齊占偉，王淑萍

（火箭軍指揮學(xué)院，湖北武漢 430012）

警惕免維護鉛酸蓄電池的安全問題

齊占偉，王淑萍

（火箭軍指揮學(xué)院，湖北武漢 430012）

由于內(nèi)部壓力過高、單體電池不平衡、打火等問題，使免維護蓄電池仍有千分之幾的爆燃概率，并成為嚴(yán)重的安全隱患。細(xì)化蓄電池的檢查內(nèi)容、加強溫度監(jiān)控、改善通風(fēng)條件等措施，可有效預(yù)防蓄電池的爆燃。

免維護；蓄電池；爆燃；對策

10.16621/j.cnki.issn1001-0599.2017.09.21

0 前言

工程中蓄電池的應(yīng)用很多，如電站起動、信息化系統(tǒng)、電氣控制和應(yīng)急照明等都離不開蓄電池。蓄電池發(fā)生安全事故的機率并不高，然而一旦發(fā)生爆燃，其故障損失和連帶影響則十分巨大。

2016年1月25日，某信息化系統(tǒng)蓄電池發(fā)生爆燃事故，30余塊蓄電池中20余塊被燒得只剩極板，機箱燒毀，房屋吊頂燒穿，大量的碳粉進入服務(wù)器、計算機和投影機內(nèi)，直接經(jīng)濟損失40余萬元。該事故致使信息化系統(tǒng)停止運行2個月，間接經(jīng)濟損失無法估量。

工程中蓄電池往往與控制系統(tǒng)、信息系統(tǒng)等同地設(shè)置，而這些系統(tǒng)對溫度、粉塵比較敏感，特別對導(dǎo)電顆粒如碳粒、酸霧更加敏感，如果工作時進入了導(dǎo)電顆粒，其破壞將是毀滅性的。

工程所使用的蓄電池多為免維護閥控密封鉛酸蓄電池，對其維護工作往往不多，蓄電池安全預(yù)防措施也基本上是空白。因此蓄電池爆燃的安全預(yù)防十分重要，也十分必要。

1 蓄電池爆燃的原因分析

蓄電池爆燃原因的分析可以從產(chǎn)品質(zhì)量、使用方法、工作環(huán)境等方面入手。通過對多起案例的分析發(fā)現(xiàn)，免維護閥控密封鉛酸蓄電池爆燃的主要原因為產(chǎn)品質(zhì)量缺陷、過充電或過放電、明火引燃或環(huán)境溫度過高等。

1.1 故障概率

同鉛酸蓄電池的工作原理基本一致，免維護蓄電池也是利用鉛、氧化鉛和稀硫酸之間的反應(yīng)來工作的。與普通鉛酸蓄電池的區(qū)別，一是格柵材料以鉛鈣合金代替鉛銻合金，降低了銻污染造成的反電動勢和電解液的消耗；二是采用安全通氣裝置以避免酸性氣體的外泄，并利用鈀的催化，促使H2和O2復(fù)合并回流，因此免維護蓄電池在使用中一般不需要添加電解液，起動性能也更好。但這些特點并不能使免維護蓄電池在使用中絕對安全。據(jù)統(tǒng)計，正常使用中蓄電池爆裂或爆燃的概率為1‰～3‰，這一概率使蓄電池成了嚴(yán)重的安全隱患，且常為用戶忽視。

1.2 極板質(zhì)量問題

蓄電池在使用過程中，不斷地充電和放電，導(dǎo)致溫度變化，極板膨脹變形。如果質(zhì)量不好，可能造成活性物質(zhì)脫落、隔板破裂、內(nèi)部短路等。故障較輕時，蓄電池容量下降，發(fā)熱嚴(yán)重，自放電明顯；故障嚴(yán)重時將發(fā)生嚴(yán)重的爆炸現(xiàn)象，而內(nèi)部短路往往很快向嚴(yán)重短路發(fā)展。一旦生產(chǎn)質(zhì)量不能保證時，內(nèi)部的雜質(zhì)含量就會較大，這些雜質(zhì)也是引起蓄電池自放電和內(nèi)部短路的主要原因。

