阀控式铅酸（VRLA）蓄电池是一种新的铅酸蓄电池。它与传统的排气式或淹没式铅酸蓄电池相比，具有功率密度较高、成本较低的优点，而且使用方便，因而得到广泛的应用。当今我国电信企业的电源系统，包括-48 V直流电源和380/220 V UPS交流电源，几乎毫无例外地都采用VRLA蓄电池作为备用电源。近年来，在需要蓄电池作为应急电源的交流供电系统的高压开关设备合闸电源、备用发电机组的启动和其他重要应用中，也开始采用VRLA蓄电池而且用量逐年增加，VRLA蓄电池在电信电源中的作用显得越来越重要。
VRLA蓄电池分为吸附式（AGM）和胶体式（GEL）两种，两者的性能有一些差别。例如，与GEL比较，AGM的功率密度较高，大电流放电能力较强，但自放电较大，浮充电压较高，浮充电流较大，热容量较小，散热性能较差，容易产生热失控，寿命较短等。但两者均具有以下特点：
a）蓄电池是一个密封系统。
b）在蓄电池内部进行氢气和氧气再复合，在正常情况下不产生气体和酸雾。
c）在故障情况下，安全阀打开释放内部的气体。
d）采用不流动的电解液。
e）蓄电池壳子是不透明的。
f）采用多个较薄的极板构成较大容量的蓄电池。
g）对于中小容量的系统可使用6或12 V的单体蓄电池。
h）对于大容量的系统可使用2 V的单体蓄电池。
i）可安装在敞开的蓄电池架上或大的蓄电池柜内。
j）设计寿命有20年、10年的，但其典型的实际寿命分别只有10-13年和5年左右。值得注意的是，VRLA蓄电池的预期寿命比传统的铅酸蓄电池的寿命短得多。
我国的VRLA蓄电池产品的发展和应用是从AGM开始的。近年来，GEL VRLA蓄电池也有了很大的发展。
VRLA蓄电池曾被称为“免维护”蓄电池，这是由于VRLA蓄电池设计为密封式，在蓄电池内部实现了氧再复合循环，电解液中的水分不会损失，因而不需要定期加水，也不需要测电解液的比重，可以说在这方面是不需要（也不能）进行维护的。然而，VRLA蓄电池并非完全不需要维护。最初被称为“免维护”蓄电池，实际上是对VRLA蓄电池的误解，也是对用户的一种误导。过去，大多数用户忽视了VRLA蓄电池的维护，或者不了解如何进行维护而放弃了VRLA蓄电池维护工作，导致VRLA蓄电池早期故障的出现，使电池的寿命降低，甚至造成电池破裂、爆炸，引起火灾。
值得注意的是，VRLA蓄电池维护工作至今仍然是一个薄弱环节。据了解，近年来由于VRLA蓄电池故障引起的通信电源停电和通信中断的重大事故屡有发生。目前在我国电信部门正在应用的VRLA蓄电池，有不少已使用多年，可以说已进入其故障高发期，或者说存在着严重的故障隐患，有关方面对此应该引起足够重视。为了确保电信电源稳定可靠地运行，加强VRLA蓄电池维护和故障检测是各电信运营商的当务之急。其中，如何对VRLA蓄电池运行和试验数据进行正确的分析是首先要解决的问题，这是搞好蓄电池日常维护工作的基础。
以下笔者提出VRLA蓄电池的必要的维护项目，介绍VRLA蓄电池运行和试验数据的分析方法。
1、VRLA蓄电池必要的定期维护
VRLA蓄电池一般不会释放出氢、氧气体和酸雾，不需要防酸机房和特殊的通风，不需要定期加水、测量比重等，但定期维护工作是必不可少的。例如，蓄电池的浮充电压、浮充电流、温度、蓄电池的内阻和蓄电池互相连接电阻的测量，定期的容量试验以及直观检查等。
根据国际标准IEEE 1188，固定型VRLA蓄电池必要的定期维护应包括以下主要内容。
