威神蓄電池6FM65 12V65AH技術(shù)及參數(shù)

 
閥控式密封鉛酸蓄電池在密封貧液狀態(tài)下運行,不需補酸和添加蒸餾水,無需測量電解液比重,電池內(nèi)部使用了不流動電解液;有效防止電解液分層,自放電率小;可采用直放和臥放兩個方向放置;并能與通信設(shè)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(shè)備對環(huán)境污染小,沒有記憶效應(yīng)。

在動力機房48V直流供電系統(tǒng)中,后備蓄電池組是整個通信供電系統(tǒng)的后一道供電保障防線,又是電源維護(hù)工作的重點與難點,在通信設(shè)備供電中斷的事故中,由蓄電池組引發(fā)的故障所占比重較大。其原因之一是蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及不可見性;其次是蓄電池組受環(huán)境溫度、溫度補償、浮充電壓、充電限流、均充電壓、均充周期、均充時間和電池的深淺放電、市電供電質(zhì)量等諸多因素的影響。在浮充供電系統(tǒng)中蓄電池組長期處于后備狀態(tài)下,很難對蓄電池組性能進(jìn)行全面定性、定量的測試分析,特別是蓄電池組引發(fā)的障礙一旦發(fā)生,將會造成直流供電系統(tǒng)中斷的事故,因此,為確保通信網(wǎng)絡(luò)的供電安全,必須科學(xué)有效地對電池進(jìn)行維護(hù),掌握機房蓄電池組的實際續(xù)航能力,確保通信設(shè)備直流供電安全穩(wěn)定。
1 閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)和特點     威神蓄電池，威神電池，VISION蓄電池，

閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA-Valve Regulated Lead Acid Battery)是由正負(fù)極板、超細(xì)玻璃纖維隔板、電解液、安全閥、導(dǎo)電端子以及殼蓋、殼體等組成。正負(fù)極板是電化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域,在板柵上敷涂鉛膏經(jīng)過固化、化成等工藝處理后形成。正極板有效成分為二氧化鉛,負(fù)極板有效成分為海綿狀鉛。隔板為孔率超細(xì)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,并保持電池內(nèi)部壓力在的安全范圍內(nèi)。電池端子與負(fù)載連接起到傳導(dǎo)電流的作用,電池槽和外殼是由阻燃材料組成。

蓄電池在充電過程中,負(fù)極反應(yīng)近似為還原反應(yīng),所以負(fù)極也稱為陰極。蓄電池電池負(fù)極活性物質(zhì)相對于正極有盈余,超細(xì)隔板透氣性好,能吸附全部電解液,使電解液在蓄電池內(nèi)部無流動性,同時又有自動開、閉的安全閥,保證了正極產(chǎn)生的氧氣,在蓄電池內(nèi)部以循環(huán)的方式被陰極吸收,即稱為陰極吸附式原理。陰極吸收原理示意圖如圖1所示。
 
由于蓄電池具有特 的內(nèi)部設(shè)計結(jié)構(gòu),保證了電池內(nèi)部氧氣循環(huán)復(fù)合的有效建立,在傳統(tǒng)消氫和防酸隔爆鉛酸蓄電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn),已成為一種新型的換代產(chǎn)品,并廣泛地應(yīng)用于通信行業(yè)。VRLA的電化學(xué)反應(yīng)池工作原理圖如圖2所示。

 
VRLA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(tài)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(nèi)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(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(shè)備,對環(huán)境污染小,但運行時對環(huán)境溫度和浮充電壓要求較高,沒有記憶效應(yīng);比能量較高,具有大電流放電能力。

2 VRLA的充、放電性能

VRLA充電時,可分為浮充式、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(nèi)部自放電而產(chǎn)生的容量損失時,采用浮充方式充電;當(dāng)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(yīng)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(huán)境溫度過高,造成蓄電池內(nèi)阻的變化,則浮充電壓提高,導(dǎo)致充電電流增大,造成蓄電池失水過快,蓄電池容量下降,使蓄電池壽命縮短,所以浮充電壓必須隨溫度的變化進(jìn)行相應(yīng)補償,標(biāo)準(zhǔn)溫度為25℃,一般溫度每增加或減少1℃,則浮充電壓應(yīng)減少或增加1～3mV。對于樞紐樓環(huán)境溫度較好,電池溫度補償電壓應(yīng)設(shè)定每度補償1mV為佳。

