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阀控铅酸蓄电池的使用和维护

来源:中国绿色数据中心 作者:机房360 更新时间:2009-7-16 17:44:59

摘要:阀控铅酸蓄电池在使用时应注意容量的选择、充电机的选择、阀控铅酸蓄电池的安装等注意事项,另外。阀控铅酸蓄电池并不是“免维护”,电池的变化是一个渐进和积累的过程,为了保证电池使用良好,作好运行记录是相当重要的。

  一、阀控铅酸蓄电池的使用
  
 
 (一)容量选择
  
    阀控铅酸蓄电池的额定容量是10小时率放电容量。电池放电电流过大,则达不到额定容量。因此,应根据设备负载,电压大小等因素来选择合适容量电池。蓄电池总容量应按YD5040-97《通信电源设备安装设计规范》中的规定配置,计算如下:

                             KIT
      Q      ≥ ——————
                      η[1+α(t-25)]

  式中:
  
  Q---蓄电池容量(Ah); K---安全系数,取1.25; I---负荷电流(A);
  
  T---放电小时数(h);
  
  η---放电容量系数;
  
  t---实际电池所在地最低环境温度数值。所在地有采暖设备时,按15℃考虑,无采暖设备时,按5℃考虑;
  
  α---电池温度系数(1/℃),当放电小时率≥10时,取α=0.006;当10>放电小时率≥1时,取α=0.008;当放电小时率<1时,取α=0.01。
  
  (二)充电机的选择
  
  由于浮充使用和无人值守,要求使用阀控铅酸蓄电池的充电机具有如下功能:
  
  ①自动稳压②自动稳流③恒压限流④高温报警⑤波纹系数不大于5%
  
  ⑥故障报警⑦浮充/均充自动转换⑧温度补偿
  
  (三)阀控铅酸蓄电池的安装
  
  1、安装方式
  
  阀控铅酸蓄电池有高形和矮形两种设计,高形设计的电池体积(高度)、重量大、浓差极化大,影响电池性能,最好卧式放置。矮形电池可立放、也可卧放工作。安装方式要根据工作场地与设施而定。
  
  2、连接方式及导线
  
  阀控铅酸蓄电池实际应用中,大电流放电性能特别重要。除电池本身外,连接方式和连接导线的电压降是至关重要的。
  
  (1)连接方式
  
  考虑1000Ah以上大电池大部分均用500Ah—1000Ah并联而成,连接线使用多,要贯彻“多串少并,先串后并”原则。
  
  (2)连接导线
  
  根据电缆长度、电缆单位面积载流量标准、直流供电回路的全程压降小于3V的原则确定导线的截面积,由此选取对应的电力电缆。
  
  (3)注意事项
  
  ⑴不能将容量、性能和新旧程度不同的电池连在一起使用。
  
  ⑵连接螺丝必须拧紧,脏污和松散的连接会引起电池打火爆炸,因此要仔细检查。
  
  ⑶安装末端连接线和导通电池系统前,应再次检查系统的总电压和极性连接,以保证正确接线。
  
  ⑷由于电池组电压较高,存在着电击的危险,因此装卸、连接时应使用绝缘工具与防护,防止短路。
  
  ⑸电池不要安装在密闭的设备和房间内,应有良好通风,最好安装空调。电池要远离热源和易产生火花的地方;要避免阳光直射。
  
  (四)运行充电
  
  1、补充充电与容量试验
  
  阀控铅酸蓄电池是荷电出厂,由于自放电等原因,投入运行前要作补充充电和一次容量试验。补充充电应按厂家使用说明书进行,各生产厂并不完全一致。
  
  补充充电有两种方法:
  
  ⑴限流限压(恒流恒压)。即先限定电流,将充电电流限制在0.25C10以下(一般用0.1C10—0.2C10)充电,待电池端电压上升到2.35—2.40V时,立即以2.35—2.40V电压改为限压连续充电,在充电电流降到0.006C10以下3小时不变,即认为充足电(充电完毕)。
  
  ⑵恒压限流充电。在2.30—2.35V电压下充电,同时充电电流不超过0.25C10,直到充电电流降到0.006C10以下3小时不变,就认为电池充足。
  
  补充充电后,进行一次10h率容量检查。
  
  2、浮充充电
  
  (1)浮充工作
  
  阀控铅酸蓄电池在现场的工作方式主要是浮充工作制,浮充工作制是在使用中将蓄电池组和整流器设备并接在负载回路作为支持负载工作的唯一后备电源。浮充工作的特点是,一般说电池组平时并不放电,负载的电流全部由整流器供给。当然实际运行中电池有局部放电以及负载的意外突然增大而放电。
  
