礦用隔爆兼本安型鋰離子蓄電池電源安全技術要求試行

1、礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源安全技術要求（試行）隨著煤炭工業(yè)發(fā)展和礦山裝備技術進步，監(jiān)測通信系統(tǒng)、緊急避險設施、井 下運輸車輛等對防爆電源的容量要求越來越高，同時GB3836.2-201O爆炸性環(huán)境第2部分：由隔爆外殼“狄護的設備中明確禁止 在正常使用時可能釋放 電解氣體的電池”在隔爆外殼內使用。為滿足目前煤礦裝備的迫切需要，在充分 研究、反復征求各方面專家意見以及進行相關試驗研究的基礎上，制定本安全技術要求。1范圍本技術要求規(guī)定了礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源產(chǎn)品分類、型號 命名、安全技術要求、檢驗規(guī)則等內容。本技術要求適用于在煤礦井下使用的礦用隔爆 （兼本安）型鋰離子蓄電池電

2、 源的安全標志管理。2規(guī)范性引用文件GB 3836.1-2010爆炸性環(huán)境 第1部分：設備 通用要求GB 3836.2-2010爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼”觀護的設備GB 3836.3-2010爆炸性環(huán)境 第3部分：由增安型”e保護的設備GB 3836.4-2010爆炸性環(huán)境 第4部分：由本質安全型”保護的設備GB 14048.1-2006低壓開關設備和控制設備第1部分 總則MT/T 154.2-1996煤礦用電器設備產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法MT/T 408-1995煤礦用直流穩(wěn)壓電源MT 209-1990煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術要求MT/T 1051-2007礦燈用

3、鋰離子蓄電池MT/T 1078-2008礦用本質安全輸出直流電源QC/T 743-2006電動汽車用鋰離子蓄電池3術語和定義3.1 單體電池構成蓄電池最小電氣單元的電極和電解質的組合。3.2 電池組以串聯(lián)方式連接起來，增加電壓的兩個或兩個以上單體電池。3.3 電池模塊由5個或以上單體電池串聯(lián)組成的單元。3.4 電池管理系統(tǒng)通過檢測單體電池與熱、電相關數(shù)據(jù)，對單體電池或電池組進行充放電管理、 保護與控制的裝置。3.5 礦用隔爆(兼本安)型鋰離子蓄電池電源能量存儲、轉換裝置，由隔爆外殼、單體電池或電池組、電池管理系統(tǒng)等組成。有時還可包括充電系統(tǒng)、放電系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)、電源輸入系統(tǒng)、電源輸出系公維譏寸

4、04產(chǎn)品分類4.1 按用途分(1)監(jiān)測通信系統(tǒng)用后備電源，包括安全監(jiān)控、人員管理、通信等系統(tǒng)后 備電源；(2)緊急避險設施用后備電源，包括避難碉室、可移動式救生艙等后備電源；(3)運輸車輛用電源，包括防爆蓄電池電機車、防爆無軌膠輪車、單軌吊等用動力電源；(4)防爆柴油機起動機用電源；(5)其它。4.2 按使用類型分(1)后備電源；(2)動力電源。5產(chǎn)品名稱與型號5.1 產(chǎn)品名稱礦用隔爆(兼本安)型鋰離子蓄電池電源。5.2 防爆標志ExdI 或 ExdibI。5.3 產(chǎn)品型號 設計修改序號，用(A)、(B)等表示補充特征，J-監(jiān)測通信、X-避險、C車輛、Q起動額定輸出電壓，多電壓輸出時為最大值，

5、V電源標稱能量，W電池類型，L-鋰離子蓄電池防爆類型，B-隔爆型、J-隔爆兼本質安全型產(chǎn)品類型，電源箱6技術參數(shù)至少應包括以下技術參數(shù)：(1)單體電池標稱電壓，V;(2)單體電池標稱容量，Ah;(3)單體電池允許最大充電電壓，V;(4)單體電池允許最低放電截止電壓， V;(5)單體電池最大允許充電電流，A;(6)單體電池最大允許放電電流，A;(7)單體電池數(shù)量；(8)單體電池最高允許工作溫度，C；(9)電池組的標稱容量，Ah;(10)電池組的最低允許使用容量，Ah;(11)電池組充電過流保護值，A;(12)電源的標稱能量，Wh;(13)電源額定輸出電壓(多電壓輸出為最大額定輸出電壓)，V;(1