  蓄電池放電時,可分為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10、5、3h率。而放電電流是比較標(biāo)稱容量不同的蓄電池放電電流大小而定的,通常以10h電流放電率為標(biāo)準(zhǔn),即蓄電池在標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃時,按10h電流放電到單體電池端電壓為1.8V,電池所能達(dá)到的容量為電池的額定容量。

3 影響VRLA性能的重要因素

(1)環(huán)境溫度對蓄電池的影響

蓄電池在浮充狀態(tài)下,電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體通過氧復(fù)合反應(yīng)被負(fù)極板吸收變成水回到電池內(nèi)部,不會使電解液枯竭引起容量降低。但環(huán)境溫度偏離標(biāo)準(zhǔn)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(huán)境中,蓄電池正、負(fù)極板板柵慢慢穿孔損壞,易使活性物質(zhì)附著能力減弱而脫落。所以,環(huán)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(fù)極板腐蝕劇增,嚴(yán)重地影響電極反應(yīng)速度,同時環(huán)境溫度過高時,蓄電池內(nèi)部氣體產(chǎn)生的壓力增加。當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力到10～35kPa時,蓄電池安全閥打開,內(nèi)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(yīng)在20～25℃,若溫度大于標(biāo)準(zhǔn)溫度10℃,則電池壽命將降低一半。

(2)浮充電壓對蓄電池的影響

由于環(huán)境溫度變化,將引起參加反應(yīng)的離子數(shù)、PbSO4溶解度、溶解速率等的變化,同時將引起電池內(nèi)阻的變化,從而導(dǎo)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(nèi)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(zhì)與板柵結(jié)合力變差,甚脫落。這樣,影響正極活性物質(zhì)的使用壽命,使電池的容量下降,并且使氣閥開啟次數(shù)增加,蓄電池內(nèi)部水分喪失,導(dǎo)致蓄電池容量下降。同時由于蓄電池結(jié)構(gòu)上的密封性,又無游離電液,導(dǎo)致其散熱條件比普通電池的散熱條件要差。因而蓄電池對環(huán)境溫度變化引起的電池過充電更為嚴(yán)重。

若蓄電池浮充電壓過低,會使蓄電池經(jīng)常處于欠充電狀態(tài),負(fù)極就會逐漸形成一種堅硬的硫酸鉛枝體結(jié)晶,該晶體幾乎不溶解,用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為有效的活性物質(zhì),進(jìn)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(fā)電機組未及時起動,通信設(shè)備供電將中斷,后果不堪設(shè)想。

(3)充電電流對蓄電池的影響

由于蓄電池在浮充工作時,其負(fù)極電位近似為開路平衡電極電位,浮充電流值僅與正極電位和環(huán)境溫度有關(guān),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(huán)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(huán)境的溫度升高而增加。這種現(xiàn)象可以從開關(guān)電源監(jiān)控模塊電池充電電流顯示出來,它與用數(shù)字鉗型電流表測試的數(shù)據(jù)一樣。

(4)充電限流對蓄電池的影響

由于蓄電池組在停電后,電池組對通信設(shè)備放電保證設(shè)備不間斷的供電,來電后開關(guān)電源對蓄電池進(jìn)行補充電和對通信設(shè)備供電,若來電后不限流對蓄電池組補充電,電池組充電電流過大,致使電池內(nèi)部劇烈氧化還原反應(yīng),電池內(nèi)部氣體產(chǎn)生的壓力增加,當(dāng)蓄電池內(nèi)部壓力達(dá)到10～35kPa時,蓄電池安全閥打開,內(nèi)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。所以如何來限制蓄電池在浮充電壓下的充電電流,必須利用開關(guān)電源監(jiān)控模塊的充電限流功能,設(shè)置開關(guān)電源按照0.1C*0.2C10設(shè)置,防止由于充電電流過大致使電解液過快消耗,而使電池容量降低,影響電池組的續(xù)航能力。

