礦用鋰離子電源安全技術(shù)要求

1、附件6礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求（暫 行）隨著煤炭工業(yè)發(fā)展和礦山裝備技術(shù)進(jìn)步，監(jiān)測通信系統(tǒng)、緊急避險設(shè)施、井下運輸車輛等對防爆電源的容量要求越來越高，同時GB3836.2-2010爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)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(nèi)使用。為滿足目前煤礦裝備的迫切需要，在充分研究、反復(fù)征求各方面專家意見以及進(jìn)行相關(guān)試驗研究的基礎(chǔ)上，制定本安全技術(shù)要求。1 范圍本技術(shù)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(shù)要求、檢驗規(guī)則等內(nèi)容。本技術(shù)要求適用于在礦井下使用的礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電

2、池電源的安全標(biāo)志管理，其中鋰離子蓄電池的容量在20100Ah范圍內(nèi)。2 規(guī)范性引用文件GB 3836.1-2010 爆炸性環(huán)境 第1部分：設(shè)備 通用要求GB 3836.2-2010 爆炸性環(huán)境 第2部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)備GB 3836.3-2010 爆炸性環(huán)境 第3部分：由增安型“e”保護(hù)的設(shè)備GB 3836.4-2010 爆炸性環(huán)境 第4部分：由本質(zhì)安全型“i”保護(hù)的設(shè)備GB 14048.1-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分總則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(shù)要求MT/T 1078-2008 礦

3、用本質(zhì)安全輸出直流電源3 術(shù)語和定義3.1 電池管理系統(tǒng)通過檢測單體電池與熱、電相關(guān)數(shù)據(jù)，對單體電池或電池組進(jìn)行充放電管理、保護(hù)與控制的裝置。3.2 礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源能量存儲、轉(zhuǎn)換裝置，由隔爆外殼、鋰離子蓄電池或鋰離子蓄電池組、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)、電源輸出系統(tǒng)等。4 產(chǎn)品分類4.1 按用途分a）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；b）緊急避險設(shè)施用后備電源，包括避難硐室、可移動式救生艙等后備電源；c）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；d）防爆柴油機

4、起動機用電源；e）其它。4.2 按使用類型分a）后備電源；b）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(biāo)志ExdI 或ExdibI。5.3 產(chǎn)品型號6 技術(shù)參數(shù)至少應(yīng)包括以下技術(shù)參數(shù)：a）單體電池標(biāo)稱電壓，V；b）單體電池標(biāo)稱容量，Ah；c）單體電池允許最大充電電壓，V；d）單體電池允許最低放電截止電壓，V；e）單體電池最大允許充電電流，A；f）單體電池最大允許放電電流，A；g）單體電池數(shù)量；h）單體電池最高允許工作溫度，；i）電池組的標(biāo)稱容量，Ah；j）電池組的最低允許使用容量報警值，Ah；k）電池組充電過流保護(hù)值，A；l）電源的標(biāo)稱能量

5、，Wh；m）電源額定輸出電壓（多電壓輸出為最大額定輸出電壓），V；n）電源額定輸出電流（多電壓輸出為最大額定輸出電流），A；o）電源輸出過流保護(hù)電流，A；p）電源額定輸入電壓范圍，V；q）電源額定輸入電流范圍，A。7 技術(shù)要求7.1 環(huán)境條件除有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外，電源應(yīng)在下列條件下正常工作：a）環(huán)境溫度：040；b）平均相對濕度：不大于95%（25）；c）大氣壓力：80kPa106 kPa；d）有甲烷、煤塵爆炸危險，但無顯著振動和沖擊、無破壞絕緣的腐蝕性氣體的場所。7.2 供電電源除有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)另有規(guī)定外，電源應(yīng)在下列供電條件下正常工作：a）額定電壓：127V/380V/660V/1140V，允許

