(Luận văn thạc sĩ) sử dụng phần mềm PSSE nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí đặt thiết bị FACTS trên lưới điện khu vực miền nam

TỔNG QUAN

Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu, các kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước đã công bố

1.1.1 Tổng quan về lĩnh vực nghiên cứu

Ngày nay, nhu cầu sử dụng năng lượng tái tạo gia tăng mạnh mẽ do sự cạn kiệt của nguồn năng lượng hóa thạch và các tác động tiêu cực đến môi trường như hiệu ứng nhà kính và lũ lụt Trong số các nguồn năng lượng tái tạo, năng lượng mặt trời ngày càng trở nên phổ biến nhờ vào những ưu điểm vượt trội trong phát điện, chi phí bảo trì thấp, an toàn cho người dùng và không gây ô nhiễm môi trường.

Bên cạnh việc phát triển nguồn năng lượng mới, các chuyên gia công nghệ năng lượng cũng chú trọng đến việc phát triển thiết bị lưu trữ điện năng để cung cấp nguồn dự phòng và thuận tiện cho việc sử dụng, di chuyển Năng lượng điện quang thường được lưu trữ trong các bình ắc quy khi không sử dụng hết.

Các phương tiện giao thông tại Việt Nam sử dụng năng lượng dự trữ trong ắc quy không chỉ để khởi động động cơ mà còn làm nguồn năng lượng chính cho việc truyền động Theo thống kê năm 2015, số lượng mô tô và xe máy đã đăng ký ở Việt Nam đạt con số ấn tượng.

Tổng số xe máy, bao gồm cả những xe không còn lưu hành, đạt 42.818.527 chiếc Nếu mỗi xe máy sử dụng một bình ắc quy và tuổi thọ trung bình của ắc quy là từ 2-3 năm, thì hàng năm có khoảng 10 triệu ắc quy cần được thay thế.

Hiện nay, nguồn điện một chiều (DC) dự trữ trong các hệ thống ắc quy đóng vai trò cực kỳ quan trọng tại các nhà máy điện, trạm điện, trung tâm viễn thông và các tòa nhà Nguồn điện này phải đảm bảo cung cấp đủ chiếu sáng sự cố, điều khiển, bảo vệ và thông tin liên lạc khi xảy ra sự cố mất điện xoay chiều (AC) Để đạt được điện áp tổng từ 220-240VDC, các hệ thống ắc quy thường được nối tiếp nhiều ắc quy với nhau và hoạt động chủ yếu ở chế độ dự phòng, kèm theo việc phụ nạp liên tục.

Xây dựng giải thuật giám sát tuổi thọ ắc quy

Hệ thống giám sát dòng điện nạp và điện áp tổng của ắc quy thường không theo dõi điện áp từng cell, dẫn đến khó khăn trong việc kiểm tra dung lượng và tuổi thọ của ắc quy Trong chế độ bình thường, chỉ có dòng điện phụ nạp và điện áp tổng được giám sát, trong khi việc kiểm tra định kỳ hàng năm thường yêu cầu phóng điện để xác định dung lượng thực tế Phương pháp phổ biến là phóng điện với dòng điện không đổi và đo điện áp bằng dụng cụ cầm tay, nhưng việc này tiềm ẩn nguy cơ tiếp xúc với hơi axit và chì, gây hại cho sức khỏe con người Nếu chì từ ắc quy xâm nhập vào cơ thể, nó có thể dẫn đến rối loạn thần kinh Thêm vào đó, việc phóng điện đến 100% dung lượng định mức để kiểm tra không chỉ mất thời gian mà còn ảnh hưởng đến tuổi thọ của ắc quy và tính dự phòng của hệ thống.

Việc giám sát tuổi thọ và ngăn chặn suy thoái của ắc quy là rất quan trọng do chi phí cao của chúng, giúp tiết kiệm chi phí hiệu quả Các phương pháp theo dõi tình trạng ắc quy bao gồm Dung lượng còn lại (BRC), Trạng thái nạp (SOC) và Trạng thái sức khỏe (SOH) Chỉ số SOH cung cấp thông tin về khả năng nạp và phóng điện, cũng như tình trạng già hóa và suy thoái của ắc quy Khi SOH được ước tính chính xác, người dùng có thể xác định thời điểm cần thay thế ắc quy Nhiều phương pháp ước lượng SOH đã được phát triển và có thể được phân loại thành ba nhóm chính.

Đo dung lượng ắc quy là phương pháp phổ biến nhất để xác định chỉ số SOH (State of Health) Phương pháp này giúp đánh giá tuổi thọ của ắc quy và xác định thời điểm kết thúc tuổi thọ của nó.

Khi dung lượng của ắc quy giảm xuống khoảng 80% so với dung lượng ban đầu, hoặc chỉ còn 60% đối với ắc quy dung lượng nhỏ, việc chẩn đoán trạng thái sức khỏe (SOH) trở nên cần thiết SOH được xác định bằng tỷ số giữa dung lượng hiện tại và dung lượng ban đầu của ắc quy.

"Coup de fouet" là hiện tượng đặc trưng của axit chì, diễn ra trong giai đoạn khởi đầu của quá trình phóng điện Phương pháp này liên quan đến việc đo điện áp máng trong khu vực "coup de fouet" để xác định trạng thái sức khỏe (SOH) của ắc quy.

Trở kháng và điện trở của ắc quy axit chì VRLA (ắc quy chì được điều chỉnh van) tăng theo thời gian sử dụng và khi dung lượng giảm Việc đo trở kháng giúp xác định chính xác trạng thái sức khỏe (SOH) của ắc quy Ngoài ra, phân tích dữ liệu logic mờ có thể được kết hợp với các phép đo trở kháng để ước lượng hiệu quả của SOH.

Ngoài các phương pháp hiện có, một phương pháp ước lượng già hóa thông minh dựa trên mẫu Entropy (SampEn) đã được đề xuất để xác định mức độ già hóa hoặc suy thoái của từng ắc quy a xít chì trong hệ thống Phương pháp này nổi bật ở chỗ có khả năng tự động ước tính sự già hóa hoặc suy thoái của từng ắc quy vào cuối mỗi chu kỳ phóng điện, chỉ cần đo điện áp của từng ắc quy trong hệ thống mà không cần sử dụng các phương pháp đo lường phức tạp.

Trong nghiên cứu này, chúng tôi thực hiện giám sát tuổi thọ ắc quy thông qua việc theo dõi tự động điện áp từng bình ắc quy và dòng điện của hệ thống Hệ thống sẽ tự động ghi lại dữ liệu, hiển thị thông tin và xuất dữ liệu theo yêu cầu Đồng thời, chúng tôi kết hợp các phương pháp giám sát tuổi thọ dựa trên dung lượng để nâng cao hiệu quả quản lý ắc quy.