1.3 內(nèi)部壓力問題

蓄電池充放電時，蓄電池發(fā)熱引起內(nèi)部壓力增高。過充電時，充入的電能使電解液中的水電解，產(chǎn)生H2和O2，不僅使蓄電池溫度升高，電解液減少，還會造成嚴(yán)重的安全隱患。雖然免維護蓄電池采用了催化復(fù)合措施，安裝了安全閥，當(dāng)氣壓過高時就會自動排出氣體。但若安全閥堵塞或發(fā)生故障，蓄電池內(nèi)部壓力達(dá)到0.25 MPa時，蓄電池的外殼就有可能破裂。蓄電池外殼破裂后酸液外泄，造成外部短路、發(fā)熱，從而引起劇烈的爆燃。

1.4 單體電池的不平衡問題

每塊蓄電池是由多格蓄電池單體組成的，在生產(chǎn)時由于工藝質(zhì)量的問題，不能保證蓄電池每個單體的性能都完全相同，即出現(xiàn)單體電池不平衡現(xiàn)象。如果這種不平衡控制在一定范圍內(nèi)，并不會造成大的問題，但如果單體電池差異過大，則不能保證整塊蓄電池的質(zhì)量。主要原因是，①電池單體串聯(lián)而成的整塊蓄電池充放電時，每個單體流過的電流是相同的。如果某單體容量變小，則在充電的過程中，該單體首先充滿，當(dāng)其他單體充滿時，該單體已嚴(yán)重過充電。②在放電時，該單體首先放電完畢，當(dāng)其他單體放電完畢時，該單體已嚴(yán)重過放電。嚴(yán)重的過充電和過放電都會造成該單體迅速損壞，而使蓄電池整體性能變差而報廢。在此過程中產(chǎn)生的氣體以及單體溫度的升高，都是蓄電池爆燃的主要原因。

當(dāng)多塊蓄電池串聯(lián)使用時，蓄電池之間也會出現(xiàn)不平衡的現(xiàn)象。但在實際應(yīng)用中，這一問題還算不上蓄電池的生產(chǎn)質(zhì)量問題。實際工作中，可通過細(xì)致的日常維護等來加以克服。

1.5 火花問題

蓄電池排出的氣體中，當(dāng)H2占混合氣體的體積在4%～96%時，遇到明火便會發(fā)生爆炸?；鸹ㄒ话阍陔姵赝獠慨a(chǎn)生，也可能由于內(nèi)部連接問題在蓄電池內(nèi)部產(chǎn)生。當(dāng)回路中有電流流過時，連接松動和接觸不良的點位就容易產(chǎn)生火花，因此很多蓄電池爆炸事故發(fā)生在設(shè)備起動的瞬間。實際中，也有個別事故發(fā)生在明火照明的瞬間。

2 免維護蓄電池的維護要點

用戶在使用過程中無法解決蓄電池的質(zhì)量問題，但可以通過日常維護檢查蓄電池的質(zhì)量狀況，在蓄電池可能發(fā)生爆燃之前提前處置。一般情況下，免維護蓄電池不需要維護，但需要經(jīng)常檢查。檢查的內(nèi)容主要包括5個方面。

2.1 檢查電解液

在使用過程中，免維護蓄電池的電解液仍有部分損失，其液面高度會隨著使用時間的增加而不斷下降。當(dāng)電解液下降到一定程度后，應(yīng)及時更換蓄電池或補充電解液，以避免容量下降的不均衡而使個別蓄電池出現(xiàn)過充電和過放電。過充電更容易造成電解液的流失，過放電會加劇蓄電池的硫化現(xiàn)象，這些都是蓄電池安全事故的誘發(fā)因素。

實際應(yīng)用中，很多免維護蓄電池安裝了蓄電池觀察窗。正常情況下，觀察窗的顏色為綠色。當(dāng)觀察窗顏色為深綠色或黑色時，應(yīng)及時充電；當(dāng)觀察窗顏色為黃色或紅色時，應(yīng)及時更換蓄電池。