6、偏差：井底車場、主運輸巷：20%10%；其他場所：25%10%。b）諧波：10%。c）頻率：50Hz，允許偏差±5%。7.3 基本要求電源選用的蓄電池應(yīng)滿足礦用鋰離子蓄電池安全技術(shù)要求。 監(jiān)測通信系統(tǒng)和緊急避險設(shè)施用電源中鋰離子蓄電池的標(biāo)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鋰離子蓄電池的標(biāo)稱容量不超過100Ah。 在正常充、放電過程中單體電池的最高溫度不應(yīng)超過60。 鋰離子蓄電池應(yīng)采用串聯(lián)方式連接，類型、規(guī)格、技術(shù)參數(shù)應(yīng)一致，并為同一制造廠家生產(chǎn)的產(chǎn)品。7.3.5 防爆要求7.3.5.1 電源應(yīng)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(jié)構(gòu)

7、、性能和標(biāo)志應(yīng)滿足GB3836.14-2010的要求，其中放置電池的隔爆腔體應(yīng)能承受不小于1.5MPa的靜壓試驗。7.3.5.2 鋰離子蓄電池應(yīng)放置在獨立的隔爆腔內(nèi)，且該隔爆腔內(nèi)不應(yīng)放置除電池管理系統(tǒng)中檢測單體電池溫度的傳感元件和防止鋰離子蓄電池安裝時發(fā)生短路的熔斷器以外的其他電氣元件。7.3.5.3 隔爆腔內(nèi)不允許鋰離子蓄電池以任何形式的并聯(lián)連接。7.3.6 電池管理系統(tǒng)基本要求7.3.6.1 應(yīng)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(jìn)行檢測，誤差應(yīng)滿足表1的要求。測量信息的顯示和故障報警功能應(yīng)滿足實際需要。表1 鋰離子蓄電池（組）參數(shù)測量誤差要求參數(shù)單體電池電壓

8、值單體電池溫度電池組電流電池組電壓電池組容量誤差2%±22%2%5%注：對于塑料殼體的鋰離子蓄電池，電池溫度測量應(yīng)選擇在電池極耳處。7.3.6.2 應(yīng)具有單體電池過充電壓保護(hù)功能。7.3.6.3 應(yīng)具有單體電池過充電壓保護(hù)失效檢測功能。7.3.6.4 應(yīng)具有單體電池過放電壓保護(hù)功能。7.3.6.5 應(yīng)具有單體電池過放電壓保護(hù)失效檢測功能。7.3.6.6 應(yīng)具有充電過流保護(hù)功能。7.3.6.7 應(yīng)具有放電過流保護(hù)功能。7.3.6.8 應(yīng)具有輸出短路保護(hù)功能。7.3.6.9 應(yīng)具有溫度保護(hù)功能。7.3.6.10 應(yīng)具有均衡充電控制功能。7.3.6.11 應(yīng)具有電池信息采集線開路保護(hù)。7.

9、3.7 電源電氣安全性能7.3.7.1 絕緣電阻和介電強度應(yīng)符合MT/T 1078-2008中4.9的規(guī)定。7.3.7.2 泄漏電流應(yīng)符合MT/T 408-1995中4.8.3的規(guī)定。7.3.8 電源電氣性能7.3.8.1 監(jiān)測通信系統(tǒng)用后備電源的主要技術(shù)指標(biāo)與功能應(yīng)符合MT/T 1078-2008中4.4和4.5的規(guī)定，且在正常充放電時，單體電池的溫度應(yīng)不超出60；井下緊急避險設(shè)施用電源應(yīng)具有定期自動放電的功能，電源的工作時間（放電）應(yīng)符合相關(guān)國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(shù)指標(biāo)與功能宜

10、符合QC/T 743-2006的規(guī)定；防爆柴油機起動機用電源的技術(shù)指標(biāo)與功能宜滿足柴油機起動機的要求。 7.3.8.2 工作穩(wěn)定性應(yīng)符合MT/T 1078-2008中4.11的規(guī)定。7.3.8.3 環(huán)境適應(yīng)性應(yīng)符合MT/T 1078-2008中4.14的規(guī)定，其主要技術(shù)指標(biāo)和功能應(yīng)滿足7.3.6和MT/T 1078-2008的規(guī)定。7.3.9 當(dāng)電源包含充電、放電、電源輸入、電源輸出、冷卻等系統(tǒng)時，應(yīng)滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。8 檢驗方法8.1 試驗條件除另有規(guī)定外，試驗應(yīng)在以下環(huán)境條件下進(jìn)行：a）環(huán)境溫度：1535；b）相對濕度：45%75%； c）大氣壓力：86106kPa。8.2 測量儀器與設(shè)