1 Đo điện áp (tự động) hở mạch, tính dung lượng, tính chỉ số SOH, xác định tuổi thọ của từng ắc quy

2 Phóng điện với dòng điện phóng không đổi, tính dung lượng, tính chỉ số SOH, xác định tuổi thọ của từng ắc quy

3 phương pháp Kết hợp: Phóng điện một phần (khoảng 20% dung lượng định mức), sau đó đo điện áp hở mạch để tính tiếp dung lượng, tính chỉ số SOH, xác định tuổi thọ của từng ắc quy

Chế độ phụ nạp thường xuyên cho phép giám sát tự động điện áp và dòng điện của từng ắc quy, giúp hệ thống ắc quy lưu trữ dữ liệu và xuất thông tin theo yêu cầu Điều này giúp phát hiện sớm dấu hiệu hư hỏng của hệ thống ắc quy.

1.1.2 Các kết quả nghiên cứu đã công bố có liên quan

* Các nghiên cứu ngoài nước

- Tác giả Basanta k Mahato đã công bố nghiên cứu “Mechanism of

Capacity Degradation Of A Lead-acid battery” năm 1991, trình bày cơ chế suy thoái dung lượng của ắc quy a xít chì

Mục đích của đề tài

Nghiên cứu lý thuyết về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của ắc quy, bao gồm điện áp, dòng điện phụ nạp, mối quan hệ giữa điện áp hở mạch và dung lượng, cùng với dung lượng phóng, nhằm tính toán chỉ số SOH Thiết kế và thực thi mạch giám sát hệ thống ắc quy cho phép đo tự động điện áp từng ắc quy, dòng điện phóng/nạp, ghi dữ liệu tự động và xuất ra bảng tính Excel theo yêu cầu Kết hợp với phương pháp giám sát tuổi thọ ắc quy, quy trình này giúp xác định dung lượng, tính toán chỉ số SOH và đánh giá tuổi thọ của từng ắc quy trong hệ thống Việc phát hiện kịp thời ắc quy hư hỏng và thay thế sẽ ngăn chặn ảnh hưởng đến các ắc quy khác, bảo đảm tính dự phòng cho hệ thống.

Nhiệm vụ của đề tài và giới hạn của đề tài

1.3.1 Nhiệm vụ của đề tài

- Phân tích cấu tạo; nguyên lý hoạt động, nạp điện/phóng điện, dung lượng của ắc quy

- Phân tích các phương pháp theo dõi tình trạng của ắc quy

Thiết kế và thực hiện mạch giám sát hệ thống ắc quy bao gồm việc đo lường tự động điện áp từng ắc quy và dòng điện phóng/nạp Hệ thống này tự động ghi dữ liệu và xuất ra bảng tính Excel theo yêu cầu, đồng thời áp dụng phương pháp giám sát tuổi thọ ắc quy để đảm bảo hiệu suất và độ bền của hệ thống.

Trong chế độ phụ nạp thường xuyên, việc theo dõi điện áp của từng cell và dòng điện phụ nạp của hệ thống là rất quan trọng để phát hiện sớm dấu hiệu hư hỏng của ắc quy.

+ Phương pháp phóng điện với dòng điện phóng không đổi tính dung lượng thực tế, tính toán chỉ số SOH, xác định tuổi thọ của từng ắc quy

+ Phương pháp đo điện áp hở mạch (tự động), tính dung lượng trong từng ắc quy, xác định tuổi thọ của từng ắc quy

+ Kết hợp hai phương pháp: Phóng điện và đo điện áp hở mạch để tính dung lượng, xác định tuổi thọ ắc quy

- Khả năng ứng dụng của đề tài vào thực tế

1.3.2 Giới hạn của đề tài

Trong nghiên cứu này, chúng tôi tập trung vào ắc quy a xít chì kín (VRLA) với các phương pháp giám sát hệ thống ắc quy thông qua dòng điện phụ nạp Chúng tôi áp dụng phương pháp tính dung lượng từ điện áp hở mạch và dung lượng phóng thực tế, kết hợp cả hai để tính toán chính xác dung lượng của từng ắc quy trong hệ thống Hệ thống được thiết kế để tự động đo lường điện áp của từng ắc quy và dòng điện phóng/nạp, đồng thời áp dụng các phương pháp giám sát cho hệ thống ắc quy trong chế độ dự phòng.

Phương pháp nghiên cứu

Để nghiên cứu về ắc quy a xít chì kín, cần tham khảo sách giáo khoa hóa học đại cương và tài liệu liên quan, đồng thời nhận sự hướng dẫn từ Thầy Nghiên cứu bao gồm việc giới thiệu về ắc quy a xít chì kín và hở, các phương pháp xác định sự già hóa của ắc quy thông qua dòng điện nạp/phóng, và mối quan hệ giữa điện áp hở mạch và dung lượng Bên cạnh đó, cần tính toán dung lượng phóng thực tế và chỉ số SOH từ dung lượng ắc quy Cuối cùng, thiết kế và thực thi mạch giám sát hệ thống ắc quy là bước quan trọng trong quá trình nghiên cứu.

- Tham khảo ý kiến của Thầy hướng dẫn để đưa ra thuật toán giám sát tuổi thọ ắc quy

- Làm mô hình phần cứng nghiên cứu và thử nghiệm trên bộ ắc quy mô hình lấy kết quả và đánh giá kết quả

Thực hiện thử nghiệm và thu thập dữ liệu hệ thống ắc quy 1BTA tại nhà máy Thủy điện Pleikrông thuộc Công ty Thủy điện Ialy nhằm so sánh phương pháp tính dung lượng từ điện áp hở mạch với dung lượng phóng thực tế.

Điểm mới của đề tài

Để xác định tuổi thọ của ắc quy, phương pháp phóng điện một phần được áp dụng, với dung lượng phóng khoảng 20% dung lượng định mức, tùy thuộc vào tính chất quan trọng của hệ thống ắc quy Sau đó, dung lượng được tính toán từ điện áp hở mạch Thiết kế và thực thi mạch giám sát điện áp cho từng ắc quy trong hệ thống cũng rất quan trọng.