4 VRLA維護(hù)指標(biāo)

根據(jù)聯(lián)通動力維護(hù)規(guī)程,蓄電池組每年進(jìn)行一次核對性放電試驗,放出容量的30%～40%,蓄電池組使用三年必須進(jìn)行容量試驗,使用六年后每年進(jìn)行一次容量試驗,準(zhǔn)確地監(jiān)測電池組的實際容量,確保在市電和電源設(shè)備出現(xiàn)故障時蓄電池組能夠保障通信設(shè)備正常運行的時間。

   市電類別為一、二類、有發(fā)電機組保證、有空調(diào)的機房,其單體2V蓄電池浮充壽命應(yīng)不低于8年;單體為6V或12V的蓄電池,壽命不低于6年。
 
   市電類別為三類、有移動發(fā)電機組保證、有空調(diào)的機房,其單體2V蓄電池浮充壽命應(yīng)不低于6年;單體為6V或12V的蓄電池,壽命不低于4年。

   市電類別為四類,其單體2V蓄電池浮充壽命應(yīng)不低于3年;單體為6V或12V的蓄電池,壽命不低于2年。

5 VRLA運行要求

①VRLA運行環(huán)境的要求

VRLA(包括UPS蓄電池,以下簡稱“密封蓄電池”)可不專設(shè)電池室,但運行環(huán)境應(yīng)滿足以下要求:安裝密封蓄電池的機房應(yīng)配有通風(fēng)換氣裝置,溫度不宜超過30℃,建議環(huán)境溫度應(yīng)保持在10～25℃之間;

②避免陽光對電池直射,朝陽窗戶應(yīng)作遮陽處理;

③確保電池組之間預(yù)留足夠的維護(hù)空間。

6 密封蓄電池的維護(hù)要求

①密封蓄電池和防酸式電池禁止在一個供電系統(tǒng)中混合使用;

②不同規(guī)格、型號、設(shè)計使用壽命的電池禁止在同一直流供電系統(tǒng)中使用;

③新舊程度不同的電池不應(yīng)在同一直流供電系統(tǒng)中混用;

④密封蓄電池和防酸式電池不宜安放在同一房間內(nèi);

⑤如具備動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng),應(yīng)通過動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)對電池組的總電壓、總電流、單體電壓、標(biāo)示電池溫度進(jìn)行監(jiān)測,每月觀察蓄電池組充放電曲線,及時發(fā)現(xiàn)故障,并對故障進(jìn)行處理;

⑥密封蓄電池的維護(hù)檢查

•物理性檢查項目;

•極柱、連接條是否清潔;

•有否損傷、變形或腐蝕現(xiàn)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。

7 相關(guān)參數(shù)設(shè)置的檢查和調(diào)整

VRLA相關(guān)參數(shù)設(shè)置的檢查和調(diào)整如表1所示。
 
①根據(jù)廠家提供的技術(shù)參數(shù)和現(xiàn)場環(huán)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(wěn)定在正常范圍;

②檢查電池組的充電限流值設(shè)置是否正確

•檢查電池組的告警電壓(低壓告警、高壓告警)設(shè)置是否正確;

•如直流系統(tǒng)中設(shè)有電池組脫離負(fù)載裝置,應(yīng)檢查電池組脫離電壓設(shè)置是否準(zhǔn)確。

8 密封蓄電池的充放電要求

①密封蓄電池在使用前不需進(jìn)行初充電,但應(yīng)進(jìn)行補充充電。補充充電方式及充電電壓應(yīng)按產(chǎn)品技術(shù)說明書規(guī)定進(jìn)行。一般情況下應(yīng)采取恒壓限流充電方式,補充充電電流不得大于0.2C10(C10為電池的額定容量),充電電壓和充電時間如表2所示。
 
②密封蓄電池的均衡充電:一般情況下,密封蓄電池組遇有下列情況之一時,應(yīng)進(jìn)行均充(有特殊技術(shù)要求的,以其產(chǎn)品技術(shù)說明書為準(zhǔn)),充電電流不得大于0.2C10,充電方式參照充電時間—電壓對照表。

•浮充電壓每組有兩只以上低于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%;

•連續(xù)浮充時間超過六個月。

③密封蓄電池充電終止的判據(jù)如下,達(dá)到下述三個條件之一,可視為充電終止:

