浅谈电导在蓄电池检测中的优势

范 军

内蒙古自治区广播电视微波传输总站 内蒙古 呼和浩特市 010050

1 引 言

广电系统承担着“安全播出”的重任，UPS（不间断电源）及配电系统的可靠性是重点，每年因为电力系统故障引发的事故不在少数，这其中因为储备电池发生的故障率占比很高，就12V的单体电池来讲，端压差超过0.4V以上时，随着时间变化，不均衡度就会越来越严重，长期重度浮充，极少的放电过程，会造成电池储存过久而失效报废，深度放电与电池的寿命和被放电的深度有一定关联性，所带的负载越轻，电源中断时，电池的可使用容量与门限容量的比值就越大，在这种情况下，电池被放电的深度就相对深。所以，周期性检查各电池组的端电压和内阻，做好日常维保工作对于广电设备系统安全尤为重要。

2 电导和容量的物理关系

电导只是反映了电池的导电能力，并不能单纯地用电导值的大小来说明电池容量的多少，电池容量仅仅是影响电导的一个因素。电导表现为电池组同步进行化学变化的正负极板范围和电池内部溶液的相对特点，放电的容量值与关联电导之间的相关度比较高，参考系数同比在0.8～0.98的范围之间，所以经过日常检测，电导能够确定蓄电池的容量状况是否良好。随着蓄电池老化，电导能及时发现缺陷、短路、断路等引发蓄电池故障的系列问题。

如图1所示，这组电池的电导容量大于80%，基准值1000S，可以看出电导≤1000S，电池容量≤80%，电导的变化和电池的容量变化存在相关性，蓄电池的容量下降，电导也随之下降。当电池的电导小于基准值的25%时，容量测试就无法通过，当小于基准值50%时，容量必定在额定容量的80%以下，由此可见，当电池电导大于等于其参照电导的65%时，可判断为良好电池，小于等于其参考电导的55%时，可判断为故障电池。

图1 整组电池容量关系图

如图2所示，从单体电池的寿命周期数据来看，结合参考值电导在80%以上时，电池的容量基本在85%～90%以上的水平，电导如果低于80%，容量将会小于80%。在实践中，电导与实际容量比较吻合，它们之间存在很好的线性关系。

图2 单体电池容量变化图

3 电导与内阻

目前电池内电阻的测量方法有两种：一是充电态测量法，充电态内阻是指单体电池完全充满电时测量到的内阻值；二是放电态测量法，指放电到标准的截止电压时所测量的内阻值。充电态测量法的弊端是抗干扰能力差，尤其是在机房区域复杂的电磁影响下，测量的值有误差；而放电态测量法的缺点是对单体电池产生不可挽回的损伤。一般情况下，放电态的内阻是很不稳定的，实际测量的数据会比正常值高很多，而充电态会相对稳定许多，这个数值具有比较的意义。电导的优势主要表现为：电导测试对系统性能没有干扰；电导随电池容量衰减而下降，直观、易懂；测试结果证明，能够很好地发现电池的劣化失效。

通过电导数值的比较，可以发现单个潜在的故障电池，如不同程度短路、断路、连接不良的电池。故障电池的存在对于多组电池来说具有很大的潜在隐患，尤其是应急时需要备份电池组投入运行，此时将会导致不同程度的断电危险。如果能够周期性的使用电导仪来发现实际运行中的劣化电池，会在一定程度上有效提高电池作为备用电源的可靠性和安全性。

电导仪通过测量各极板表面来判定电池化学反应，通过极板的变化判断容量的变化，从而确定电池的健康状态。那么如何使用电导仪测量工作中的蓄电池，首先需要对参数进行设置，其中包括对电池数量、电池电压、阈值、测试/单体电池、连接条/测试、参考值、测试类型进行相应设置，如图3所示。

图3 电导仪参数设置图

其中对参考值和测试类型进行简要说明：

（1）参考值设置。参考值的设置是电导测试的关键环节，包括4项：设定参考值、电池库、输入参考值、基准值测试，即在未知电池参考值的情况下，由仪器自动计算出电池的参考值，默认值为30%，这个百分比是对整组电池平均值的参考，虽然有一定偏差，但足够找出整组电池中的故障电池，电池使用年限越长，百分比就越小，如表1所示。

表1

（2）测试类型。测试类型是设置测试的属性类型，其中包括“V”“V+G”“V＞G”。V是指测试电压；V+G是测试电压和电导；V＞G是测试电压和电导，但是需要进行两个循环测试，即第一次测试电压和第二次测试电导。一般使用默认的V+G，即每次测试电池的电导、电压，一个测试循环完成操作。

以上步骤完成后可以开始电池测量，首先需将仪表靠近电池，测试其环境温度以避免误差，将探针接触到电池电极，在此期间保持绝对静止，当探针接触到电池的极柱时，探针指示灯熄灭，表示接触无异常，等待仪表提示音确认检测情况是否有误，仪表发出提示音时，表示单体电池测试完成，这时可以进行其他电池的测试。待整组电池测量结束后可以实时查看该组电池的优劣情况并导出分析，如图4所示。

图4 电导仪测试流程图

图4中（该流程图不代表实际工作值），最后检测报告显示一组24块电池中最高和最低单体电池的电导曲线分析图，在测得的实际值和最初完好时的标准值进行对比，如果差异大，就可以判定该电池需要更换了。

4 电导与电压

电导已被证实与蓄电池容量具有关联性，在不同区域以不同的方法得到应用，日常维护中可以对电池的管理提出预判信息，而电池电压和容量之间存在联系，但只是非线性的。

图5中显示蓄电池电压与容量缺乏相关性。图中显示第20块单体电池出现严重老化，本身放电能力逐步下降，与电压和电池组的其他单体电池对比，没有明显差异。因此，用电压来预测电池容量，不能像电导那样，能提供有效的数据，非线性是无法准确的用公式把两者联系起来的，一般来说当电池电压明显的低于额定电压的时候，容量基本上就已经接近零了。

图5 蓄电池电压与容量图解

结束语

对电池的电导进行日常维护测试，及时发现劣化电池并进行处理，排除系统的故障隐患显得尤为重要，本文论述如何通过电导来验证蓄电池的健康状态，证明其能准确发现劣化落后电池，可以作为判断蓄电池性能的重要指标。随着网络的快速发展，蓄电池组的维保压力将不断加大，相信电导技术以其独有的科学性和方便性，在未来必将成为电池测量技术的主流导向。