8 việc nối tiếp qua mạch phân áp, ghi dữ liệu, hiển thị và xuất dữ liệu ra bảng tính excel

Chương 2: Lý thuyết về ắc quy a xít chì và các thuật toán về tuổi thọ ắc quy Chương 3: Lý thuyết liên quan

Chương 4: Thiết kế và xây dựng mạch đo lường tự động điện áp từng ắc quy trong chuỗi làm việc nối tiếp và dòng điện hệ thống ắc quy

Chương 5: Thử nghiệm, lấy số liệu, kết hợp với các phương pháp ước lượng già hóa ắc quy từ dòng điện nạp, điện áp hở mạch, phóng điện thực tế, chỉ số SOH từ hệ thống thực tế và trên mô hình

Chương 6: Kết quả nghiên cứu, kết luận và hướng phát triển

CƠ SỞ LÝ THUYẾT

Cấu tạo ắc quy a xít chì

Cấu tạo của ắc quy a xít chì bao gồm hai phần chính: các điện cực và chất điện phân Mỗi cell (ngăn) có điện áp khoảng 2V, với các ắc quy trên thị trường thường có 1, 3 hoặc 6 cell, cung cấp điện áp đầu ra 2V, 6V hoặc 12V Chất điện phân sử dụng là a xít sulfuric loãng, trong khi điện cực dương là chì o xít (PbO2) và điện cực âm là chì (Pb) Giữa hai điện cực có lớp ngăn cách với các lỗ nhỏ, cho phép ion đi qua nhưng ngăn cản tiếp xúc trực tiếp Trong quá trình phóng/nạp, các phản ứng hóa học tạo ra khí, do đó ắc quy thường được trang bị lỗ thoát khí để giảm áp lực.

Hình 2.1 Cấu trúc của một cell của ắc quy

Các điện cực được tạo ra bằng cách dán các vật liệu hoạt động như Pb hoặc PbO2 lên tấm lưới chì Tấm lưới chì có hai chức năng chính: cung cấp độ bền cần thiết cho điện cực và hoạt động như bộ phận tập trung dòng điện, đồng thời giảm điện trở cho điện cực Hình dáng phổ biến của lưới chì được minh họa trong hình 2.2.

Hình 2.2 Hình dáng phổ biến của lưới điện cực

Các phản ứng chính trong ắc quy a xít chì [11]:

Trong đó: E 0 là điện thế cân bằng của phản ứng liên quan tới điện cực hydro chuẩn (SHE standard hydrogen electrode)

Phản ứng hai chiều trong ắc quy gồm phóng điện và nạp điện Khi ắc quy phóng điện, cả hai điện cực chuyển thành sulfat chì, đồng thời giá trị pH tăng do a xít sulfuric bị tiêu thụ Ngược lại, trong quá trình nạp điện, ắc quy phục hồi o xít chì và chì.

Hình 2.3 Giản đồ một cell ắc quy VRLA và chu trình oxy

11 Điện thế của phản ứng ắc quy có thể được trình bày bằng phương trình Nernst [12]:

Điện thế cân bằng tại trạng thái tiêu chuẩn được ký hiệu là E 0, hằng số khí lý tưởng là R, nhiệt độ tuyệt đối là T, hằng số Faraday là F, số lượng electron chuyển đổi là n, và độ hoạt động của các chất được biểu diễn bằng a (mol/L) Để thể hiện sự phụ thuộc của điện thế các cell vào nồng độ axit, chúng ta có thể đơn giản hóa công thức (2.4) dưới giả định rằng tất cả các hoạt động khác gần như không thay đổi.

Điện thế 2.5 liên quan đến hoạt động của a xít sulfuric, với sự hoạt hóa a xít phụ thuộc vào độ tập trung của nó Đồng thời, điện thế của ắc quy cũng tỷ lệ thuận với nồng độ a xít sulfuric.

Hình 2.4 trình bày các phản ứng trong ắc quy cùng với điện thế phản ứng so với điện cực chuẩn SHE Điện thế cân bằng của điện cực dương là 1.75V và điện cực âm là -0.32V, dẫn đến điện thế giữa hai cực là 2.07V ở trạng thái cân bằng Phản ứng phân ly nước được mô tả ở (2.6), là phản ứng sinh khí trong ắc quy axit chì Phản ứng này diễn ra gần điện cực dương tại 1.23V, với tốc độ phản ứng tăng rõ rệt khi điện thế điện cực dương vượt quá 2V.

Hình 2.4 Các phản ứng bên trong ắc quy a xít chì và điện thế của nó

Hình 2.5 Các phản ứng phóng và nạp cơ bản tại các điện cực [9]

Tại điện cực dương, phản ứng ăn mòn lưới chì diễn ra, như đã mô tả ở (2.7) Mặc dù tỉ lệ phản ứng thấp hơn độ phân ly của nước, nhưng điện thế dương lại tăng cao hơn.

Tại điện cực âm, hydro được kết hợp Tỉ lệ phản ứng của nó trở nên cao tại điện thế cực âm -0.6V

Tại điện cực âm, sự kết hợp giữa hydro và oxy trong nước diễn ra, với phản ứng này được điều chỉnh bởi lượng oxy khuếch tán từ cực dương đến cực âm.

Do thông hơi các ắc quy a xít chì, phản ứng bắt đầu chậm vì oxy tại điện cực dương rò rỉ ra ngoài, chỉ một phần nhỏ khuếch tán đến điện cực âm Ngược lại, các ắc quy VRLA (Voltage Regulated Lead-Acid) kín giữ khí bên trong, cho phép oxy hòa tan trong chất điện phân và khuếch tán đến điện cực âm, dẫn đến tốc độ phản ứng cao hơn Điều này giải thích tại sao không cần bổ sung nước cho ắc quy VRLA, vì khí tạo ra sẽ kết hợp lại thành nước, giảm thiểu hao hụt nước.

Mặc dù ắc quy ở trạng thái hở mạch, các phản ứng tự phát vẫn diễn ra liên tục Sự cách ly điện giúp các phản ứng phóng điện chính bị cưỡng bức xảy ra, dẫn đến hiện tượng “tự phóng điện liên tục” Dòng điện tự phóng này sẽ làm giảm năng lượng lưu trữ của ắc quy, ảnh hưởng đến khả năng thiết kế và hiệu suất của nó.

Phóng và nạp ắc quy

Theo phương trình Nernst, khi ắc quy phóng điện, nồng độ axit sulfuric giảm, dẫn đến điện áp ắc quy giảm Ngược lại, khi ắc quy được nạp điện, điện áp tại các cực ắc quy sẽ tăng.

Hình 2-6 mô tả lý thuyết về điện áp có tải của ắc quy khi phóng điện bằng dòng điện liên tục hằng số Độ giảm điện áp ban đầu phụ thuộc vào trở kháng của ắc quy, sau đó điện áp giảm ổn định trong suốt chu kỳ phóng điện Sự sụt giảm điện áp của ắc quy liên quan mật thiết đến năng lượng phóng điện và dung lượng nạp còn lại, tỉ lệ với điện áp Tuy nhiên, vào cuối quá trình phóng điện, điện áp giảm nhanh do sự suy giảm nồng độ axit sulfuric trong chất điện phân, dẫn đến tốc độ khuếch tán không đủ để cung cấp chất phản ứng Trong điều kiện này, điện thế trên điện cực giảm mạnh, khiến điện áp ắc quy giảm, đặc biệt khi dòng phóng cao.

