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作者: 光宇电池 来源: 未知 发布时间:2019-03-05
光宇閥控式密封鉛酸蓄電池的性能特點及其維護
閥控式密封鉛酸光宇蓄電池以其體積小、重量輕、密封好、無泄露、無汙染、放電性能好、維護量小等特點,已取代了消氫和防酸隔爆鉛酸蓄電池。VRLA蓄電池俗稱“免維護電池”,但並不是不需要維護,只是在運行中不需要添加蒸餾水和補酸。若不根據其工作特點進行科學有效的維護,很容易造成蓄電池壽命大幅度縮短,甚至導致通信故障。
1   閥控式密封鉛酸蓄电池的结构和特点
1.1   VRLA蓄电池的结构
VRLA蓄電池的基本結構是由正負極板、超細玻璃纖維隔板、電解液、安全閥、導電端子以及殼蓋、殼體組成。正負極板是電化學反應的區域,在板柵上敷塗鉛膏經過固化、化成等工藝處理後形成。正極板有效成分爲二氧化鉛,負極板有效成分爲海綿狀鉛。隔板爲孔率在93%以上超細玻璃纖維組成。安全閥是一種排氣裝置,釋放多余的氣體保持電池的氣密性和液密性,並保持電池內部壓力在最佳的安全範圍內。電池端子與負載連接起到傳導電流的作用,電池槽和外殼是由阻燃材料ABS或PP等樹脂材料組成。
1.2   VRLA蓄电池的特点
VRLA蓄電池在充電過程中,負極反應近似爲還原反應,所以負極也稱爲陰極。VRLA蓄電池電池負極活性物質相對于正極有盈余,超細隔板透氣性好,能吸附全部電解液,使電解液在蓄電池內部無流動性,同時又有自動開、閉的安全閥,保證了正極産生的氧氣,在蓄電池內部循環的方式被陰極吸收,即稱爲陰極吸附式原理。由于光宇蓄電池具有獨特的內部設計結構,保證了電池內部氧氣循環複合的有效建立,在傳統消氫和防酸隔爆鉛酸蓄電池的基礎上進行了改進,已成爲一種新型的換代日韩AV,並廣泛地應用于通信日韩AV。它與消氫和防酸隔爆式蓄電池相比,具有以下幾個特點:電池在密封貧液狀態下運行;不需要補酸和添加蒸餾水,無需測量電解液比重,電池內部使用了不流動電解液;有效防止了電解液分層,自放電率小,在標准溫度下每月自放電小于3%,可以立放和臥放兩個方向放置;能與通信設備同室安裝,采用陶瓷過濾器基本無酸霧逸出;不漏液、不腐蝕設備,對環境汙染小,但運行時對環境溫度和浮充電壓要求較高,沒有記憶效應;比能量較高,具有大電流放電能力。
2   閥控式密封鉛酸蓄电池的充、放电性能
光宇蓄電池充電時,可分爲浮充式、恒壓限流或遞增電壓式三種,在電池放電時間短或補償電池內部自放電而産生的容量損失時,采用浮充方式充電。當電池放電時間較長,蓄電池容量損失較大或同組電池中各單體電池端電壓差大于100mV時,應采用恒壓限流或遞增電壓式充電。遞增電壓式也就是充電電壓值小于或等于均充電壓值。但是,若環境溫度過高,造成蓄電池內阻的變化,則浮充電壓提高,導致充電電流增大,造成蓄電池失水過快,蓄電池容量下降,使蓄電池壽命的縮短,所以浮充電壓必須隨溫度的變化進行相應補償,標准溫度爲25℃,一般溫度每增加或減少1℃,則浮充電壓應減少或增加1~3mV。對于樞紐樓環境溫度較好,電池溫度補償電壓應設定每度補償1mV爲佳。
VRLA蓄電池放電時,可分爲放電時間率和放電電流率,放電時間率是在一定的放電條件下,放電到終止的時間長短,放電時間率有20、10、5、3、1、0.5小時率。而放電電流率,是比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而定的,通常以10小時電流放電率爲標准,即蓄電池在標准溫度25℃時,按10小時電流放電到電池端電壓爲1.8V/只,電池所能達到的容量爲電池的額定容量。
光宇閥控式密封鉛酸蓄電池的性能特點及其維護
3   影响閥控式密封鉛酸蓄电池的重要因素
3.1   温度对光宇蓄電池的影響