  (2)浮充充电作用
  
  蓄电池组在浮充工作制中有两个主要作用:
  
  ⑴当市电中断或整流器发生故障时,蓄电池组即可担负起对负载单独供电任务,以确保通讯不中断;
  
  ⑵起平滑滤波作用。电池组与电容器一样,具有充放电作用,因而对交流成分有旁路作用。这样,送至负载的脉动成分进一步减少,从而保证了负载设备对电压的要求。
  
  (3)浮充电压的原则
  
  浮充电流足以补偿电池的自放电损失;当蓄电池放电后,能依靠浮充电很快地补充损失的电量,以备下一次放电。
  
  选择在该充电电压下,电池极板生成的PbO2较为致密,以保护板栅不致于很快腐蚀。
  
  尽量减少O2与H2析出,并减少负极盐化。
  
  浮充电压的选择还要考虑其它的影响因素:⑴电解液浓度对浮充电压的影响;⑵板栅合金对浮充电压的影响。
  
  根据浮充电压选择原则与各种因素对浮充电压的影响,国外一般选择稍高的浮充电压,范围可达2.25—2.33V,国内稍低,2.23—2.27V。不同厂家对浮充电压的具体规定不一样。一般厂家选择浮充电压为2.25V/单体(环境温度为25℃情况下),根据环境温度的变化,对浮充电压应作相应调整。
  
  (4)浮充电压的温度补偿
  
  浮充充电与环境温度有密切关系。通常浮充电压是指环境25℃而言,所以当环境温度变化时,需按温度系数补偿,调整浮充电压。不同厂家电池的温度补偿系数不一样,在设置充电机电池参数时,应根据说明书上的规定设置温度补偿系数,如说明书没有写明,应向电池生产厂家咨询确定。如华达公司电池的温度补偿系数为-3mV/℃。
  
  3、均充的作用及均充电压和频率
  
  当电池浮充电压偏低或电池放电后需要再充电或电池组容量不足时,需要对电池组进行均衡充电,合适的均充电压和均充频率是保证电池长寿命的基础,对阀控铅酸蓄电池平时不建议均充,因为均充可能造成电池失水而早期失效,均充电压与环境温度有关。一般单体电池在25℃环境温度下的均充电压为2.35V或2.30V,如温度发生变化,需及时调整均充电压,均充电压温度补偿系数为-5mV/℃。
  
  一般均充频率的设置,应为电池全浮充运行半年,按规定电压均充一次,时间为12小时或24小时。其它具体均充条件可参见蓄电池说明书。
  
  如果是电池放电后的补充电,则需采用限流限压或恒压限流的补充充电方法。
  
  二、阀控铅酸蓄电池的日常维护
  
  (一)维护检查工作
  
  阀控铅酸蓄电池并不是“免维护”,电池的变化是一个渐进和积累的过程,为了保证电池使用良好,作好运行记录是相当重要的,要检测的项目如下:
  
  1.端电压。
  
  2.连接处有无松动、腐蚀现象。
  
  3.电池壳体有无渗漏和变形。
  
  4.极柱、安全阀周围是否有酸雾酸液逸出。
  
  同时也要定期对开关电源的电池管理参数进行检查,保证电池参数符合要求,开关电源的部分参数如下:(24只单体即48V系统)
  
  例如:
  
  浮充电压:54.0V(单体2.25V)
  
  均充电压:56.4V(单体2.35V)
  
  浮充温度补偿:是
  
  均充温度补偿:是
  
  浮充温度补偿系数:–3mV/℃/单体;
  
  均充温度补偿系数:–5mV/℃/单体
  
  均充频率:180天;
  
  定时均充时间:12小时
  
  高压告警电压:57V;
  
  低压告警电压:44V
  
  电池断路保护电压:43.V
  
  转均充判据:电池容量:95%;
  
  电池电压:49V
  
  放电时间:10分钟
  
  转浮充判据:后期稳流均充时间:180分钟;
  
  稳流均充电流:≤0.006C10/组
  
  (二)补充电
  
  阀控铅酸电池组遇有下列情况之一时应进行充电:
  
  (1)浮充电压有两只以上低于2.18V/只。
  
  (2)搁置不用时间超过三个月。
  
  
三、容量试验
  
  (一)核对性试验
  
  通信电源维护制度中,规定了由蓄电池组,向实际通信设备进行单独供电,以考查蓄电池是否满足忙时最大平均负荷的需要,这种放电制度,称为核对性放电。
  
  具体做法是:选择在最大忙时负荷情况,人为使整流器下调浮充电压设置或停电,让蓄电池单独向通信设备供电,实际负荷需要的电量,全部由蓄电池组承担,放电至该条件下(温度、放电率)蓄电池的终了电压时核算其输出容量。由于核对性放电前并不能确切知道蓄电池的保证容量,所以通常情况下放电终了对保障通信安全,风险太大,一般要求放出额定容量的30%-40%即停止放电。
  