14 hơn Chú ý rằng, giảm chất hòa tan trong chất điện phân sẽ làm tăng trở kháng bên trong ắc quy

Hình 2.6 Điện áp ắc quy và thời gian khi dòng điện phóng là hằng số

Khi nạp ắc quy, trở kháng gây ra sự nhảy vọt điện áp tại thời điểm đầu dòng điện nạp vào Dòng điện nạp cao sẽ dẫn đến điện áp nhảy vọt cao hơn Đường cong điện áp nạp cho thấy mối liên hệ giữa điện áp ắc quy và điện tích nạp theo thời gian Sự nhảy vọt điện áp mạnh ở cuối quá trình nạp, gọi là thoát khí, xảy ra khi ắc quy giải phóng khí do điện phân nước, làm điện áp tăng nhanh chóng Mức điện áp bắt đầu tăng này được gọi là điện áp thoát khí, và việc nạp ắc quy vượt quá giới hạn điện áp này có thể gây hại cho ắc quy.

Do đó khi nạp một ắc quy, điện áp nạp không được vượt quá điện áp thoát khí để ngăn chặn hư hỏng ắc quy

Hình 2.7 Điện áp ắc quy khi dòng điện nạp là hằng số

Các ion trong chất điện phân di chuyển thông qua quá trình khuếch tán Tuy nhiên, do vận tốc di chuyển chậm của ion, nên việc triệt tiêu bước nhảy điện áp trong quá trình phóng hoặc nạp là không khả thi.

15 trừ khi sau một thời gian dài dừng phóng hoặc nạp Hình 2-6 mô tả sự phát triển chậm để mất dần quá điện thế từ phóng hoặc nạp

Hình 2.8 Sự phục hồi chậm điện áp ắc quy sau khi nạp/phóng ắc quy.

Các chế độ nạp

Có một số phương pháp nạp ắc quy: Nạp điện áp không đổi, dòng điện không đổi, kết hợp, xung, reflex [19]

2.3.1 Nạp với điện áp không đổi

Hình 2.9 Dạng sóng dòng điện và điện áp nạp với điện áp không đổi

2.3.2 Nạp với dòng điện không đổi

Hình 2.10 Dạng sóng dòng điện và điện áp nạp với dòng điện không đổi 2.3.3 Nạp kết hợp dòng điện/điện áp không đổi

Hình 2.11 Dạng sóng dòng điện và điện áp nạp với kết hợp dòng điện/ điện áp không đổi

Hình 2.12 Nạp xung2.3.5 Nạp với dòng điện không đổi nhiều mức

Hình 2.13 Dạng sóng dòng điện và điện áp nạp với dòng điện không đổi nhiều mức

Hình 2.14 Dạng sóng nạp xung 2.3.6 Nạp Reflex

Hình 2.15 Dạng sóng nạp reflex

2.3.7 Xác định dòng điện phụ nạp, dấu hiệu già hóa ắc quy

18 Ắc quy đã được nạp đầy khi đạt điện áp phụ nạp và dòng phụ nạp ổn định trong 3 giờ là khoảng 0.1mA đến 1mA cho dung lượng 1Ah

Hư hỏng bên trong ắc quy có thể yêu cầu dòng điện phụ nạp lớn hơn đáng kể so với điều kiện bình thường, dẫn đến việc tạo ra nhiệt nhiều hơn và làm hao mòn ắc quy Nếu không được khắc phục, dòng điện phụ nạp này sẽ gây hư hỏng ắc quy và hệ thống nhanh hơn Ngoài ra, dòng điện phụ nạp cao bất thường có thể gây ra tình trạng phát nhiệt, dẫn đến ắc quy tan chảy, nổ hoặc tiêu hủy thiết bị.

Trong điều kiện bình thường, một ắc quy 100Ah cần khoảng 50 mA dòng điện phụ nạp Khi dòng phụ nạp vượt quá ba lần mức bình thường, có thể do các hư hỏng bên trong như khô quá mức, tự phóng, hoặc ngắn mạch Ngoài ra, thiết lập điện áp phụ nạp không đúng hoặc nhiệt độ môi trường cao bất thường cũng có thể dẫn đến dòng điện phụ nạp cao và gây hư hỏng ắc quy sớm, nhưng không phải do hư hỏng bên trong Dòng điện nạp cao cũng có thể xảy ra khi quá trình nạp lại ắc quy chưa hoàn thành, điều này được coi là tình trạng bình thường.

2.4 Dung lượng ắc quy và cách xác định

Dung lượng ắc quy là năng lượng mà ắc quy lưu trữ hoặc giải phóng, thường được đo bằng dòng điện phóng và thời gian Đối với ắc quy 12V, điện áp thường dao động giữa 10 và 12V trong quá trình phóng điện Đơn vị đo dung lượng ắc quy là ampe-giờ (Ah), cho biết thời gian mà ắc quy có thể phóng dòng điện 1A Dòng điện phóng hoặc nạp thường được ký hiệu bằng C, với 0.1C tương ứng với dòng điện 2.6A cho ắc quy 26Ah, và 1C tương ứng với dòng điện 26A.

Dung lượng của ắc quy không phải là một giá trị cố định, mà phụ thuộc vào nhiều yếu tố, trong đó dòng điện phóng là yếu tố quan trọng nhất Khi dòng điện phóng tăng cao, năng lượng mà ắc quy có thể giải phóng sẽ giảm đi.

Các đường cong điện áp của ắc quy dưới các mức dòng điện phóng khác nhau cho thấy rằng dòng điện phóng cao, như I1, có thời gian ngắn hơn để đạt được điện áp phóng điện tối thiểu cho phép Sự khác biệt về điện áp ban đầu giữa các đường cong này được gây ra bởi trở kháng nội bộ của ắc quy Khi dòng điện tăng cao, hiện tượng sụt áp cũng gia tăng, dẫn đến điện áp của ắc quy giảm xuống.

Hình 2.16 Quan hệ giữa dòng điện phóng và thời gian phóng

Peukert đề xuất một phương trình thực nghiệm để mô tả quan hệ giữa dòng điện phóng và thời gian phóng:

Số mũ n trong công thức ắc quy dao động từ 1.05 đến 2, tùy thuộc vào loại ắc quy Khi n = 1, dung lượng ắc quy được lấy ra không phụ thuộc vào biên độ dòng điện phóng Tuy nhiên, phương trình này chỉ mang tính chất ước lượng gần đúng và không mô tả chính xác tình hình thực tế.

Ắc quy cho xe điện tương tự như xăng dầu cho ô tô động cơ đốt trong, nhưng dung lượng của ắc quy không thể xác định một cách rõ ràng như dung lượng xăng dầu Việc sử dụng hết xăng dầu rất dễ nhận biết, trong khi đó, việc đánh giá mức năng lượng còn lại trong ắc quy lại phức tạp hơn.