VRLA蓄電池在浮充狀態下,電池內部産生的氣體通過氧複合反應被負極板吸收變成水回到電池內部,不會使電解液枯竭引起容量降低。但環境溫度偏離標准溫度而升高時,將使電池水分子過度損失,提高了電解液濃度,加速了合金腐蝕速度,若長期處于這一環境中,蓄電池正、負極板板柵慢慢穿孔損壞,易使活性物質附著能力減弱而脫落。所以,環境溫度的升高,雖使容量有所增加,但高溫又會使蓄電池正、負極板腐蝕劇增,嚴重地影響電極反應速度,同時環境溫度過高時,蓄電池內部氣體産生的壓力增加。當蓄電池內部壓力到10~35kPa時,蓄電池安全閥打開,內部水分子損失,降低了電池的額定容量,影響蓄電池的使用壽命。所以要求電池室應在20~25℃,若溫度大于標准溫度10℃,則電池壽命將降低一半。
3.2   浮充电压对VRLA蓄电池的影響
由于環境溫度變化,將引起參加反應的離子數、PbSO4溶解度、溶解速率等的變化,同時將引起電池內阻的變化,從而導致浮充電壓隨之變化。蓄電池浮充電壓過高,會使正極的析出量增加,氣體再化合效率低,蓄電池內部壓力升高,在形成氣泡的過程中,氣壓強力沖擊正極板柵,使正極板柵腐蝕,活性物質與板柵結合力變差,甚至脫落。這樣,影響正極活性物質的使用壽命,使電池的容量下降,而且使氣閥開啓次數增加,蓄電池內部水分喪失,導致蓄電池容量下降。同時由于蓄電池結構上的密封性,又無遊離電液,導致其散熱條件比普通電池的散熱條件要差。因而光宇蓄電池對環境溫度變化引起的電池過充電更爲嚴重。
若VRLA蓄電池浮充電壓過低,會使蓄電池經常處于欠充電狀態,負極就會逐漸形成一種堅硬的硫酸鉛枝體結晶,該晶體幾乎不溶解,用常規方法充電很難使它轉化爲有效的活性物質,進而大大減少了蓄電池的實際容量,使蓄電池在放電時放不到額定容量。一旦市電停電,柴油發電機組未及時起動,通信設備供電將中斷,後果不堪設想。
3.3   浮充电流对蓄电池的影響
由于蓄電池在浮充工作時,其負極電位近似爲開路平衡電極電位,浮充電流值僅與正極電位和環境溫度有關,所以在同一浮充電壓下,浮充電流會隨溫度的升高而增大,雖然各蓄電池廠家浮充電壓與浮充電流和環境溫度的特性略有不同,但是浮充電流是隨浮充電壓的增大而增加的,浮充電流隨環境的溫度升高而增加。這種現象可以從開關電源監控模塊電池充電電流顯示出來,它與用數字鉗型電流表測試的數據一樣。
4   閥控式密封鉛酸蓄电池安装时应该注意的事项
雖然VRLA蓄電池出廠時,極板都進行了充、放電活化。但如果蓄電池的安裝日期距出廠日期時間較長,經過長期的自放電,容量必然大量損失,靠單純的浮充難以恢複其初始容量。並且,由于單體蓄電池自放電大小的差異,致使各蓄電池的端電壓出現不均衡,個別電池會進一步擴展成落後電池甚至出現反極現象,所以VRLA蓄電池擱置三個月不用必須進行補充電。新蓄電池安裝前測量開路電壓,開路電壓差值不大于20mV,並做好蓄電池測試紀錄。此後應對其進行補充充電,補充電電壓爲2.35V充電24h、2.40V充電12h,充電後期充電電流小于蓄電池10h放電率的千分之三,測量單體蓄電池電壓並紀錄,此時蓄電池補充充電完成,斷開蓄電池與充電設備的所有連接線,靜置2~4h後。根據環境溫度不同,計算出蓄電池實際應該放電容量爲多少,計算公式C25=Ct/1+k(t-25),其中k是溫度系數,10小時率容量試驗時k=0.006/℃,計算出實際溫度下的電池容量後,用假負載對蓄電池按10小時率進行容量試驗,試驗時每小時對蓄電池的總電壓、放電電流、單體蓄電池電壓進行記錄,蓄電池放電後期每10min檢測單體蓄電池電壓低的電池,若某只蓄電池端電壓低到1.8V,應馬上停止放電,計算出實際蓄電池放出的容量和蓄電池容量與溫度關系曲線是否一致,若基本一致,證明蓄電池放電試驗合格,對蓄電池進行充電。若在到放電終止時,電池組放出的容量根據環境溫度經核算沒有達到所規定的額定容量,電池組的出廠容量可能存在問題,應及時聯系相關廠家前來處理。
对蓄电池进行充电时,开关电源浮充电压、均充电压、均充转浮充电压、充电限流及电池温度补偿电压等的设置正确后。对蓄电池按10小时电流率的模式进行稳压限流充电,限流值取0.1C10,充电时每两小时进行电池总电压、总充电电流和单体电池电压,进行测量并记录,充入的电量应大于放出电量的1.1~1.2倍,待蓄电池充电电流小于电池0.01C 10A或充电电流三小时不变时,证明蓄电池电量已经充满,此时电池组可以进入供电系统运行。
5   閥控式密封鉛酸蓄电池工作的环境及其温度补偿