11、備a）計量儀器的準(zhǔn)確度和測量范圍應(yīng)能保證所測指標(biāo)的精度。b）測量儀器和設(shè)備的選用應(yīng)符合所測的特性。c）被測電源本身不含顯示、報警裝置的，生產(chǎn)廠家應(yīng)提供相關(guān)配套設(shè)備。8.3 受試電源要求受試電源的單體電池應(yīng)符合礦用鋰離子蓄電池安全技術(shù)要求型式檢驗及出廠檢驗合格的產(chǎn)品。8.4 檢驗方法8.4.1 單體電池的類型、規(guī)格及電池組構(gòu)成，采用目測檢查。8.4.2 防爆性能和結(jié)構(gòu)檢驗，執(zhí)行GB3836.14-2010的相關(guān)規(guī)定。8.4.3 電池管理系統(tǒng)測試8.4.3.1 根據(jù)電源充電和放電要求，配備相應(yīng)的充電和放電設(shè)備；電源自帶充電功能時可不配充電設(shè)備。8.4.3.2 各單體電池上連接電壓測試設(shè)備。8.4.

12、3.3 各單體電池上連接溫度測試設(shè)備。.4 充電模式在充電回路中串聯(lián)電流測試和容量檢測設(shè)備，啟動充電設(shè)備，按產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定充電方式充電。充電過程中不允許被測設(shè)備放電。8.4.3.5 放電模式在放電回路中串聯(lián)電流測試和容量檢測設(shè)備，啟動放電設(shè)備，以電源額定輸出電流放電。放電過程中不允許對被測設(shè)備充電。8.4.3.6 充電過程中電池管理系統(tǒng)測試以8.4.3.5方式放電，至電源的單體電池過放電壓保護(hù)動作。以8.4.3.4方式充電至標(biāo)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(biāo)稱容量的80%，停止放電；以8.4.3.4方式充電至電源單體電池過充電壓保護(hù)。試驗過程中

13、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，重復(fù)測量3次，取算術(shù)平均數(shù)。各單體電池和電池組的指標(biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)滿足7.3.6.1的要求。在充電結(jié)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(yīng)不大于50mV。8.4.3.7 放電過程中電池管理系統(tǒng)測試8.4.3.7.1 以8.4.3.4方式充電，至電源單體電池過充電壓保護(hù)。8.4.3.7.2 以8.4.3.5方式放電，至電源單體電池過放電壓保護(hù)。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，重復(fù)

14、測量3次，取算術(shù)平均數(shù)。各單體電池和電池組的指標(biāo)應(yīng)符合產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)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、電池組電壓、放電電流等與檢測值比較，誤差應(yīng)滿足7.3.6.1的要求。容量檢測值與電源的放電容量顯示值比較，誤差應(yīng)滿足7.3.6.1要求。8.4.3.8 單體電池過充電壓保護(hù)失效檢測將電源按照8.4.6.4充電至單體電池過充電壓保護(hù)動作，使該保護(hù)電路失效。啟動充電設(shè)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(dāng)電源中某只單體電池電壓在100103%最高允許電壓范圍內(nèi)，應(yīng)有報警或顯示。8.4.3.9 單體電池過放電

15、壓保護(hù)失效檢測將電源按照.5放電至單體電池過放電壓保護(hù)動作，使該保護(hù)電路失效。啟動放電設(shè)備（放電電流不高于電源額定輸出電流的20%，各單體電池的電壓不低于最低放電截止電壓的97%），當(dāng)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(nèi)，應(yīng)有報警或顯示。8.4.3.10 充電過流保護(hù)測試以8.4.3.4方式充電，增加充電設(shè)備的輸出電流至電池組充電過流保護(hù)值的103%，電源應(yīng)實現(xiàn)充電過流保護(hù)，在100ms內(nèi)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(nèi)報警或顯示。8.4.3.11 放電過流保護(hù)測試以8.4.3.4方式充電，至電源單體電池過充