6、4)電源額定輸出電流(多電壓輸出為最大額定輸出電流)，A;(15)電源輸出過流保護電流，A ;(16)電源額定輸入電壓范圍，V;(17)電源額定輸入電流范圍，Ao7基本技術要求7.1 單體電池基本要求7.1.1 應為安全性能較高的鋰離子蓄電池，如磷酸鐵鋰蓄電池等，宜采用軟包裝 或使用塑料殼體材料。禁止采用鉆酸鋰蓄電池。7.1.2 監(jiān)測通信系統(tǒng)和緊急避險設施用電源中單體電池的標稱容量不超過60Ah,運輸車輛用電源、柴油機起動機用電源及其它電源中單體電池的標稱容量不超過 100Aho7.1.3 單體電池的安全性能應滿足 QC/T743-2006中5.1.11的要求，其中過充性能 應滿足MT/T 1

7、051-2007中4.4.3的規(guī)定，加熱性能應滿足 QC/T743-2006和MT/T 1051-2007中嚴酷的規(guī)定（即試驗時間 2h、試驗溫度130C）。止匕外，還應滿足 MT/T 1051-2007中4.4.4條強制放電、4.4.7條重物沖擊的要求。7.1.4 在充、放電過程中單體電池的最高溫度不應超過60Co7.1.5 單體電池的泄壓裝置應能可靠開啟，開啟壓力由產(chǎn)品企業(yè)標準規(guī)定。7.2 電池組基本要求7.2.1 電池組中的單體電池應采用串聯(lián)方式。7.2.2 構成電池組的單體電池類型、規(guī)格、技術參數(shù)應一致，并為同一制造廠家生 產(chǎn)的產(chǎn)品。7.2.3 電池模塊的安全性能應滿足 QC/T743

8、-2006中5.2.7的要求，其中過充性能應 滿足MT/T 1051-2007中4.4.3的規(guī)定，加熱性能應滿足 QC/T743-2006和MT/T 1051-2007中嚴酷的規(guī)定（即試驗時間2h、試驗溫度130C）。此外，還應滿足MT/T 1051-2007中4.4.4條強制放電、4.4.7條重物沖擊的要求。7.3 防爆要求7.3.1 電源應具備防爆安全性能，采用隔爆或隔爆兼本安的防爆型式。防爆結構、 性能和標志應滿足GB3836.14-2010的要求，其中放置電池的隔爆腔體應能承受 不小于1.5MPa的靜壓試驗。7.3.2 單體電池或電池組應放置在獨立的隔爆腔內，且該隔爆腔內不應放置除電池

9、管理系統(tǒng)中檢測單體電池溫度的傳感元件和防止鋰電池安裝時發(fā)生短路的熔斷器 以外的其他電氣元件。7.3.3 隔爆腔內不允許單體電池或電池組以任何形式的并聯(lián)連接7.4 電池管理系統(tǒng)基本要求7.4.1 應對所有單體電池的電壓和表面溫度，電池組的電壓、電流、電池容量等參 數(shù)進行檢測，誤差應滿足表1的要求。測量信息的顯示和故障報警功能應滿足實 際需要。表1電池（組）參數(shù)測量誤差要求參數(shù)單體電池電壓單體電池溫電池組電流電池組電壓電池組容量2%2c2%2%6%注：對于塑料殼體的鋰離子蓄電池，電池溫度測量應選擇在電池極耳處。7.4.2 應具有單體電池過充電壓保護功能。7.4.3 應具有單體電池過充電壓保護失效檢