•充電量不小于放出電量的1.2倍;

•充電后期充電電流小于0.01C10(A);

•充電后期,充電電流連續(xù)3h不變化。

④蓄電池的放電

•每年應(yīng)做一次核對性放電試驗(對于UPS使用的6V或12V密封蓄電池,宜每半年一次),放出額定容量的30%～40%。

•對于2V單體的電池,每三年應(yīng)做一次容量試驗,使用六年后應(yīng)每年一次。對于UPS使用的6V及12V單體的電池應(yīng)每年一次。

•蓄電池放電期間,應(yīng)定時測量單體端電壓、單組放電電流。有條件的應(yīng)采用專業(yè)蓄電池容量測試設(shè)備進(jìn)行放電、記錄、分析,以提高測試精度和工作效率。

⑤密封蓄電池放電終止的判據(jù),達(dá)到下述三個條件之一,可視為放電終止:

•對于核對性放電試驗,放出額定容量的30%～40%;

•對于容量試驗,放出額定容量的80%;

•電池組中任意單體達(dá)到放電終止電壓。對于放電電流不大于0.25C10,放電終止電壓可取1.8V/2V單體;對于放電電流大于0.25C10,放電終止電壓可取1.75V/2V單體。

⑥密封蓄電池的浮充運行要求

•蓄電池平時均處于浮充狀態(tài);

•蓄電池的浮充電壓:一般情況下,每2V單體浮充電壓為2.23～2.27V(25℃),溫度補償U(kuò)=U(25℃)+(25-t)×溫度補償系數(shù)(t=環(huán)境溫度),溫度補償系數(shù)以電池廠家提供數(shù)據(jù)為準(zhǔn);

•浮充時全組各電池端電壓的大差值不大于90mV;

•定期測量電池單體的端電壓;

•產(chǎn)品技術(shù)說明書有特殊說明的,以說明書為準(zhǔn)。

VRLA維護(hù)項目及周期表如表3所示。
 
9 VRLA安裝使用中應(yīng)注意的事項

電池到貨后及時安裝投入使用,避免長期貯存和人為故障,電池連接可靠,不得出現(xiàn)虛接壓降過大等問題,記錄原始開路電壓,開通前需補充電以彌補運輸和貯存周期帶來的容量損失。次容量檢查應(yīng)認(rèn)真做好,測出實際容量值放電參數(shù)盡可能靠近10h率,并保證結(jié)束后*充滿為后期容量的判斷提供依據(jù)。設(shè)定好和蓄電池相關(guān)的開關(guān)電源程序管理參數(shù),做好詳細(xì)維護(hù)記錄。

安裝使用初期多發(fā)故障及處理單體間連接不可靠:連接條壓緊螺釘未擰緊或擰緊程度不一致,會引發(fā)電池燃燒等惡性事故,可靠擰緊力矩為15Nm;檢查殼體是否有隱形開裂,避免造成電池快速干涸壽命終止或引發(fā)接地短路燃燒惡性事故,用PH試紙檢查單體蓄電池底部四角和殼蓋接縫處檢測若有漏液電池應(yīng)及時更換;若有單體初容量明顯不足,可能是搬運和長距離運輸震動造成極板斷片使容量降低是主要原因,經(jīng)補充充放電后仍然不能正常的,應(yīng)及時更換;若有單體端子壓降過大和端子明顯發(fā)熱,正常的端子連接壓降應(yīng)小于10mV以下,3h率充放電以下電流端子部位沒有明顯溫升,否則為端子輸出部位或銅芯預(yù)埋件制造質(zhì)量問題,無法正常工作的及時更換;整組蓄電池壓差過大。原因是各單體蓄電池容量不一致或各單體蓄電池化學(xué)反應(yīng)活性物質(zhì)激活程度在出廠前就不一致,屬質(zhì)量問題。經(jīng)測量超標(biāo)的電池組用10h率循環(huán)充放電1～2次,如沒有明顯改善的及時更換。