1.1 每月维护
a）直观检查：包括蓄电池正负极端子是否损坏和发热，蓄电池盖和壳子是否损坏，蓄电池是否温度过高。
b）测量蓄电池系统的DC浮充电压和纹波电压。
c）测量蓄电池系统的正负极对地的直流电压以检测接地故障。
d）测量蓄电池系统的浮充充电电流。
e）测量蓄电池机房温度和标示蓄电池的温度。
1.2 季度维护
a）重复每月维护项目。
b）测量每个蓄电池的内阻。
1.3 半年维护
a）重复季度维护项目。
b）测量每个蓄电池DC浮充电压。
c）瞬时大电流负载试验以确定各蓄电池的功能是否正常（可选）。
1.4 年度维护
a）重复半年维护项目。
b）测量蓄电池之间的连接电阻。
c）重新拧紧蓄电池之间的连接螺丝，使转矩达到厂家要求的数值。如果已测量蓄电池连接电阻，其数值没有比安装时的数值大20%，可以不重新拧紧。
初始安装验收时进行一次容量放电试验。每两年进行一次容量放电试验。当蓄电池的容量已下降到额定容量的85%时，应每年进行一次容量放电试验。
2、VRLA蓄电池运行数据的分析和处理
2.1 蓄电池直观检查
2.1.1 蓄电池壳子是否清洁
每个蓄电池都应保持清洁。如果蓄电池盖上有污垢和灰尘，就有可能在蓄电池端子之间或端子与地之间形成导电通路，引起短路或接地故障。
2.1.2 蓄电池壳子和盖子是否损坏
如果蓄电池壳子和盖子破裂和有渗透，应更换蓄电池。蓄电池壳子上有裂缝时，导电的电解液会从蓄电池中渗透出来，造成接地故障。即使没有电解液渗透，也是非常严重的问题。因为电解液的水分可能通过裂缝蒸发损失，使电解液干涸，最后造成蓄电池的内阻增大和产生的热量增大。
如果蓄电池壳子严重膨胀和永久性变形，说明这个蓄电池已经过热并遭受热失控。热失控还会导致蓄电池产生更多的气体、电解液干涸和极板损坏。在这种情况下，应更换蓄电池。
2.1.3 蓄电池端子是否损坏
蓄电池正负极端子弯曲或其他形式的损坏可造成连接电阻的增大。端子损坏的蓄电池应更换。如果在端子上的保护油脂熔化，表明连接点已经很热，这是端子松动的结果。在此情况下，应将此连接端子拆开，检查损坏情况，然后重新安装。
2.2 环境温度和蓄电池温度
VRLA蓄电池一般是按标准环境温度25℃设计的。其理想的工作范围是21-27℃。当工作于较低的温度时，VRLA蓄电池放电容量达不到其额定容量，备用放电时间减少；当工作于较高的温度时，VRLA蓄电池寿命将会缩短，且容易发生热失控。
VRLA蓄电池工作的机房环境温度比25℃高10℃时，其寿命将减少50%。环境温度高的问题应通过适当的通风和空调加以解决。
蓄电池组中的单个蓄电池的温度不应超过环境温度10℃。如果全部蓄电池或个别蓄电池的温度过高，这些蓄电池就可能遭受热失控。在这种情况下，应停止充电并查明蓄电池温度升高的原因。
如果发生了热失控，应立即更换蓄电池。
2.3 蓄电池系统浮充电压
2.3.1 蓄电池系统浮充电压的确定和温度补偿
蓄电池系统（蓄电池组）的浮充电压应根据厂家规定的单体蓄电池浮充电压值确定。系统浮充电压等于蓄电池只数乘以单体蓄电池浮充电压值。不同厂家不同型号的蓄电池的浮充电压是不同的。假设电解液比重为1.280-1.300的VRLA蓄电池，厂家建议的单体蓄电池的浮充电压为2.25-2.30 V/只（在25℃），则蓄电池系统浮充电压等于蓄电池的只数乘以2.25-2.30 V/只。例如，某UPS电源中由32只12 V（包含6个单体）的单块蓄电池组成的蓄电池组，在25℃时蓄电池系统浮充电压应为432（192×2.25）～441.6 V（192×2.30）。
