电池和电池组的特点和维护

在本质安全型电气设备和电路中，人们常常使用蓄电池作为电源，尤其是在一些移动式设备上。由电池供电不仅使用方便，而且电压的品质也好。

1.电池（组）的类型和结构

在本质安全型电气设备和电路中使用的电池和电池组，应该是密封性能好的、在使用期间不添加、不泄漏电解液的。例如，下列类型的电池就可以使用在这种电路中：

●气密式电池。

●阀控式电池。

●具有密封阀控性质的电池。

所谓气密式电池，是指在制造商规定的充电极限和温度范围内能够保持密封性能而不释放“电池气”和泄漏电解液的电池；所谓阀控式电池，是指在正常情况下是密封的，但当内部的压力超过某个值时自身的阀开启释放“电池气”，一旦压力减小至那个值时阀便自动关闭的电池。

这些类型的电池应该具有一个密封的金属外壳或塑料外壳：

●外壳不得有接缝或接口，例如，采用整体拉伸法、离心浇铸法、模压法、钎焊法或熔焊法就可以制成这样的外壳。

●电池的外露接线端子可以采用热固性塑料或热塑性塑料与外壳浇铸在一起，保持密封。

当采用其他类型蓄电池时，电池和电池组应该用浇封化合物浇封在一起，并经过有关试验验证电池在使用期间不会释放“电池气”和泄漏电解液。

在本质安全型电气设备中，组成电池组的电池应该是同一电化学性质的电池，而且它们的标称容量和标称电压以及放电率是一致的。这样就可以避免电池组在运行过程中出现“落后电池”，就可以避免出现附加危险。

2.电池和电池组的电压

但凡电池，由于它的电化学特征，端电压都分为标称电压和开路峰值电压。标称电压是指用来鉴别不同电化学系统的电池类型的某一适当的电压近似值；开路峰值电压是指完全带电的电池在开路时正、负极之间的电位差。电池的开路峰值电压大于它的标称电压。

在试验电路的本质安全性能时，试验人员应该按照表6.10和第2章表2.12、表2.13中所示数据进行相应的考核和评价。

表6.10 电池的电压①

①引自GB 3836.4—2000《爆炸性气体环境用电气环境 第4部分：本质安全型“i”》。

②开路峰值电压用于评价电路的火花点燃性能。

③标称电压用于评价元件的表面发热温度。

3.电池和电池组及其可靠限流器件

大家应该知道，电池的内阻很小，尽管在某些情况下它的电压不高，但是如果发生短路，将会有一个相当大的短路电流出现，这是很危险的。因而，人们必须采取可靠措施，防止电池或电池组发生短路，保证电池或电池组的输出安全。

在电池组中，人们可以使用可靠限流器件，例如可靠限流电阻器、限流电路等环节，就能够保护电池组的输出安全。

可靠限流器件在电路中可以和电池组组合在一起，也可以单独地设置。

（1）电池组和可靠限流器件放置在非爆炸性危险场所中

电池组和它的可靠限流器件一起放置在关联设备内（非爆炸性危险场所中），向本质安全型电气设备提供电源输出。

在这种情况下，电池组和可靠限流器件在关联设备内的安装和更换，不应该影响本质安全型电气设备和电路的本质安全性能。(www.xing528.com)

（2）电池组和可靠限流器件使用在爆炸性危险场所中

对于固定式设备，当电池组和它的可靠限流器件一起放置在爆炸性危险场所中使用时，电池组和可靠限流器件应该被浇封在一起，形成一个浇封单元，只允许本质安全输出端子和本质安全充电端子裸露出来。这样，既可以在爆炸性危险场所中充电，又可以在需要的时候很方便地将整个浇封单元予以更换。

对于移动式设备，应该在非爆炸性危险场所中更换电池组。为此，电池组和可靠限流器件应该有一个符合相应防爆型式的保护外壳，而且在更换时不允许降低本质安全型电气设备的本质安全性能，在进行跌落试验时不得从设备中分离出来，还应该在设备上设置警告标志：“不得在爆炸性危险场所中更换电池和（或）电池组！”。

4.电池和电池组的充电

大家知道，电池，或称蓄电池，有两种形式：不可充电的、仅一次性放电使用的，称为原电池；可以充电的、能够多次充电-放电使用的，称为二次电池。在本质安全型电气设备中使用着各种各样的原电池和（或）二次电池。

当本质安全型电气设备使用二次电池作为电源时，假若电池组有外露的充电触点，则这些触点应该用下列方法保护起来，防止偶然发生短路。

①在充电电路中设置阻塞二极管或串联可靠限流电阻器，对于“ia”级电路应该用三只二极管，对于“ib”级电路可以用两只二极管，对于“ic”级电路可以用一只二极管。

②此外，除设置阻塞二极管或串联可靠限流电阻器外，充电电路还应该有一个防护等级不低于IP30的外壳，并设置警告标志：“严禁在爆炸性危险场所中打开！”。

此外，人们还应该考虑到可能施加到充电触点上的最高电压（U_m）隐藏的潜在危险。通常情况下，充电电源是由交流电源经过降压、整流变为直流电源的，防止交流侧对直流侧造成不利的影响是十分必要的。在交流侧使用可靠电源变压器就可以隔离“交流”与“直流”，从而消除最高电压（U_m）可能造成的危险。

5.电池和电池组的试验

在进行电池（组）的相关试验之前，二次电池（每个单体电池或每个“组”电池）应该至少进行两次充放电试验，以检查这些电池的容量是否符合出厂规定容量。

当在相关试验中需要短路电池时，连接电池两极的导体的电阻不应该大于3mΩ，或者，在短路时导体两端的电位差不大于200mV或电动势的15%。这样的限制，就是尽可能地减小连接导线对试验结果造成的不利影响。

（1）电解液泄漏试验

在试验时，试验人员应该将10只被试电池按照制造商规定的安装方式彼此隔离地放置在一片吸水纸上，并按下列方式进行充电或放电：

●按照制造商规定的充电方式，对每个电池进行充电，直至充电结束。

●在对电池组充电时，其中有一个电池被反接。

●每个电池均短路放电。

在人为地“制造”一些故障的情况下，在充电或放电结束时，被试电池上或（和）吸水纸上没有明显的电解液痕迹；或者，被浇封的电池组的浇封化合物没有出现裂纹或其他损伤痕迹，便可以认为被试电池符合要求。

（2）表面温度测定

表面温度测定应该在试验室环境条件下进行。

在进行试验时，试验人员应该除去电池（组）上除自身以外的其他覆盖物，但是，当采用可靠限流电阻器进行输出保护并与电池浇封在一起，它们之间又是可靠连接时，用于浇封限流器件的浇封化合物应该保留，而且，可靠限流电阻器应该和电池（组）一起进行试验。试验时，温度传感元件应该埋放在胶封化合物与电池之间。

人们应该在被试电池（组）短路的条件下测定电池的表面温度。试验需要分别在10只电池上进行。在测定的所有温度值中以最大者作为评价依据。

这个最大值经过修正[参见式（2.8）]后不得超过本质安全型电气设备的温度组别的温度值，而且，浇封化合物不应该失效。

（3）火花点燃试验

电池（组）应该承受火花点燃试验。

在进行这一试验时，试验应该在电池（组）的两个外部端子之间进行，而且，它所串联的可靠限流电阻器应该包括在试验电路之中。