如上所述,溫度和浮充電壓的變化將給光宇蓄電池帶來嚴重危害,造成蓄電池過量腐蝕、極板過度腐蝕或水分過量流失,從而使壽命銳減或容量陡降。爲解決這一關鍵性問題,VRLA蓄電池的溫度補償問題必須密切關注。蓄電池必須與具有溫度補償功能的智能型開關電源配套使用。其實目前大多數智能型開關電源都有溫度補償功能,但由于未引起重視而使該功能長期處于取消狀態,造成不必要的損失。
VRLA蓄電池應工作在適宜的環境溫度下,環境溫度對VRLA蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響。開關電源都有電池溫度補償功能,每度每只蓄電池補償1~3mV。對于樞紐樓由于冬季和夏季環境溫度在20~25℃之間,蓄電池的溫度補償應該設定爲1mV爲佳;而對于環境差的模塊蓄電池的溫度補償應該設定爲3mV;對于大型UPS蓄電池組,由于UPS的穩壓精度爲±1%,電壓波動大,最好不加溫度補償功能爲好。總之,VRLA蓄電池的最佳工作環境溫度爲20~25℃。
開關電源監控模塊接入蓄電池的溫度傳感器應盡可能放置在最接近每組電池溫度最高點的地方,建議將其放置在每組蓄電池的中間位置的電池上。當啓動電池溫度補償功能之後,浮充電壓和均衡電壓都按照以下方式進行補償:
       Utc=Un-TC×N(T-20)
其中Utc-經溫度補償後的浮充或均充電壓;
Un-未經補償的電壓,即開關電源設置的浮充或均充電壓;
TC-在監控模塊前面板上設置的補償系數,單位:mV/℃;
N-每組電池的只數,對于48V系統爲24節,24V系統爲12節;
T-溫度傳感器指示的溫度(單位:℃)。溫度補償功能的溫度有效範圍是:10~35℃。
監控模塊的面板上有“設定系數”按鍵,按設定系數按鍵後,監控模塊上的字母數字顯示器將顯示當前的補償系數,該值可以通過“增加”、“減小”和“確認”鍵進行修改,電池溫度補償系數的範圍在0.1~5mV/℃。
當監控模塊檢測到蓄電池的溫度與設定的溫度相比有差異時,監控模塊能夠根據上述方程式設定的反比例關系對輸出電壓進行調整,浮充電壓會自動跟隨電池溫度變化而進行補償。所以,由于VRLA蓄電池獨有的特性,應采取相應的維護管理措施,而解決電池溫度補償問題,是根據環境溫度對蓄電池電壓補償最簡單有效的方法,也是提高蓄電池使用年限,保障供電安全的最佳選擇。
6   閥控式密封鉛酸蓄电池的核对性放电试验和容量放电试验
6.1   VRLA蓄电池的核对性放电试验
VRLA蓄電池端電壓的測量不能只在浮充狀態,還應在放電狀態下進行。端電壓是反映這種電池工作狀況好壞的一個重要參數。浮充狀態下進行電池端電壓測量,由于外加電壓的存在,測量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能測量出正常數值,實際上是外加電壓在該蓄電池兩端造成的電壓差。當市電停電時,蓄電池若有問題則放電時間很短,造成通信阻斷故障。所以每年定期對電池進行一次帶載核對性放電試驗,根據環境溫度計算出蓄電池的實際容量,放出蓄電池實際容量的30%~40%,並利用電池監控系統對蓄電池組進行檢測打印存檔,同時檢查蓄電池連接條接觸情況,對蓄電池連接條有松動的進行緊固,確保蓄電池安全穩定地運行。
6.2   蓄电池的容量放电试验
目前各通信電源供電系統,開關電源與蓄電池爲並聯浮充供電,蓄電池組無法脫離供電系統,無法單組做蓄電池容量試驗。
根據維護規程每三年對蓄電池組進行容量試驗,光宇蓄電池使用6年後每年進行容量試驗一次,放出容量的80%,在這種情況下蓄電池組只能帶實際負載進行容量試驗。爲了確保蓄電池組在帶實際負載放電情況下,直流供電系統安全可靠的供電。首先對柴油發電機組進行檢查,確保柴油發電機組供電正常,然後針對各直流供電系統的負載情況,確定電池組的放電倍率,符合3小時率、5小時率或10小時率放電,3小時率放電電流爲0.25C3、5小時率放電電流爲0.168C5、10小時率放電電流爲0.10C10,最好按10小時率進行蓄電池放電容量試驗。