当环境温度高于25℃时，浮充电压应进行温度补偿（适当降低浮充电压）。假设温度补偿系数是-0.005 V/只/℃，则在其他温度下的单体蓄电池的浮充电压为：
V校正=V25℃-[0.005×（T实际-25）]
式中：
V校正——在温度T实际下的单体蓄电池的浮充电压
V25℃——25℃下的单体蓄电池的浮充电压
T实际——蓄电池的实际温度（℃）
例如：如果蓄电池的温度是32℃（比25℃高7℃），其平均浮充电压应降低0.035 V/只（7×0.005 V/只/℃），浮充电压的范围应为2.215-2.265 V/只。在由192只电池组成的电池组中，总的浮充电压为425.28-434.88 V。
如果蓄电池工作于较低的温度下，可以适当提高浮充充电电压以缩短再充电时间。例如，蓄电池的环境温度为10℃（比25℃低15℃），其平均浮充电压应提高0.075 V/只（15×0.005 V/只/℃），浮充电压的范围应为2.325-2.375 V/只。在由192只电池组成的电池组中，总的浮充电压为446.4-456 V。
2.3.2 蓄电池系统浮充电压对蓄电池工作的影响
如果蓄电池系统在一段时间内浮充电压过低，蓄电池将会处于欠充电状态。在此期间蓄电池可能会多次放电，每次放电后都未得到充分充电，这将使蓄电池的容量逐渐减少。最后的结果是市电停电时蓄电池放不出电来。蓄电池系统处于欠充电状态的问题一般可以通过长时间的均衡充电（例如48-72h）加以解决。但是，如果欠充电的时间持续太长，就可能会出现不可逆的极板硫酸盐化，蓄电池系统就必须更换。
如果蓄电池的浮充电压过高，将会使蓄电池处于过充电状态。蓄电池长时间过充电将会引起过大的充电电流、板栅的腐蚀、气体的产生和电解液的干涸。这就造成了蓄电池早期老化和容量的损失。
长时间的严重过充电可能导致热失控，出现这种情况也必须更换蓄电池系统。
2.3.3 蓄电池浮充电压的纹波
蓄电池的浮充电压是由整流器/充电机供给的，由于整流器是将市电交流电压整流、滤波得到直流电压的，但直流电压仍有残余的交流成分（纹波），因此，在蓄电池系统两端的浮充电压上一般都会有一定量的纹波电压。-48 V直流电源系统的纹波（即杂音）非常小，但UPS的整流器的直流输出电压往往有较大的纹波。纹波电压会产生纹波电流。纹波电流流过蓄电池内的电阻性元件时会产生热量。
此外，纹波电压叠加在直流浮充电压上，还会引起浮充电压的变化。
在纹波电压的正半周，实际的浮充电压升高。如果纹波电压很大，在纹波电压的正半周实际的浮充电压可能高于厂家规定的最高浮充电压，如前所述，会引起蓄电池内部气体的产生和发热，这将使蓄电池的寿命缩短。
在纹波电压负半周，实际的浮充电压下降。如果纹波电压很大，在纹波电压的负半周实际的浮充电压可能低于蓄电池开路电压，此时蓄电池将对负载放电，导致蓄电池容量的减少。
所以纹波电压不能太大。当浮充电压为2.25 V/只时，纹波电压（峰—峰值）不能大于0.22 V/只。假设纹波电压为正弦波，其有效值不能大于0.077 V/只。
图1说明了浮充电压中的纹波对蓄电池运行的影响。