16、電壓保護(hù)，在電源的輸出端施加過流檢測負(fù)載，使電源輸出電流為過流保護(hù)值的103%，電源應(yīng)實現(xiàn)放電過流保護(hù)，在100ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接（對于運輸車輛和柴油機起動機用電源，動作時間為2s），停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。8.4.3.12 輸出短路保護(hù)測試以8.4.3.4方式充電，至電源單體電池過充電壓保護(hù)，在電源的輸出端施加短路檢測負(fù)載（外部線路電阻應(yīng)小于5m），使電源輸出處于短路狀態(tài)，電源應(yīng)實現(xiàn)放電短路保護(hù)，50ms內(nèi)斷開與用電設(shè)備連接，停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。8.4.3.13 溫度保護(hù)功能測試將電源（電池溫度檢測元件）置于溫箱中，以不大于3/min升溫速率調(diào)整溫箱中的溫度至低

17、于產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的單體電池最高表面溫度的5，電源應(yīng)處于正常工作狀態(tài)；以不大于1/min升溫速率平穩(wěn)調(diào)整溫箱中的溫度至電源溫度報警或顯示動作值，觀察并記錄斷開與用電設(shè)備連接的響應(yīng)時間，停止放電，觀察并記錄、報警或顯示的響應(yīng)時間，然后再平穩(wěn)下降至溫度復(fù)位值。分別測量動作溫度與復(fù)位溫度。注意在試驗過程溫箱最高溫度的設(shè)置宜不超過65。注意在試驗過程溫箱最高溫度的設(shè)置宜不超過65，具體由產(chǎn)品企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。電源應(yīng)在5s實現(xiàn)溫度保護(hù)，斷開與用電設(shè)備連接，停止放電，并在10s內(nèi)報警或顯示。8.4.3.14 信息采集線開路保護(hù)隨機斷開電池電壓和溫度采集線各一根，應(yīng)顯示出相應(yīng)故障類型及故障點。8.4.3.15

18、 容量自檢功能測試以8.4.3.5方式放電，至單體電池過放電壓保護(hù)動作；以8.4.3.4方法充電，充至企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的電池組最低允許使用容量報警值，停止充電，啟動容量自檢功能，至自檢結(jié)束，電源應(yīng)報警或顯示電池組容量不足故障。8.4.4 依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對、7.3.6、7.3.7條進(jìn)行檢驗。9 檢驗規(guī)則檢驗分為出廠檢驗和型式檢驗。9.1 出廠檢驗 電源應(yīng)逐臺進(jìn)行檢驗，合格產(chǎn)品應(yīng)予合格證。 檢驗項目：出廠檢驗項目按表2規(guī)定。 出廠檢驗的各項性能和指標(biāo)應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，否則按不合格處理。9.2 型式檢驗 有下列情況之一時應(yīng)進(jìn)行型式檢驗：a）新產(chǎn)品或老產(chǎn)品轉(zhuǎn)廠定型時；b）正式生產(chǎn)后如結(jié)構(gòu)、原材料、工藝有較大改變可能影響產(chǎn)品性能時；c）停產(chǎn)年以上，恢復(fù)生產(chǎn)時；d）出廠檢驗結(jié)果與上一次型式檢驗的結(jié)果有較大差異時；e）國家有關(guān)機構(gòu)提出型式檢驗要求時。 檢驗項目型式檢驗的項目等見表2。 抽樣及抽樣數(shù)量型式檢驗的產(chǎn)品，應(yīng)從出廠檢驗合格的產(chǎn)品中采取隨機抽樣的方法進(jìn)行抽取，抽樣數(shù)量為1臺。 判定規(guī)則產(chǎn)品檢