10、測功能。7.4.4 應具有單體電池過放電壓保護功能。7.4.5 應具有單體電池過放電壓保護失效檢測功能。7.4.6 應具有充電過流保護功能。7.4.7 應具有放電過流保護功能。7.4.8 應具有輸出短路保護功能。7.4.9 應具有溫度保護功能。7.4.10 應具有均衡充電控制功能。7.4.11 應具有電池信息采集線開路保護。7.5 電源電氣安全性能7.5.1 絕緣電阻和介電強度應符合 MT/T 1078-2008中4.9的規(guī)定。7.5.2 泄漏電流應符合 MT/T 408-1995中4.8.3的規(guī)定。7.6 電源電氣性能7.6.1 監(jiān)測通信系統(tǒng)用后備電源的主要技術指標與功能應符合MT/T 10

11、78-2008中1.1.1 .5的規(guī)定；井下緊急避險設施用電源應具有定期自動放電的功能。電源的 工作時間（放電）應符合相關國家或行業(yè)標準的規(guī)定，并可定期通過自動放電來 測量電池組的實際容量，且在電池組實際容量小于最低允許使用容量時報警或顯 示；運輸車輛用電源的技術指標與功能宜符合QC/T 743-2006的規(guī)定；防爆柴油機起動機用電源的技術指標與功能宜滿足柴油機起動機的要求。1.1.2 工作穩(wěn)定性應符合 MT/T 1078-2008中4.11的規(guī)定。1.1.3 環(huán)境適應性應符合MT/T 1078-2008中4.14的規(guī)定，其主要技術指標和功能 應滿足 7.4.1 7.4.10 和 MT/T 1

12、078-2008 的規(guī)定。7.7當電源包含充電、放電、電源輸入、電源輸出、冷卻等系統(tǒng)時，應滿足相關標 準的規(guī)定。8試驗條件8.1 試驗條件除另有規(guī)定外，試驗應在以下環(huán)境條件下進行：(1)環(huán)境溫度：1535C；(2)相對濕度：45%75%;(3)大氣壓力：86106kPa。8.2 測量儀器與設備(1)計量儀器的準確度和測量范圍應能保證所測指標的精度。(2)測量儀器和設備的選用應符合所測的特性。(3)被測電源本身不含顯示、報警裝置的，生產(chǎn)廠家應提供相關配套設備。9檢驗方法9.1 單體電池的類型、規(guī)格及電池組構成，采用目測檢查。9.2 單體電池和電池模塊的安全性能，按 QC/T743-2006中6.

13、2.12、6.3.8和MT/T 1051-2007 中 5.6.4、5.6.5 和 5.6.7 條規(guī)定進行。9.3 單體電池或電池組放置方式的檢驗，采用目測檢查。9.4 防爆性能和結構檢驗，執(zhí)行 GB3836.14-2010的相關規(guī)定。9.5 在鋰離子蓄電池的空外殼內施加企業(yè)標準中規(guī)定的壓力(5次)，檢查泄壓裝置是否可靠開啟。9.6 電池管理系統(tǒng)測試9.6.1 根據(jù)電源充電和放電要求，配備相應的充電和放電設備；電源自帶充電功能 時可不配充電設備。9.6.2 各單體電池上連接電壓測試設備。9.6.3 各單體電池上連接溫度測試設備。9.6.4 充電模式在充電回路中用聯(lián)電流測試和容量檢測設備，啟動充

14、電設備，按產(chǎn)品企業(yè)標 準中規(guī)定充電方式充電。充電過程中不允許被測設備放電。9.6.5 放電模式在放電回路中用聯(lián)電流測試和容量檢測設備，啟動放電設備，以電源額定輸 出電流放電。放電過程中不允許對被測設備充電。9.6.6 充電過程中電池管理系統(tǒng)測試9.6.6.1 以9.6.5方式放電，至電源的單體電池過放電壓保護動作。9.6.6.2 以9.6.4方式充電至標稱容量的90%時停止充電，將其中電壓最低的單體電 池以電源額定輸出電流放電，至標稱容量的 80%,停止放電；以9.6.4方式充電至 電源單體電池過充電壓保護。試驗過程中監(jiān)測各單體電池的電壓、電池組的充電 電流、各單體電池的溫度。各單體電池和電池

15、組的指標應符合產(chǎn)品企業(yè)標準中的 要求。在充電過程時，對電源顯示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電池組電 壓、充電電流等與檢測值比較，誤差應滿足 7.4.1的要求。在充電結束時，檢測各單體電池電壓值，單體電池最高電壓與最低電壓差值 應不大于最低電壓的2%。9.6.7 放電過程中電池管理系統(tǒng)測試9.6.7.1 以9.6.4方式充電，至電源單體電池過充電壓保護。9.6.7.2 以9.6.5方式放電，至電源單體電池過放電壓保護。監(jiān)測各單體電池的電壓、 電池組的放電電流、各單體電池的溫度。各單體電池和電池組的指標應符合產(chǎn)品 企業(yè)標準中的要求。在放電過程時，對電源顯示的各單體電池電壓、各單體電池溫度、電

16、池組電 壓、放電電流等與檢測值比較，誤差應滿足 7.4.1的要求。容量檢測值與電源的放電容量顯示值比較，誤差應滿足7.4.1要求。9.6.8 單體電池過充電壓保護失效檢測將電源按照9.6.4充電至單體電池過充電壓保護動作，使該保護電路失效。啟 動充電設備（充電電流不高于電源額定充電電流的20%,各單體電池的電壓不高于最大允許充電電壓的103%）,當電源中某只單體電池電壓在 100103%最高允 許電壓范圍內，應有報警或顯示。9.6.9 單體電池過放電壓保護失效檢測將電源按照9.6.5放電至單體電池過放電壓保護動作，使該保護電路失效。啟 動放電設備（放電電流不高于電源額定輸出電流的5%,各單體電

17、池的電壓不低于最低放電截止電壓的97%）,當電源中任意一只單體電池電壓在 97100%最低放 電截止電壓范圍內，應有報警或顯示。9.6.10 充電過流保護測試以9.6.4方式充電，增加充電設備的輸出電流至電池組充電過流保護值的 103%,電源應實現(xiàn)充電過流保護，在100ms內斷開與充電器連接（對于運輸車輛 和柴油機起動機用電源，動作時間為 2s）,停止充電，并在10s內報警或顯示。 9.6.11放電過流保護測試以9.6.4方式充電，至電源單體電池過充電壓保護，在電源的輸出端施加過流 檢測負載，使電源輸出電流為過流保護值的103%,電源應實現(xiàn)放電過流保護，在100ms內斷開與用電設備連接（對于運

18、輸車輛和柴油機起動機用電源，動作時間 為2s）,停止放電，并在10s內報警或顯示。9.6.12 輸出短路保護測試以9.6.4方式充電，至電源單體電池過充電壓保護，在電源的輸出端施加短路 檢測負載（外部線路電阻應小于5mQ）,使電源輸出處于短路狀態(tài)，電源應實現(xiàn)放 電短路保護，50ms內斷開與用電設備連接，停止放電，并在 10s內報警或顯示。 9.6.13溫度保護功能測試使電源處于放電工作狀態(tài)并監(jiān)測放電電流，抽取電源某只單體電池溫度檢測 元件置于溫箱中。調整溫箱中的溫度至低于產(chǎn)品企業(yè)標準所規(guī)定的單體電池最高 表面溫度的2C,電源應處于正常工作狀態(tài)；調整溫箱中的溫度至高于產(chǎn)品企業(yè)標 準所規(guī)定的單體電池最高表面溫度的2C,電源應在5s實現(xiàn)溫度保護，斷開與用電設備連接，停止放電，并在10s內報警或顯示。9.6.14 信息采集線開路保護隨機斷開電池電壓和溫度采集線各一根，應顯示出相應故障類型及故障點。9.6.15 容量自檢功能測試以9.6.4方法充電,至單體電池過充電壓保護動作,以9.6.5方法放電，至電池 組的剩余容量為企業(yè)標準中規(guī)定電池組最低允許使用容量的94%;啟動容量自檢功能至自檢結束，應報警或顯示電池組容量不足故障。9.7 依據(jù)相關標準對7.5、7.6、7.7條進行檢驗。10檢驗規(guī)則10.1 檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗，相關要求應符合表2要求