为保证蓄电池系统的可靠性，应尽量减小纹波电压。假设纹波电压是正弦波，其有效值（Vms）一般应小于直流浮充电压的0.5%。由24只蓄电池组成的-48 V直流系统，纹波电压一般应小于0.27Vms。由192只蓄电池组成的系统的直流浮充电压为432 V时，纹波电压应小于2.16Vms。
由以上分析可知，浮充电压的稳压精度较差时（≥5%），对蓄电池运行的影响与纹波的影响是相似的。
2.4 单个蓄电池的浮充电压
当蓄电池组在平均浮充电压2.25～2.30 V/只下浮充电时，并不是所有的蓄电池都在准确的平均电压下浮充。因为各个蓄电池的内阻和氧再复合率不是完全相同，虽然它们的浮充电流相同，但浮充电压却有一些差别。例如，由12 V蓄电池组成的蓄电池组以平均浮充电压2.3 V/只浮充时，所有的12 V蓄电池（包含6个单体电池）都不是在13.8 V（2.3×6）电压下浮充，浮充电压可能是从13.3～14.5 V变化。如果蓄电池系统在安装时进行了24 h的均衡充电或经过长时间浮充，各单个电池的浮充电压的差异一般会缩小。
如果单体蓄电池的浮充电压大于2.47 V/只，内部有6个单体电池的单块蓄电池的浮充电压大于14.8 V，内部有3个单体电池的单块蓄电池的浮充电压大于7.4 V，就表明单块蓄电池内阻增大，可能存在开路的单体电池。例如，由4个12 V蓄电池组成的48 V系统中，假设系统浮充电压为54 V，其中3个蓄电池的浮充电压为12.9 V，第4个蓄电池两端电压为15.3 V，就可以断定，3个低电压的蓄电池显示的是开路电压，而第4个蓄电池有内部开路的单体电池。因此，这个蓄电池系统中没有电流流过。
如果单体蓄电池的浮充电压小于2.2 V/只，内部有6个单体电池的单块蓄电池的浮充电压小于13.3 V，内部有3个单体电池的蓄电池的浮充电压小于6.6 V，就可能存在短路的单体电池。短路电池检验一般应在被怀疑的蓄电池开路12-24 h后测量其端电压。
如果处于浮充的蓄电池组中有短路的电池，则加在正常的蓄电池两端的浮充电压就会升高，浮充电流也会增大。例如，由24只单体电池组成的48 V蓄电池组以55.2 V（2.3 V/只）浮充电，如果有2个短路的电池，其余的22只电池就会以2.5 V/只（55.2 V/22只）充电，其结果是浮充电流增大，最终肯定会引起热失控。
蓄电池内部短路的可能的原因主要有：
a）长期存储的蓄电池未进行充电。
b）蓄电池连续欠充电，引起极板硫酸盐化。
c）蓄电池超过寿命期之后继续使用。
d）机械损坏造成极板弯曲。
蓄电池组中是否有短路或开路的电池，一般也可以通过比较单个电池的内阻或比较单个电池两端的纹波电压确定。
对于怀疑有短路或开路电池的蓄电池组，不要进行大电流放电试验。因为在放电时，内部开路和短路蓄电池可能产生火花，点燃电池内部残余的气体，是非常危险的。
被怀疑有短路或开路的蓄电池，经确认后应立即拆除和更换。
2.5 蓄电池系统接地故障
当蓄电池壳子破裂时，虽然不会流出电解液，但是由于毛细作用，在裂缝中以及裂缝附近会形成导电的电解液薄膜，如果这种电解液薄膜与接地的金属构件接触，就会造成一部分蓄电池的短路。这种接地故障电流可能引起一部分蓄电池热失控，甚至引起火灾。
蓄电池系统的接地故障可以通过对每个蓄电池的直观检查发现，但工作量很大且不易发现。一般可以通过测量蓄电池系统的输出对地（接地的蓄电池架或蓄电池柜）的电压进行检测。根据检测到的电压值，分析是否有电池对地有短路或有漏电流。
有接地故障的电池的大概位置为检测到系统输出对地电压除以单个电池充电电压。
