Проверка состояния Ni-Cd аккумуляторной батареи источника бесперебойного питания шкафа оперативного тока.
Предпосылкой для работ по восстановлению стало контрольное тестирование двух аккумуляторов 1998 года выпуска, подготовленных к списанию. После трёх циклов заряд-разряд они показали достаточно хорошие результаты, отдав при разряде S/5 (28 А) 68 и 73 Ач. Работы было решено продолжить на полностью скомплектованной батарее.
Состав батареи
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Тип элементов | SKH 140-2 (альт. KH140P), 1,2 В |
| Количество элементов | 172 шт. |
| Группировка | По 4 аккумулятора в одном блоке |
| Электрическая связь внутри блока | Отсутствует — каждый элемент обслуживается отдельно |
| Срок эксплуатации до тренировки | 11 лет |
| Возраст (с момента производства) | 13–14 лет (аккумуляторы разных годов) |
Блоки Ni-Cd аккумуляторов SKH 140-2: по 4 элемента в одном корпусе без электрической связи между ними
| Отсутствие электрической связи между элементами внутри блока — ключевая конструктивная особенность, позволяющая обслуживать каждый аккумулятор индивидуально без разборки сборки секций. |
Начальное тестирование — 27 мая 2014
Батарея была признана непригодной к дальнейшей эксплуатации и проверена эксплуатирующей организацией 27 мая 2014 года.
Протокол разряда батареи 27.05.2014: поэлементные замеры напряжения
Результат начального теста
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Ток разряда | 14 А |
| Время до достижения предела | 2 часа |
| Напряжение батареи через 2 ч | 72 В |
| Статус | Непригодна к эксплуатации |
| Примечание: суммы поэлементных замеров и замера батареи в целом не совпадают, так как замеры проводились последовательно (сначала поэлементно, затем общий). Расхождение объясняется точностью и округлением. |
После тестирования батарея была разобрана и в таком состоянии доставлена в офис Alekto Systems в г. Ираклион, Греция.
Разобранная батарея перед отправкой на обслуживание
Процесс восстановления — июнь–июль 2014
Восстановление проходило с 10 июня по 8 июля 2014 на активаторах AEAC-12V. Ежедневно задействовалось от 4 до 8 активаторов — часть параллельно обслуживала аккумуляторы других клиентов.
- 1-й этап: Тренировка поэлементно — некоторые аккумуляторы прошли 2–3 цикла заряд-разряд.
- 2-й этап: Объединение в батареи: пары параллельно → 4 такие пары последовательно (8 аккумуляторов). Цикл тренировки в составе такой батареи.
- Режим заряда: ток 28 А на первой ступени со снижением.
- Режим разряда: ток 30 А (S/5 для единичного аккумулятора, S/10 для пары параллельно соединённых).
- Управление: как из офиса в Ираклионе (Греция), так и дистанционно по сети из офиса в Омске (Россия) — использовалась 4-часовая разница во времени и функция управления по Ethernet.
Тренировка аккумуляторов на активаторах AEAC-12V в офисе Alekto Systems, Ираклион
| Возможность управления активаторах AEAC-12V по Ethernet позволила организовать круглосуточную работу, используя разницу часовых поясов между Грецией и Россией. |
Результаты тренировки: ёмкость и графики
Ёмкость при разряде 28 А после раздельной тренировки
| Показатель | Значение |
|---|---|
| Диапазон ёмкости элементов | 69–86 Ач |
| Лучшие результаты | Аккумуляторы, разрядившиеся первыми при тесте 27.05.2014 |
| Влияние саморазряда | Ni-Cd: ~1% в день — заметно по таблицам у элементов, тренированных первыми |
Графики разряда и заряда аккумуляторов, полученные с активатора AEAC-12V
.jpg)
Фрагмент регламентной таблицы с поэлементными замерами аккумуляторов
| Из-за высокого саморазряда Ni-Cd (~1%/сут.) аккумуляторы, тренированные первыми, к моменту финального теста частично разрядились. Это хорошо прослеживается в сравнительных таблицах. |
Финальное тестирование — 8 и 10 июля 2014
8 июля 2014 батарея была собрана и проведён тест, аналогичный проверке 27 мая. Ток в нагрузке контролировался токовыми клещами и мультиметром Agilent 34401.
Тест 8 июля 2014 (разряд ~15 А)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Фактический ток разряда | 14,8–15,2 А |
| Продолжительность теста | 10 часов |
| Напряжение на батарее по истечении 10 ч | 96,2 В |
| Норма по регламенту | ≥ 90 В |
| Результат | ПРОЙДЕН |
| Примечание: с момента последнего заряда сдвоенных элементов № 1, 10 и 13 прошло 28 дней. Несмотря на это, батарея уложилась в норму. |
9 июля батарея заряжалась штатным ЗУ подстанции в течение 10 часов током ~20 А. Ориентировочно сообщено ~200 Ач при расчётной потребности 225–240 Ач — батарея не была заряжена полностью.
Тест 10 июля 2014 (разряд 20 А)
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Ток разряда | 20 А |
| Продолжительность | более 5 часов |
| Результат | ПРОЙДЕН |
Собранная восстановленная батарея в шкафу оперативного тока перед финальным тестом
Выводы
| С помощью активаторах AEAC-12V возможно приведение многоэлементной Ni-Cd батареи в рабочее состояние. Без разборки батареи такая операция невозможна. Для работы с многоэлементной батареей необходимо несколько активаторов. |
- Аккумуляторы, обслуженные первыми, к моменту испытания потеряли часть ёмкости в результате саморазряда (~1% в день) — характерная особенность Ni-Cd.
- Перед вводом в эксплуатацию многоэлементной батареи анализ и тренировка обязательны, так же как и в процессе эксплуатации.
- Производители заявляют срок службы промышленных Ni-Cd аккумуляторов 20–25 лет. Данный случай (13–14 лет до тренировки) это подтверждает.
- После восстановления существенно уменьшилось газовыделение — меньшее число аккумуляторов подвергается перезаряду.
- Условия эксплуатации Ni-Cd значительно жёстче допустимых для свинцово-кислотных АКБ, что снижает затраты на эксплуатацию.
| Восстановить все аккумуляторы свинцово-кислотной батареи из аналогичного состояния даже с применением активаторов — практически невозможно. Экономическая эффективность Ni-Cd в связке с активаторами значительно возрастает: преимущества перекрывают недостатки (высокую стоимость и большой саморазряд). |
Бланки регламентных таблиц стандартны и заполнялись вручную. Все таблицы с данными по замерам:
