母连接，与蓄电池组断开。

②合上开关23ZK，将蓄电池组与I母连接，保证正常运行情况下蓄电池组处于浮充状态。

此时充电结束，系统进入正常运行状态，本次1#蓄电池组充放电结束。2#蓄电池组充电结束后倒闸操作参考1#蓄电池组，断开相应的开关，合上相应的开关。

3.4数据整理

充放电结束后开始对充放电过程中的原始记录数据进行整理、计算。原始数据记录包括：单节电池电压、蓄电池组电压、放电电流、极柱温度、表面温度、蓄电池室温湿度、充电电压、充电电流等；数据整理应按放电前数据、放电过程中数据、放电结束充电前静置1小时数据、充电过程中数据、充电结束均充转浮充数据、静置24小时后数据；数据计算包括：充电结束后单节电池开路电压压差计算、放电电流特性曲线、放电电压特性曲线、充电电流特性曲线、充电电压特性曲线、实际容量折算与额定数据对比等。数据整理格式及计算方法见附件。

参考文献：《电气装置安装工程蓄电池施工及验收规范》 GB 50172-2012

《建筑工程施工质量验收统一标准》 GB 50300-2013

《阀控式密封铅酸蓄电池技术手册》

《铅酸蓄电池室设计要点》

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