例如，在-48 V的直流系统中，在正常浮充的情况下，系统输出正极对地的电压为零；负极对地的电压为-54 V（假设单体电池浮充电压为2.25 V/只）。如果负极对地的测量电压为-42.75 V，系统中必然有接地故障，接地故障的位置大约在距系统输出端子第19个电池的地方（42.75/2.25）。
UPS的蓄电池系统的正负极一般不接地，正常时正负极对地都没有电压，如果出现了电压，就可能存在蓄电池系统的接地故障。接地故障蓄电池的位置可以用上述同样的方法确定。
2.6 蓄电池系统浮充电流
蓄电池的浮充电流取决于充电电压和温度。在环境温度为25℃和浮充电压为2.25 V/只时，AGM VRLA蓄电池的浮充电流大约为0.5～1 mA/Ah，GEL VRLA蓄电池的浮充电流约为0.2～0.5 mA/Ah。据此可估算不同容量蓄电池组的浮充电流。例如，由200 Ah蓄电池串联组成的蓄电池系统，在2.25 V/只下浮充，环境温度为25℃时，正常的浮充电流应为：AGM VRLA蓄电池100～200 mA，GEL VRLA蓄电池40～100 mA。图2示出了AGM VRLA蓄电池浮充电流与浮充电压的关系。
随着浮充电压的提高，浮充电流将会增大。当温度升高时，浮充电流也会增大；当温度从25℃升高10℃时，浮充电流将增大一倍。
如果实际的浮充电流比预期值大很多（例如3～4倍），则可能是由于蓄电池的温度过高或蓄电池组中有短路的蓄电池。有内部短路的蓄电池的浮充电压比其他蓄电池的低。
如果浮充电流为零（或比预期值小得多），在蓄电池组中一定有开路的情况。
出现上述情况时，应及时查明原因并采取纠正措施。对于怀疑有短路或开路的蓄电池不应继续充电或进行负荷试验，确认后应立即更换。
应特别注意，蓄电池温度过高和内部短路是导致热失控的两种严重情况。
2.7 单个蓄电池之间的连接电阻
如果蓄电池之间的连接螺丝松动，致使连接电阻增大，在放电期间将会产生过大的电压降。这不但会导致蓄电池的备用时间缩短，而且还会使连接点发热，甚至在极端情况下，会使蓄电池端子熔化，引起火灾。
蓄电池连接端子的接触面应打磨干净，去掉氧化铅和污垢，并用专用的防氧化油脂保护，并以厂家规定的转矩将连接螺丝拧紧。
3、VRLA蓄电池试验数据分析
3.1 容量试验
蓄电池的容量试验是确定蓄电池（与额定容量比较的）实际容量的试验。
当蓄电池的容量下降到额定容量的80%，就应该更换。例如，如果一个新的蓄电池系统能够供100 A的负载运行1 h，当它只能供80 A的负载运行1 h时，就应更换。因为蓄电池容量下降到额定容量的80%时，表明其板栅腐蚀和膨胀、极板活性物质退化、电解液干涸已经发生。
应该特别指出的是，如果蓄电池容量已经下降到额定容量的80%，即使还能支持负载运行所要求的时间，这个蓄电池也应该更换。因为容量损失了20%表明蓄电池内部的元件已经恶化，而且会继续更迅速地恶化。如果不更换，不久将会出现开路或短路电池，在市电停电时将会导致供电电源系统断电的恶果。
3.2 内阻测试
VRLA蓄电池正常的寿命终止的特征表现为板栅腐蚀、极板活性物质的退化和一定程度的电解液干涸。而非正常的早期故障模式包括导电通道恶化和过度的电解液干涸。这些早期故障都会使蓄电池的内阻增大。根据大量的实验数据，蓄电池内阻的变化趋势可以反映蓄电池的容量损失的趋势（见图3）。所以，根据蓄电池内阻的变化可以预测蓄电池的故障和采取必要的补救措施。
