Stationaire batterij — capaciteitstest en inwendige-weerstandsmeting (IEEE 1188)

De gids over stationaire batterijruimte-ventilatie behandelt het waterstofgevaar dat een oplaadende loodzuurbatterijbank kan opleveren en de daaruit volgende ventilatie-eisen. Dit artikel behandelt een andere, even praktische vraag: hoe stel je vast of een stationaire batterijbank — bijvoorbeeld voor een UPS of een noodstroomvoorziening — bij een daadwerkelijke netuitval nog wél zijn opgegeven autonomietijd (back-uptijd) kan leveren? IEEE 1188 ("Recommended Practice for Maintenance, Testing, and Replacement of Valve-Regulated Lead-Acid Batteries for Stationary Applications") beschrijft daarvoor twee complementaire testmethoden.

Twee methoden, twee doelen

• Capaciteitstest (belastingstest): een volledige ontlading van de bank bij de nominale ontlaadstroom, tot de opgegeven eindspanning per cel of string, waarbij de daadwerkelijk geleverde ampère-uren (of back-uptijd) wordt vergeleken met de nominale capaciteit van de fabrikant. Dit is de definitieve test — hij meet rechtstreeks wat de bank écht kan leveren — maar hij haalt de bank tijdelijk uit bedrijf en belast de cellen zwaar, waardoor IEEE 1188 deze test slechts periodiek (in de praktijk doorgaans eens per één à twee jaar) aanbeveelt, niet vaker.
• Inwendige-weerstandsmeting (ohmse test): een snelle, niet- belastende meting van de inwendige weerstand (of impedantie/ geleidbaarheid) per cel of per string, via een opgelegde wisselstroom- of gelijkstroompuls. Deze test kan veel frequenter worden uitgevoerd (IEEE 1188 noemt een kwartaalinterval als gangbare praktijk) omdat de bank niet wordt ontladen en dus niet extra wordt belast.

Basislijn en trending

Een enkele ohmse meting op zichzelf zegt weinig — de absolute waarde hangt af van het celtype, de capaciteit en zelfs het gebruikte meetinstrument. Waardevol wordt de meting pas door een basislijn vast te leggen bij de inbedrijfstelling van elke cel, en vervolgens periodiek te vergelijken: een cel waarvan de inwendige weerstand significant is gestegen ten opzichte van die basislijn — of ten opzichte van het gemiddelde van de overige cellen in dezelfde string — wijst op beginnende degradatie en verdient nader onderzoek of vervanging.

Vervangingscriteria

IEEE 1188 hanteert in de praktijk twee, onafhankelijk van elkaar geldige, drempels om een cel of bank als vervangingsrijp te beschouwen:

1. Capaciteit onder circa 80% van de nominale, door de fabrikant opgegeven waarde, vastgesteld via een volledige capaciteitstest.
2. Inwendige-weerstandsafwijking van meer dan circa 20% ten opzichte van de vastgelegde basislijn (of ten opzichte van het groepsgemiddelde), vastgesteld via de ohmse test.

Beide criteria zijn op zichzelf al voldoende reden voor vervanging; samen laten ze weinig twijfel over de conditie van een cel.

Let op: een ohmse meting correleert met de conditie van vooral de verbindingen, cellenklemmen en het bovenste laagje van de platen — niet rechtstreeks en lineair met de resterende ampère-uur-capaciteit diep in het actieve plaatmateriaal. Een cel kan dus een schijnbaar "normale" inwendige weerstand tonen terwijl de daadwerkelijke capaciteit door een ander degradatiemechanisme (bijvoorbeeld sulfatering of uitdroging bij VRLA-cellen) al wél is gedaald. Dit is precies de reden waarom de periodieke, volledige capaciteitstest — ondanks de frequentere ohmse screening — nodig blijft.

Praktische relevantie

Bij het onderhoudsprogramma van een stationaire batterijbank (UPS, noodverlichting, noodstroomaggregaat-startaccu's) is het van belang beide testmethoden te combineren: de ohmse test als frequent, niet- belastend screeningsinstrument om afwijkende cellen vroeg te signaleren, en de volledige capaciteitstest als periodieke, definitieve controle die degradatiemechanismen opvangt die een ohmse meting kan missen. Zie ook de gids over UPS-batterijtypen (VRLA/lithium) voor de eigenschappen van het celtype zelf, en de gids over UPS-periodieke keuring voor de bredere periodieke UPS-keuring waar deze batterijtest deel van uitmaakt.

Veelgemaakte fouten

1. Uitsluitend op ohmse/inwendige-weerstandsmetingen vertrouwen en de periodieke, volledige capaciteitstest overslaan — daarmee blijven degradatiemechanismen die de ohmse test niet detecteert onopgemerkt.
2. Geen goede basislijn per cel vastleggen bij inbedrijfstelling, waardoor latere percentuele-afwijkingsvergelijkingen betekenisloos worden.
3. Ohmse metingen van verschillende meetinstrumenten of -methoden onderling vergelijken — de absolute waarden zijn instrument- en methode-specifiek; vergelijk altijd tegen de basislijn van hetzelfde instrument.
4. Een capaciteitstest uitvoeren zonder de bank vooraf volledig op te laden of te egaliseren — dit levert een kunstmatig lage, misleidende capaciteitsuitkomst op die tot onnodige vervanging kan leiden.

Gerelateerd

• Stationaire batterijruimte — ventilatie (waterstofgevaar)
• UPS-batterijtypen — VRLA/lithium
• UPS — periodieke keuring, belastingstest en lekstroom
• UPS-noodstroomcontinuïteit