 雖然蓄電池出廠時,極板都進(jìn)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(jīng)過長期的自放電,容量必然大量損失,靠單純的浮充難以恢復(fù)其初始容量。并且,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(xiàn)不均衡,個別電池會進(jìn)一步擴(kuò)展成落后電池甚出現(xiàn)反極現(xiàn)象,所以蓄電池擱置三個月不用必須進(jìn)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,并做好蓄電池測試紀(jì)錄。此后應(yīng)對其進(jìn)行補充充電,補充電電壓為2.35V,充電24h;補充電電壓為2.40V,充電12h,充電后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并紀(jì)錄,此時蓄電池補充充電完成。斷開蓄電池與充電設(shè)備的所有連接線,靜置2～4h。根據(jù)環(huán)境溫度不同,計算出蓄電池實際應(yīng)該放電容量為多少,計算公式C25=Ct/1+k(t-25),其中k是溫度系數(shù),10h率容量試驗時k=0.006/℃,計算出實際溫度下的電池容量后,用假負(fù)載對蓄電池按10h率進(jìn)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(jìn)行記錄,蓄電池放電后期每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(yīng)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(guān)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(jìn)行充電。若在到放電終止時,電池組放出的容量根據(jù)環(huán)境溫度經(jīng)核算沒有達(dá)到所規(guī)定的額定容量90%以上,電池組的出廠容量可能存在問題,應(yīng)及時聯(lián)系相關(guān)廠家前來處理。

 對蓄電池進(jìn)行充電時,開關(guān)電源浮充電壓、均充電壓、均充轉(zhuǎn)浮充電壓、充電限流及電池溫度補償電壓等的設(shè)置正確后,對蓄電池按10h電流率的模式進(jìn)行穩(wěn)壓限流充電,限流值取0.1C10,充電時每2h進(jìn)行電池總電壓、總充電電流和單體電池電壓的測量并記錄,充入的電量應(yīng)大于放出電量的1.1～1.2倍,待蓄電池充電電流小于電池0.01C10A或充電電流3h不變時,證明蓄電池電量已經(jīng)充滿,此時電池組可以進(jìn)入直流供電系統(tǒng)運行。  

VISION（威神）電池，為客戶提供的，該系列電池可分為：CP、FM、CL、CT、CTA、HP、HF、CG等多個系列，在生產(chǎn)中*按照日本、美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，符合JISC8702，BS6290/4，IEC892/2等標(biāo)準(zhǔn)，獲得歐盟CE認(rèn)證、俄羅斯GOST認(rèn)證、ISO質(zhì)量管理體系認(rèn)證、美國UL認(rèn)證、BS認(rèn)證和泰爾認(rèn)證等。在世界電池上，占有一席之地。

威神VISION蓄電池應(yīng)用領(lǐng)域與分類：
◆　免維護(hù)無須補液；　　　　　　　　　　● UPS不間斷電源；
◆　內(nèi)阻小，大電流放電性能好；　　　　　● 消防備用電源；
◆　適應(yīng)溫度廣；　　　　　　　　　　　　● 安全防護(hù)報警；
◆　自放電?。弧　　　　　　　　　　　　　?應(yīng)急照明；
◆　使用壽命長；　　　　　　　　　　　　● 電力，郵電通信；
◆　荷電出廠，使用方便；　　　　　　　　● 電子儀器儀表；
◆　安全防爆；　　　　　　　　　　　　　● 電動工具,電動玩具；
◆　特配方，深放電恢復(fù)性能好；　　　　● 便攜式電子設(shè)備；
◆　無游離電解液，側(cè)倒仍能使用；　　　　● 攝影器材；
◆　產(chǎn)品通過CE,ROHS認(rèn)證,所有電池　　　　● 太陽能、風(fēng)能發(fā)電；
符合國家標(biāo)準(zhǔn)。　　　　　　　　　　　● 巡邏自行車、紅綠警示燈等。

威神VISION蓄電池技術(shù)參數(shù)