2.2 檢查導(dǎo)線連接情況

蓄電池運行時，導(dǎo)線接頭部位應(yīng)連接牢固，避免因連接不良而產(chǎn)生電火花。在日常維護中，應(yīng)定期檢查蓄電池連接樁，確保導(dǎo)線連接牢固，沒有污物。此外在平時維護時，還要檢查充電器質(zhì)量和連接狀況，避免充電器及其連線產(chǎn)生火花。

2.3 檢查蓄電池電壓

每過一定的時間（建議不超過6個月），對蓄電池的電壓進行檢測。檢測時斷開充電設(shè)備，令蓄電池帶負(fù)載工作約30 min后，測量單個蓄電池的電壓。如果發(fā)現(xiàn)單個蓄電池電壓明顯低于其他蓄電池，說明該蓄電池是欠充電的電池，應(yīng)該對單個電池進行補充性充電。如果發(fā)現(xiàn)單個蓄電池電壓明顯高于其他蓄電池，表明該蓄電池處于失水狀態(tài)，或具有失水傾向，應(yīng)引起足夠的注意。如果標(biāo)稱為12 V單塊電池低于10.5 V，說明該電池已經(jīng)損壞，應(yīng)進行更換。

2.4 檢查浮充電電壓

為了保證蓄電池始終處于充滿電的狀態(tài)，克服蓄電池自身的自放電現(xiàn)象，工程中的蓄電池平時處于浮充電狀態(tài)，此時充電器的輸出電壓穩(wěn)定在一個固定的值，如果此值過高，則表明充電器故障，極有可能造成蓄電池過充電。蓄電池單體浮充電電壓一般控制在2.25 V，12 V蓄電池控制在13.5 V，其他以此類推。當(dāng)12 V的蓄電池電壓長期處于≥14.4 V，就會產(chǎn)生較多的可燃性氣體，說明已初步具備爆炸的條件，應(yīng)當(dāng)引起重視。

2.5 檢查蓄電池壽命

定期檢查蓄電池的容量，以及時發(fā)現(xiàn)蓄電池組的不平衡現(xiàn)象。蓄電池的容量檢查一般采用放電試驗法，但這種方法操作復(fù)雜，也比較耗費精力，可每1～2 a檢查一次。

3 免維護蓄電池的安全對策

3.1 溫度監(jiān)控

為方便管理，蓄電池一般成組放在蓄電池柜中。當(dāng)蓄電池性能變差時，往往會出現(xiàn)溫度過高等現(xiàn)象。為此，可在蓄電池柜中安裝溫度監(jiān)測裝置，必要時可分別監(jiān)測每一塊蓄電池的溫度，一旦發(fā)現(xiàn)某塊蓄電池的溫度異常，或蓄電池柜整體溫度與工作狀態(tài)不符，能夠及時發(fā)出報警，提醒工作人員采取措施，避免故障的進一步發(fā)展。

3.2 加強通風(fēng)

通風(fēng)的目的有2個，一是降低蓄電池的工作溫度，二是及時排出可燃?xì)怏w。目前很多蓄電池柜采用鐵皮制作，僅留有很小的自然通風(fēng)孔，安全隱患較大。建議加裝強制通風(fēng)裝置，同層蓄電池之間留＞2 cm的通風(fēng)間隙。

3.3 蓄電池的成組更換

蓄電池更換時，最好成組更換，以保證蓄電池組中各蓄電池的平衡性。同樣，新舊性能不同的蓄電池盡量不要混合使用。蓄電池更換后，應(yīng)將蓄電池組及時充滿，再檢查新更換的蓄電池情況，如果沒有充滿，應(yīng)進行單獨補充，并跟蹤檢測電壓3次以上；如果發(fā)現(xiàn)容量較小，出現(xiàn)過充電現(xiàn)象，應(yīng)立即將此蓄電池退出，避免發(fā)生事故。

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〔編輯 王永洲〕