20 nhưng nó không rõ ràng cho ắc quy Do đó, có một số định nghĩa cho dung lượng ắc quy như sau [23]

Dung lượng lý thuyết của ắc quy được định nghĩa là năng lượng tối đa có thể giải phóng nếu tất cả các phản ứng giữa chì (Pb), chì dioxide (PbO2) và axit sulfuric diễn ra hoàn toàn Tuy nhiên, đây chỉ là một giả định lý thuyết, vì các chất phản ứng không thể tiêu thụ hoàn toàn do nhiều lý do hóa học, dẫn đến dung lượng lý thuyết trở thành giá trị ảo mà không bao giờ đạt được Mặc dù ắc quy có thể tiếp tục phóng điện cưỡng bức, điện áp sẽ giảm nhanh chóng và có thể gây hư hỏng cho ắc quy, nhưng lượng năng lượng thực tế được lấy ra chỉ là một phần nhỏ, khiến dung lượng lý thuyết vẫn không đạt được Do đó, giá trị này chỉ mang tính chất tham khảo.

Dung lượng sử dụng của ắc quy được định nghĩa là dung lượng ampe-giờ mà nó có thể giải phóng dưới điều kiện phóng cố định cho đến điện áp cắt chính xác Điện áp cắt được xác định tại điểm điện áp "knee", nơi mà điện áp bắt đầu giảm mạnh; sau điểm này, năng lượng phóng trở nên không đáng kể Để đánh giá tuổi thọ ắc quy, cần xem xét cường độ dòng điện phóng, thường được đo theo quy ước C/10, nghĩa là ắc quy sẽ phóng trong 10 giờ, được gọi là mức phóng 10 giờ (C10).

Trạng thái nạp SOC (State of Charge) được định nghĩa dựa trên dung lượng sử dụng của ắc quy, nhưng không hoàn toàn tương đồng với dung lượng thực tế tính bằng ampe-giờ Trạng thái nạp thể hiện sự thay đổi trạng thái để chỉ ra dung lượng còn lại của ắc quy, thay vì chỉ đơn thuần là dung lượng thực tế.

SOC (State of Charge) của ắc quy được định nghĩa là 0 khi dung lượng còn lại bằng không và là 1 khi dung lượng còn lại đạt mức sử dụng bình thường Dù có cùng SOC, các ắc quy khác nhau vẫn có dung lượng còn lại khác nhau SOC gần như tỷ lệ thuận với nồng độ axit sulfuric trong chất điện phân.

Có một số phương pháp để đo lường dung lượng còn lại của các ắc quy, được giới thiệu như sau [23,24]:

Hình 2.17 Quan hệ giữa trọng lượng riêng, điện áp hở mạch và dung lượng

Phương pháp đo trọng lượng riêng là cách xác định tỷ trọng của chất điện phân trong ắc quy, được hình thành từ sự hòa tan của a xít sulfuric Việc đo trọng lượng riêng phản ánh nồng độ a xít sulfuric và liên quan trực tiếp đến trạng thái nạp của ắc quy, giúp ước lượng dung lượng hiệu quả Quá trình đo này tuy đơn giản nhưng yêu cầu tháo nắp ắc quy, không thích hợp cho việc đo thường xuyên trong khi ắc quy đang hoạt động Hơn nữa, tốc độ khuếch tán chậm khiến ắc quy cần thời gian yên tĩnh lâu để có kết quả chính xác, không phù hợp trong thực tế sử dụng Một vấn đề khác là sự khác biệt giữa ắc quy đầy và hết chỉ khoảng 0.2g/cm³, đòi hỏi dụng cụ đo tinh vi để xác định chính xác.

Điện áp hở mạch của ắc quy tỷ lệ thuận với độ tập trung axit sulfuric, cho phép tính toán SOC (State of Charge) một cách chính xác mà không phụ thuộc vào nhiệt độ môi trường hay kiểu nạp/phóng gần đây Phương pháp này không yêu cầu mở nắp ắc quy như khi đo trọng lượng riêng, mang lại sự thuận tiện trong việc ước lượng SOC Tuy nhiên, cần lưu ý rằng để có được điện áp hở mạch ổn định, ắc quy cần thời gian yên tĩnh sau khi sử dụng, điều này có thể gây bất lợi khi đo trong điều kiện vận hành thực tế.

Quan hệ giữa điện áp hở mạch và dung lượng còn lại trong ắc quy [8]:

Hình 2.18 Quan hệ giữa dung lượng và điện áp hở mạch của ắc quy VRLA

Hình 2.18 minh họa mối quan hệ giữa điện áp và SOC (dung lượng) của ắc quy axit chì VRLA, dựa trên việc đo điện áp hở mạch sau khi ắc quy được nghỉ ngơi khoảng 30 phút Mối quan hệ này cho thấy tính chất tuyến tính đơn giản, với tổng thay đổi điện áp khi SOC tăng từ 0 đến 100% khoảng 0,2V (từ 1,93V đến 2,13V), tương đương với 2 mV cho mỗi 1% thay đổi SOC.

Điện áp hở mạch của ắc quy RITAR SLA BATTERY RL2-500 2V500AH có mối quan hệ chặt chẽ với dung lượng còn lại Khi dung lượng ắc quy giảm, điện áp hở mạch cũng sẽ giảm theo Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho hệ thống ắc quy tại Nhà máy Thủy điện Pleikrông, việc theo dõi điện áp hở mạch là rất quan trọng Điều này giúp đánh giá chính xác trạng thái và tuổi thọ của ắc quy, từ đó đưa ra các biện pháp bảo trì kịp thời.

Hình 2.19 Quan hệ giữa dung lượng và điện áp hở mạch của ắc quy VRLA nhãn hiệu RITAR SLA BATTERY RL2-500 2V500AH (Thủy điện Pleikrông)

- Dung lượng bằng 0 khi điện áp hở mạch khoảng 1.95V

- Dung lượng bằng 100% khi điện áp hở mạch khoảng 2.17V

Tổng đổi điện áp qua một sự thay đổi dung lượng từ 0 đến 100% là khoảng 0,22 V, tương ứng 2.2 mV cho thay đổi 1% dung lượng Điện áp tải:

Các hệ số ảnh hưởng đến trạng thái của ắc quy a xít chì

Tuổi thọ của ắc quy được xác định bởi dung lượng tối đa mà nó có thể nạp lại Nếu ắc quy chỉ nạp lại được 80% dung lượng ban đầu, nó được xem là đã hết tuổi thọ Do đó, việc nâng cao tuổi thọ của ắc quy đồng nghĩa với việc duy trì dung lượng hoạt động tốt.

Các ắc quy a xít chì là không ổn định Các lý do là:

Điện áp phân ly của nước trong chất điện phân là 1.23V, trong khi điện áp định mức của một cell đạt khoảng 2V Điều này cho thấy điện áp của một cell luôn cao hơn điện áp phân ly cần thiết để tách nước.

Sự phân ly của nước diễn ra liên tục, nhưng tốc độ phân ly này rất chậm trong các điều kiện làm việc bình thường.