蓄电池内阻的测量一般需要专用的蓄电池内阻测试仪。如果没有蓄电池内阻测试仪，有时也可以用数字电压表测量各个蓄电池两端的纹波电压，粗略地估算蓄电池的相对内阻。因为当蓄电池组的浮充电压上有纹波电压时，总的纹波电压将会分配到各个单个的蓄电池上，分配到各个蓄电池上的纹波电压正比于其内阻。这种方法可用于浮充电压上纹波较大的场合。
如果测量的蓄电池的内阻比新蓄电池的内阻（或蓄电池组中各单个蓄电池的平均内阻）大20%～30%，应进一步进行测试，查明其原因。一般可以考虑更换这个蓄电池。必要时对这个蓄电池或整组蓄电池进行容量试验，以确保蓄电池系统的可靠性。
3.3 大电流瞬时放电试验
大电流瞬时放电试验的目的是测试蓄电池的导电通道（包括端子、板栅、极板的连接条、单体电池的连接和极板的活性物质）是否完整正常。这个试验不能代替容量试验，但可以给出蓄电池是否正常的指示。
典型的大电流瞬时放电试验的试验时间为3～10 s，使用电阻性负载，放电电流一般应大于实际的负载电流。放电之后，应用数字电压表测试蓄电池的端电压。正常的蓄电池验后的端电压至少应为1.7 V/只（12 V和6 V蓄电池分别为10.2 V/只，5.1 V/只）。如果测量的端电压低于这个数值，这个蓄电池应进行再充电，重新试验，并进行容量试验。
如前所述，对于被怀疑有短路或开路的蓄电池，不要进行大电流瞬时放电试验。因为试验过程中蓄电池内部可能产生火花，点燃蓄电池内部的残余气体。
3.4 开路电压试验
单体VRLA蓄电池的开路电压与电解液比重有关，约等于电解液比重加上0.84。例如，AGM VRLA蓄电池满充电时，其电解液比重为1.300，其开路电压约为2.14 V（1.300+0.84）。在满充电时电解液比重为1.280的GEL VRLA蓄电池，其开路电压约为2.12 V（1.280+0.84）。
在VRLA蓄电池保存的过程中，由于自放电，电解液中的硫酸的消耗和在极板上形成硫酸铅，使电解液的比重逐渐下降。与此同时，开路电压也逐渐下降。因此，开路电压可以表示蓄电池的充电状态。
表1是AGM和GEL VRLA蓄电池在不同充电状态下的开路电压。
蓄电池在保存期间，当由于自放电其容量损失了20%时，就应该及时进行充电，以确保在安装使用时可以正常运行。如果蓄电池的开路电压下降到很低而没有进行充电，最后可能会出现短路电池或已损失的容量不能恢复。包含3个单体电池和6个单体电池的新蓄电池，如果其开路电压分别低于6 V和12 V，就应考虑其中是否有短路的电池。
开路电压很低的蓄电池不应进行充电或容量试验，因为当电流流过蓄电池时，如果内部的短路点断开，就可能产生火花，这将会点燃电池内的气体。
4、结束语
VRLA蓄电池被称为免维护蓄电池，仅仅是指对电解液不需要像传统的排气式铅酸蓄电池那样进行维护，即不需要加水、测比重。为了保证蓄电池的可靠性，对VRLA蓄电池进行必要的维护（如IEEE1188规定的项目）是非常重要的。这些维护项目的目标是检测和确定系统容量是否下降、是否能继续可靠地运行；发现可能影响系统可靠性的各种异常情况，及时采取纠正措施。通过完成这些维护项目（人工完成或通过监控系统自动完成），可以得到蓄电池的运行和试验数据。然而，必须对这些数据进行正确的分析和解释，才能采取正确的纠正措施。因此，掌握VRLA蓄电池运行和试验数据的分析方法是至关重要的。