維護規程規定-48V直流供電電壓爲-40~-57V,供電系統全程壓降不大于3V。所以蓄電池在線容量試驗時,根據環境溫度估算出蓄電池組的放電時間與蓄電池容量,例如蓄電池10小時率放電最低電壓爲1.8V,那麽24×1.8=43.2V,加上-48V供電系統的全程壓降不大于3V,所以蓄電池組在線容量試驗時,蓄電池組放電最低電壓不能小于45V。此時必須調低開關電源監控模塊輸出電壓爲45V做後備電源,還要人工控制開關模塊的輸出電壓爲45.6V的方法,同時調整智能負載櫃的放電終止電壓45V和放電時間,進行多重保護,並利用蓄電池監控設備監測數據打印存檔,同時維護人員在現場監測,發現問題及時處理,確保蓄電池組在線容量試驗時,直流供電系統供電安全、穩定、可靠。
7   閥控式密封鉛酸蓄电池浮充电压和充电限流的设定
蓄電池目前多采用在線浮充方式運行,在線蓄電池的浮充電壓必須保持恒定電壓,在該恒定電壓工作下,充放電量應該足以補償蓄電池由于本身自放電而損失的電量及氧循環的需要,保證短時間內使放電的蓄電池充足所需電量,使蓄電池在浮充情況下長期處于充足電狀態,該浮充電壓的設定值即滿足用電設備的供電電壓的要求,又滿足蓄電池浮充電壓需要,也使蓄電池因過充電所造成的損壞程度最低,所以必須設定好開關電源的充電限流數值和開關電源模塊個數,以達到雙重浮充限流安全系數,以確保蓄電池運行在最佳狀態下,延長蓄電池使用年限,節約維護投資成本。
具體操作方法:樞紐樓電源機房蓄電池的浮充限流設置,樞紐樓爲有人值守機房,兩路市電引入,一台柴油發電機組爲備有電源,事故停電極少。直流供電系統負載電流爲400A,VRLA蓄電池2000Ah兩組,開關整流模塊100A的14塊,環境溫度保持在23~25℃之間。由于市電停電後,可以在15min內起動油機發電,爲了使開關電源工作在最佳效率狀態,同時爲了節約電能,對開關電源監控模塊充電限流設置爲0.05C10,即每組蓄電池充電電流爲100A,開關整流模塊開啓8塊,使每塊工作在額定功率50%以上。
8   閥控式密封鉛酸蓄电池的维护
8.1   蓄电池的运行环境要求
蓄電池運行環境要求:安裝該蓄電池的機房應配有通風換氣裝置,溫度不宜超過28℃,建議環境溫度保持在10~25℃之間。避免陽光對電池直射,朝陽窗戶應作遮陽處理。確保電池組之間預留足夠的維護空間。UPS等使用的高電壓電池組的維護通道應鋪設絕緣膠墊。
8.2   蓄电池使用的注意事项
不同規格、型號和使用壽命不同的蓄電池禁止在同一直流供電系統中使用,新舊程度不同的蓄電池不應在同一直流供電系統中混用。如具備動力及環境集中監控系統,應通過動力及環境集中監控系統對電池組的總電壓、電流、電池單體電壓及溫度進行監測,並定期對蓄電池組進行檢測。通過電池監測裝置了解電池充放電曲線及性能,發現故障及時處理。
8.3   蓄电池经常检查的项目
VRLA蓄電池應經常檢查極柱、連接條是否清潔;有否損傷、變形或腐蝕現象;連接處有無松動,電池極柱處有否爬酸、漏液;安全閥周圍是否有酸霧、酸液溢出;電池殼體有無損傷、滲漏和變形,電池及連接處溫升有否異常。根據廠家提供的技術參數和現場環境條件,檢查電池組及單體均、浮充電壓是否滿足要求,浮充電流是否穩定在正常範圍。檢測電池組的充電限流值設置是否正確。檢測電池組的低壓告警、高壓告警設置是否正確。如直流供電系統中設有電池組脫離負載裝置,應檢測電池組脫離電壓設置是否准確。
8.4   VRLA蓄电池均衡充电的注意事项
(1)VRLA蓄電池的均衡充電:一般情況下,密封蓄電池組遇有下列情況之一時,應進行均衡充,均衡充電電流不得大于0.2C10:浮充電壓有兩只以上低于2.18V/只,擱置不用時間超過三個月。放電深度超過額定容量的20%。如有特殊技術要求的,按廠家日韩AV技術說明書要求爲准,不能隨意進行均衡充電,均衡充電時電壓設定值不能高于通信設備電壓上限值。一般開關電源均衡充電電壓設定55~56V爲最佳。
(2)光宇蓄電池充電終止的判據,達到下述三個條件之一者,可視爲充電終止:充電量不小于放出電量的1.2倍;充電後期充電電流小于0.01C10A;充電後期,充電電流連續3小時不變化

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