Điện cực dương trong ắc quy sẽ bị ăn mòn do điện thế, làm tăng điện trở của lưới chì, dẫn đến giảm tuổi thọ của ắc quy Tuy nhiên, chì trên lưới dễ phản ứng với nước để tạo thành PbO2 và PbO, giúp ngăn chặn sự ăn mòn tiếp theo Mặc dù vậy, thành phần hóa học không đồng nhất và sẽ dần hòa tan trong chất điện phân, gây ra sự hình thành và hòa tan liên tục, dẫn đến hiện tượng tự phóng điện.

Các lý do hay xảy ra nhất làm hư hỏng ắc quy bao gồm:

1 khối lượng hoạt động Sludging hoặc shedding Ảnh hưởng này là đặc biệt nhất trong thời gian phóng-nạp Sludging xuất hiện tại thời điểm kết thúc nạp và tại thời điểm bắt đầu phóng Sự thay đổi khí mạnh trong thời gian nạp quá cũng dễ gây ra sludging, vì thế nạp quá mức sẽ bị cấm

2 Sự ăn mòn lưới điện cực dương

Sự ăn mòn lưới điện cực dương gây ra sự chuyển hóa chì thành chì oxit, dẫn đến giảm diện tích mặt cắt ngang của lưới Hiện tượng này làm giảm khả năng dẫn điện và có thể gây hỏng lưới Mức độ ăn mòn sẽ tăng lên khi điện thế của điện cực dương cao.

3 Các khuyết tật trong khối điện cực âm

Khuyết tật chính của khối điện cực âm là hiện tượng sulfat hóa, dẫn đến sự đông đặc của chì xốp và ngăn cản quá trình tái tạo chì Hiện tượng này thường xảy ra khi duy trì trạng thái phóng điện kéo dài, nồng độ axit quá cao, thời gian nạp thiếu kéo dài, tăng dòng tự phóng và hoạt động liên tục ở nhiệt độ trên 45 độ C.

Các yếu tố bên ngoài quan trọng ảnh hưởng đến tuổi thọ ắc quy bao gồm độ phóng điện sâu, tỷ trọng a xít, hệ số nạp và nhiệt độ Để kéo dài tuổi thọ ắc quy, cần duy trì mức độ phóng điện ở mức thấp Tỷ trọng a xít lý tưởng nằm trong khoảng từ 1.2 đến 1.28 g/cm³.

Nhiệt độ đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất và tuổi thọ của ắc quy, bởi vì nó ảnh hưởng đến tốc độ khuếch tán của các ion Mặc dù nhiệt độ cao có thể làm giảm sự bám dính vào các điện cực, nhưng theo lý thuyết, nó cũng giúp giảm độ phân cực tập trung và trở kháng của chất điện.

Nhiệt độ cao hơn 45 độ C sẽ làm giảm hiệu quả phóng/nạp của ắc quy, khi đó khối điện cực dương β-PbO2 sẽ biến đổi thành cấu trúc các hạt nhỏ, dẫn đến hình thành sulfat chì tinh thể và mất chất dẫn điện Tương tự, sự sulfat cũng xảy ra ở khối điện cực âm Do đó, nhiệt độ quá cao sẽ làm giảm dung lượng của ắc quy.

Quá trình nạp ắc quy là phản ứng tỏa nhiệt, trong đó nhiệt được giải phóng ra môi trường Các tản nhiệt từ hiệu ứng phân cực và các điểm tiếp xúc trên cấu trúc ắc quy có thể tạo ra nhiệt độ cao Vì vậy, việc kiểm soát nhiệt độ là yếu tố quan trọng trong quá trình nạp ắc quy.

Phương pháp ước lượng già hóa

Hình 2.20 Biểu đồ phương pháp xác định già hóa của một cell/ắc quy

Phương pháp điện áp hở mạch được sử dụng để kiểm tra trạng thái nạp SOC của từng ắc quy, thông qua việc đo tự động điện áp hở mạch nhằm xác định dung lượng còn lại Phương pháp này cũng giúp đánh giá tuổi thọ của ắc quy một cách chính xác.

Phương pháp phóng điện kiểm tra dung lượng thực tế ắc quy có hai cách chính: tỷ lệ mức tiêu thụ và tỷ lệ thời gian Đối với các thử nghiệm kéo dài hơn 1 giờ, phương pháp tỷ lệ thời gian được khuyến khích sử dụng Trong khi đó, phương pháp tỷ lệ mức tiêu thụ thích hợp cho các thử nghiệm có thời gian dưới 1 giờ.

2.6.2 Phương pháp tỷ lệ thời gian

Phương pháp này yêu cầu không có điều chỉnh nào về hiệu suất trước khi tiến hành thử nghiệm Nó được khuyến nghị cho các bài kiểm tra nghiệm thu và kiểm tra hiệu suất có thời gian từ 1 giờ trở lên.

2.6.2.1 Các hệ số nhiệt độ

Bảng 2.1 cung cấp các hệ số nhiệt độ đặc biệt cần thiết cho việc tính toán dung lượng ắc quy Để có thông tin chi tiết hơn, người dùng có thể tham khảo từ nhà sản xuất về các hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ trong quá trình tính toán.

Bảng 2.1 Hệ số hiệu chỉnh thời gian KT theo nhiệt độ

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ KT

Nhà sản xuất khuyến cáo rằng việc thử nghiệm ắc quy nên được thực hiện trong khoảng nhiệt độ từ 18 ºC đến 32 ºC Các giá trị này được xác định là trung bình trong thời gian từ 1 giờ đến 8 giờ.

2.6.2.2 Xác định dung lượng theo thời gian

Phương trình (1) được áp dụng để xác định dung lượng ắc quy, đặc biệt trong quá trình kiểm tra nghiệm thu hoặc đánh giá hiệu suất trong thời gian 1 giờ hoặc lâu hơn, thông qua phương pháp tỷ lệ thời gian.

C là dung lượng % của cell/ắc quy tại nhiệt độ 25°C, t A là thời gian kiểm tra thực tế với điện áp xác định, và t S là thời gian định mức tương ứng với điện áp xác định của cell/ắc quy.

K T là hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ trước khi bắt đầu kiểm tra (bảng 2.1)

2.6.3 Phương pháp tỷ lệ mức điều chỉnh

Phương pháp này được kiến nghị cho thử nghiệm kiểm tra hiệu suất hoặc nghiệm thu với thời gian 1 giờ hoặc ít hơn

Phương pháp thử nghiệm ắc quy có hai cách chính: điều chỉnh theo mức công bố với điều kiện kết thúc hoạt động hoặc sử dụng mức công bố tối đa Việc lựa chọn một trong hai phương pháp này đảm bảo tính chính xác của kết quả Thông thường, cách kiểm tra theo mức tiêu thụ được ưa chuộng, vì thời gian thực hiện khi thử nghiệm ắc quy cũ ở mức cao sẽ ngắn hơn Tuy nhiên, việc áp dụng mức công bố tối đa có thể đơn giản hơn, đặc biệt khi người dùng không có lựa chọn để điều chỉnh mức kiểm tra khi sử dụng tải cố định.