  核对性放电在市电较好的局(站)内,蓄电池组输出容量满足实际负荷0.5~1h供电即可,因此电池是以高的放电速率进行放电。在市电不可靠的局(站)内,电池组容量都选择比较大,所以其放电都是以较小的速率进行的。要注意的是,电池组对小负荷的供电,其放电过程中极化作用很小,超电势变化缓慢,因此放电过程端压变化甚微,所以不能用放电终了端电压的变化表征电池容量,只能通过监测实际放电量了解一般情况。
  
  需要特别指出的,核对性放电试验,除了检查蓄电池的容量是否满足忙时最大平均负荷的需要外,它还有检查直流放电回路是否正常的功能。如电池熔丝温升是否正常,连接条是否接触可靠,电池电流测量回路是否正常等。所以说,核对性放电试验是电池维护工作中最关键的一项内容,此项工作不做,蓄电池其它维护工作做得再好也失去意义。
  
  (二)容量试验
  
  蓄电池的容量试验有多种方式:
  
  1、降低浮充电压法:这种方法是指浮充整流器上有一“放电开关”,当置于“放电开关位置时,整流器的浮充电压自动从54V降至48V,这时蓄电池的电压也立即从54V降到51.8V(蓄电池的电动势约为2.16V/只)然后从51.8V降至48V,这时可以从随机监视电压下降曲线上比较有无落后电池。
  
  2、在线放电法:这时只要调整浮冲电压设置或关闭所有的整流器,利用实际负载设备作负载,使电池马上从浮充状态转入放电状态,随后维护人员在旁观察,并记录某电池放电电压,电流(一般可以选择一小时或二小时放电时间),以放电总电压不低于45.6为准,随后通过各个电池随机监测电压的变化来判断有无落后电池,且可通过放电电流乘以放电时间乘以放电子数(可查况相关生产厂商提供的数据资料)来计算大约的放电容量,并以此推断某电池组的性能是否良好。
  
  3、假负载放电法,采用这种方法放电只能将在用的某电池组单独取出一组使其脱离浮充工作状态,并接上各种形式的负载电阻作为放电时的假负载,然后可选择10小时率的放电电流(或3小时1小时率的放电电流)放电,并记录电池电压、温度等,最后以1.8V(10小时率)作为终了电压,随后通过记算可以算某电池组的实际容量容易是多少。(1小时率放电终止电压为1.75V/单体)
  
  密封蓄电池容量试验(假负载放电法)操作步骤:
  
  (1)电池组均衡充电
  
  (2)电池组脱离浮充电路
  
  (3)电池组接入假负载
  
  (4)调整假负载开关,做电池组以10小时率电流放电。
  
  (5)每小时抄电池组总电压,单只电池电压,放电电流,室温。
  
  (6)电池组电压逐步下降,放电电流会减小;应及时调整放电电流,使之维持10小时率电流不变。
  
  (7)单只电池电压接近1.80V时,应密切注意电池电压,增加抄表次数。
  
  (8)电池组传一电池电压降至1.80V时立即中止放电。
  
  (9)拆开放电电路,测量电池组静态电压。
  
  (10)在监控模块上,设置浮充电压等于电池组静态电压。
  
  (11)把容量试验后的电池组按入浮充电路。
  
  (12)核查监控模块,使之对电池充电电流≤2.5I10。
  
  (13)调整监控模块的浮充电压,使之恢复到原浮充值。
  
  (14)根据电池放电记录,核算电池放电容量。
  
  为确保供电安全,容量试验时,使整流器处在开机状态,把浮充电压调低到略低于正常放电时的电压。一旦电池异常,整流器会自动供电。蓄电池电压值可通过查表确定。如上题中,查表得蓄电池放电一小时端电压是1.99V,则浮充电压设定在1.98*24=47.5V

电池放电率
Im/I
M
1/M
10
1
1.00
1.00
9
1.10
1.03
0.97
8
1.24
1.07
0.93
7
1.40
1.11
0.90
6
1.42
1.14
0.89
5
1.66
1.20
0.83
4
2.00
1.28
0.78
3
2.50
1.34
0.75
2
3.00
1.58
0.61
1.5
3.80
1.72
0.58
1.25
4.50
1.85
0.54
1
5.04
1.96
0.51

蓄电池实际容量与放电率的关系

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