2.6.3.2 Thực hiện thử nghiệm tỷ lệ mức điều chỉnh

Mức công bố tiêu thụ được sử dụng để lựa chọn thời gian thử nghiệm, với giả định kết thúc công việc Hệ số giảm tải dựa trên hệ số già hóa, được áp dụng trong việc tính toán kích cỡ theo tiêu chuẩn IEEE Std 485.

Để đảm bảo hiệu suất tối ưu cho ắc quy, dung lượng kết thúc làm việc chấp nhận phải đạt ít nhất 80% Hệ số này không được thấp hơn mức phóng thử nghiệm và phải tương đương hoặc cao hơn dòng tải sử dụng liên tục.

Mức phóng thử nghiệm được xác định bằng cách nhân mức công bố của nhà sản xuất với hệ số giảm tải Để đạt được dung lượng kết thúc thử nghiệm, cần đạt 80% mức kiểm tra, tương đương với 80% mức công bố Việc điều chỉnh mức kiểm tra nên thực hiện bằng cách chia các hệ số thích hợp theo bảng 2.2.

Bảng 2.2 Hệ số điều chỉnh tỷ lệ (K C ) khi nhiệt độ khác 25 ºC

Hệ số hiệu chỉnh nhiệt độ K C

Nhà sản xuất khuyến cáo rằng việc thử nghiệm ắc quy nên được thực hiện trong khoảng nhiệt độ từ 18 ºC đến 32 ºC Các giá trị thử nghiệm này là trung bình cho tất cả các mức công bố trong thời gian tối đa 8 giờ.

Khi thử nghiệm ắc quy mới, thời gian kiểm tra thực tế có thể kéo dài hơn thời gian định mức Để đảm bảo độ chính xác, việc thử nghiệm cần được thực hiện với điện áp kết thúc Dung lượng ắc quy cho phương pháp tỷ lệ điều chỉnh được xác định theo quy định tại mục 2.6.3.5.

2.6.3.3 Thực hiện thử nghiệm tại mức công bố lớn nhất

Phương pháp kiểm tra dung lượng được thực hiện tại mức phóng đã công bố mà không điều chỉnh cho điều kiện tuổi thọ Đây là phương pháp thường được khuyến nghị cho các thử nghiệm nghiệm thu và yêu cầu nếu tính toán độ lớn ắc quy không bao gồm hệ số già hóa hoặc các hệ số già hóa.

30 không rõ Điều chỉnh mức thử nghiệm theo nhiệt độ ban đầu ắc quy phải phù hợp với các khiến nghị ở 2.6.3.2 Dung lượng ắc quy được tính theo 2.6.3.5

2.6.3.4 Các hệ số bù nhiệt độ

Bảng 2.2 liệt kê các hệ số nhiệt độ tiêu chuẩn cần thiết cho việc tính toán dung lượng theo công thức 2.6.3.5 Để biết thêm thông tin chi tiết về các hệ số nhiệt độ cụ thể cho từng loại ắc quy, người dùng nên tham khảo tài liệu từ nhà sản xuất.

Tính toán dung lượng ắc quy

Kiểm tra dung lượng, bao gồm các kiểm tra hiệu suất và nghiệm thu, được thực hiện để đánh giá xu hướng già hóa của ắc quy Kết quả của những thử nghiệm này cho thấy dung lượng thực tế của ắc quy, từ đó giúp xác định liệu ắc quy có cần được thay thế hay không.

2.10.2 So sánh các phương pháp thử nghiệm hiệu suất tỷ lệ điều chỉnh và tỷ lệ thời gian

Phần 2.9 đề nghị thay thế ắc quy ở mức 80% dung lượng định mức Đối với một dãy các cell thì các hệ số đánh giá dung lượng là hằng số, mức được công bố là dung lượng định mức Như vậy, 80% dung lượng định mức cũng tương ứng với 80% mức công bố trong một thời gian nhất định Ví dụ, nếu mức công bố cho một

33 ắc quy là 100A trong 240 phút, dung lượng kết thúc hoạt động sẽ là 80A trong 240 phút Đây là cơ sở của phương pháp thử nghiệm tỷ lệ mức điều chỉnh

Tính toán dung lượng ắc quy bằng phương pháp tỷ lệ mức điều chỉnh có thể đơn giản hơn, tuy nhiên, mặc dù phương pháp này có thể chính xác về mặt kỹ thuật cho tất cả các thử nghiệm, nhưng vẫn được khuyến cáo nên thực hiện kiểm tra trong khoảng thời gian định trước.

Đối với các thử nghiệm pin có thời gian 60 phút hoặc ít hơn, phương pháp đơn giản để xác định dung lượng là sử dụng tỷ lệ thời gian Cụ thể, điều kiện kết thúc được xác định bằng 100% dòng điện công bố trong 80% thời gian Ví dụ, một ắc quy định mức 100A với thời gian 240 phút sẽ có dung lượng kết thúc tuổi thọ ở 100A tương ứng với 192 phút (240×0,8) Phương pháp này thường được áp dụng cho các thử nghiệm dài hạn vì tính đơn giản của nó, mặc dù không tính đến các điều chỉnh nhiệt độ.

Phương pháp tỷ lệ thời gian không xem xét các thay đổi hiệu suất của ắc quy trong quá trình phóng Bảng 2.3 cung cấp thông tin về dải dòng điện của cell XYZ33, cùng với dung lượng (ampe-giờ và phần trăm dung lượng định mức) cho các lần phóng khác nhau, với điện áp kết thúc là 1,75 V/cell.

Bảng 2.3 Các giá trị ví dụ t 8h 6h 4h 3h 2h 90p 60p 30p 25p 15p 1p

Trong bảng 2.3: t thời gian; I dòng điện phóng, C dung lượng thực tế; %Ah dung lượng định mức

Khi áp dụng phương pháp tỷ lệ thời gian cho một thử nghiệm kéo dài 8 giờ, điểm kết thúc của tuổi thọ được xác định là 6.4 giờ, tương đương 80% của tổng thời gian Dữ liệu cho thấy rằng, tại thời điểm 6.4 giờ, một ắc quy mới có thể cung cấp khoảng 96% dung lượng của 8 giờ.

Sự giảm 4% hiệu suất của ắc quy XYZ33 trong thời gian phóng ngắn hơn chủ yếu do suy thoái ắc quy và giảm hiệu suất Khi ắc quy được phóng ở mức 290A trong 8 giờ, ba phần tư của sự thiếu hụt hiệu suất là do suy thoái, trong khi một phần tư còn lại là do giảm hiệu suất Đánh giá tuổi thọ ắc quy theo phương pháp tỷ lệ thời gian cho thấy điểm kết thúc là 24 phút cho thử nghiệm 30 phút, với dung lượng đạt khoảng 86% so với dung lượng tối đa Việc đánh giá này sẽ dẫn đến quyết định thận trọng về việc thay thế ắc quy.

Các phương pháp thử nghiệm tỷ lệ mức điều chỉnh cho kết quả chính xác theo các thông số độ lớn Đối với ắc quy không có kế hoạch hoặc thiết kế độ lớn dự trữ, người dùng nên áp dụng chiến lược thay thế thận trọng hơn, chẳng hạn như thay thế khi đạt 85% định mức.

Các ví dụ tính toán dung lượng

2.11.1 Tổng quan Áp dụng công thức tính dung lượng trong 2.6.3 yêu cầu một mức hiệu suất công bố được thiết lập cho thời gian thử nghiệm thực tế t A Trường hợp tăng thời gian giữa các điểm dữ liệu được công bố nhỏ, có thể sử dụng nội suy đơn giản để tính toán tỷ lệ này Nếu không, thì xây dựng một đồ thị của dữ liệu được công bố Hình 2-22 thấy mô tả đồ họa của các dữ liệu trong Bảng 3 cho loại cell XYZ33

Hình 2.22 Quan hệ giữa dòng điện với thời gian phóng

2.11.2 Ví dụ làm việc 15 phút

Ắc quy XYZ33 được cài đặt làm việc trong 15 phút với hệ số già hóa ban đầu là 1.25 Mức phóng thử nghiệm để kiểm tra hiệu suất đạt 80% so với mức công bố 15 phút là 1840A, tương đương 1472A Nhiệt độ kiểm tra được giả định là 25°C, không cần hiệu chỉnh nhiệt độ Sau nhiều năm hoạt động, thời gian thử nghiệm hiệu suất đã tăng lên 18 phút.

Từ hình 2.22 mức trong thời gian 18 phút là khoảng 1760A Do đó, dung lượng tính toán được:

Trong ví dụ này, một thời gian thử nghiệm 15 phút cho kết quả với dung lượng tính toán đạt 80%, tương ứng với mức thử nghiệm kiểm tra 80% trong khoảng thời gian đó.

2.11.3 Giải thích dữ liệu từ các thử nghiệm kiểm tra thực hiện tại mức công bố lớn nhất

Có thể sử dụng công thức tính dung lượng cho các phương pháp điều chỉnh tỷ lệ mức dựa trên kết quả kiểm tra khác Việc thử nghiệm có thể được tiến hành với nhiều cách thức khác nhau.

Mức phóng điện công bố lớn nhất đạt 36, ví dụ, khi thử nghiệm ắc quy XYZ33 ở mức tối đa 15 phút với dòng 1840A, thời gian thử nghiệm là 12 phút Dòng điện công bố từ Hình 2.22 khoảng 1925A, từ đó có thể tính toán dung lượng của ắc quy.

Theo đường cong 80% trong Hình 2.23, ắc quy XYZ33 có khả năng cung cấp khoảng 1800A trong 1 phút ở giai đoạn cuối của tuổi thọ Khi thử nghiệm ắc quy ở mức 80% với công suất 1840A trong 15 phút, thời gian phóng điện thực tế sẽ dưới 1 phút Mặc dù điều này có thể cho thấy sự suy giảm hiệu suất, nhưng thực tế đây là đặc tính của dung lượng hoạt động vốn có và khả năng phóng điện cao của ắc quy theo thời gian.

Hình 2.23 So sánh mức theo tỷ lệ thời gian-điều chỉnh dự đoán hết tuổi thọ

Phân tích cho thấy sự khác biệt rõ rệt giữa các phương pháp tỷ lệ thời gian và tỷ lệ mức điều chỉnh trong thử nghiệm kiểm tra thời gian ngắn Cụ thể, phương pháp tỷ lệ thời gian đạt được kết quả 80% dung lượng, tương đương với 12 phút.

Trong một thử nghiệm kéo dài 15 phút, ba phần tư thời gian này bị ảnh hưởng bởi hiệu suất thấp của ắc quy, đạt mức 12 phút Kết quả thử nghiệm có thể rất sai lệch, phụ thuộc vào thiết kế của các cell đang được thử nghiệm, như minh họa trong Hình 2.23 Biểu đồ này cho thấy sự tương đồng trong đường cong mức, thể hiện rõ ràng sự ảnh hưởng của hiệu suất ắc quy đến thời gian hoạt động.

Công bố 37 cho các loại ngăn XYZ33 cho thấy tình trạng kết thúc tuổi thọ, tương ứng với 80% của các mức công bố giả định biên độ già hóa 1,25.

2.11.4 Áp dụng phương pháp mức điều chỉnh cho các điều kiện kết thúc tuổi thọ khác

Hệ số già hóa 1.25 được sử dụng trong tính toán định độ lớn theo tiêu chuẩn IEEE Std 485, tương ứng với điều kiện kết thúc tuổi thọ ở mức 80% định mức Các phương pháp tỷ lệ điều chỉnh có thể áp dụng cho những điều kiện kết thúc tuổi thọ khác nhau.

Khi sử dụng hệ số già hóa 1.11 để tính toán kích thước ắc quy trong 15 phút làm việc, mức thử nghiệm tỷ lệ điều chỉnh cần đạt 90% công suất được công bố trong khoảng thời gian này Nếu ắc quy không cung cấp đủ năng lượng trong 15 phút, cần tiến hành thay thế.

Nếu không thực hiện bù già hóa trong tính toán độ lớn, hệ số già hóa sẽ là 1.0 và mức sử dụng cho các phương pháp tỷ lệ điều chỉnh đạt 100% định mức Ắc quy cần được thay thế khi không còn cung cấp mức công suất này lâu hơn so với lần công bố lớn nhất.

MÔ TẢ CÁC THIẾT BỊ MẠCH GIÁM SÁT TUỔI THỌ ẮC QUY

THIẾT KẾ VÀ THỰC THI MẠCH ĐO ĐIỆN ÁP, DÒNG ĐIỆN GIÁM SÁT TUỔI THỌ ẮC QUY

THÍ NGHIỆM, LẤY SỐ LIỆU

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN

Tiêu đề	(Luận văn thạc sĩ) Sử dụng phần mềm PSSE nghiên cứu ảnh hưởng của vị trí đặt thiết bị FACTS trên lưới điện khu vực miền nam
Tác giả	Đỗ Đức Thành
Người hướng dẫn	PGS-TS. Trương Việt Anh
Trường học	Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Thành phố Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Kỹ thuật điện
Thể loại	luận văn thạc sĩ
Năm xuất bản	2017
Thành phố	Tp. Hồ Chí Minh

Định dạng
Số trang	135
Dung lượng	5,8 MB