威神VISION閥控式免維護(hù)蓄電池內(nèi)阻值每組內(nèi)各只電池之間偏差范圍小于10%。采用全密封防泄漏結(jié)構(gòu)，上蓋及端子無損傷，正常工作時無酸霧逸出。威神電池由正極板、負(fù)極板、隔板、槽、蓋、安全閥、匯流條、端子、電解液等組成。蓄電池結(jié)構(gòu)保證在使用壽命期間，不滲漏電解液。外殼材料采用阻燃耐腐、耐壓、耐高溫、耐水蒸氣泄漏、耐震材料。電池槽、蓋、安全閥、極柱封口劑等材料具有阻燃性。VISION蓄電池極板與極性標(biāo)志一致。正、負(fù)子便于用螺栓連接，其極性、端子外型尺寸符合廠家產(chǎn)品圖樣。蓄電池的連接線采用柔性直流阻燃電纜，耐壓>1000V。電池極性正確，正負(fù)極性及端子有明顯標(biāo)志，便于連接。極板厚度與使用壽命相適應(yīng)。使用期間安全閥自動開啟閉合，閉閥壓力在1kPa~10kPa范圍內(nèi)，開閥壓力在10kPa~49kPa范圍內(nèi)。電池之間連接條的壓降，3I10時不超過8mV。大華電池在大電流放電后，極柱不熔斷，其外觀不出現(xiàn)異常。電池的密封反應(yīng)效率不低于95％。蓄電池具有很強的耐過充能力和過充壽命。以0.3I10電流連續(xù)充電16h后，外觀無明顯變形及滲液。

 概述
UPS供電系統(tǒng)在各行業(yè)數(shù)據(jù)中心中起到重要的電源保障作用，要為負(fù)載提供不間斷的供電，就必須具有電能儲存的功能。因此，蓄電池成為UPS供電系統(tǒng)的重要組成部分。而由于蓄電池本身或者管理上的原因，目前有許多UPS故障是由蓄電池引起。因此有必要加強對蓄電池特性的了解，正確選配和使用蓄電池，盡可能地延長蓄電池的使用壽命。同時，如何管理蓄電池成為各個UPS廠家及行業(yè)用戶重點研究的問題。
以下對目前大型UPS系統(tǒng)廣泛采用的閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用、工作原理、配置、選用、安裝、維護(hù)等方面進(jìn)行探討。
蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用和意義
在UPS供電系統(tǒng)中，蓄電池大多采用免維護(hù)蓄電池。蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的主要作用就是儲存電能，一旦市電中斷，由電池放電供給逆變器，由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟?，維持UPS的電源輸出，確保負(fù)載在一定的時間內(nèi)正常用電。
在市電正常供電時，電池在整流－充電電路中儲存電能，同時對直流電路起到平滑濾波的作用，并在逆變器發(fā)生過載時，起到緩沖器的作用。
而在日常工作中，人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。然而由于對蓄電池的不合理使用，產(chǎn)生了蓄電池的電解液干涸、熱失控、早期容量損失、內(nèi)部短路等問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響到供電系統(tǒng)的可靠性。有資料表明，蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為60%。由此可見，加強對UPS電池的正確使用與維護(hù)，對延長蓄電池的使用壽命，降低UPS供電系統(tǒng)故障率，有著越來越重要的意義。
蓄電池的種類
蓄電池在UPS中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，型號齊全，規(guī)格各異，但按其基本性質(zhì)可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：
酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸（H2SO4）或者膠體硫酸構(gòu)成，極板由鉛Pb和過氧化鋁PbO2構(gòu)成，通過化學(xué)反應(yīng)貯存電荷，起到電池儲能的作用。
堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或者氫氧化鈉NaOH（燒堿）組成。極板由于電池的結(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鎘Cd；鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鐵Fe；銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負(fù)極板是鋅Zn。
鉛酸蓄電池的工作原理
UPS、直流電源設(shè)備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結(jié)構(gòu)，電池在使用過程中，有氫氣和氧氣以及酸霧逸出，不僅污染環(huán)境還具有危險性，維護(hù)時需要加水、加酸，已逐漸被市場淘汰?，F(xiàn)在UPS供電系統(tǒng)中蓄電池大多采用閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池。閥控式鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點是在充電時正極板上產(chǎn)生的氧氣，通過再化合反應(yīng)在負(fù)極板上還原成水，使用時在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護(hù)，所以又稱為免維護(hù)鉛酸蓄電池?？梢?，免維護(hù)只是與普通蓄電池相比，運行中免去了添加純水或蒸餾水，調(diào)整電解液液面的項目，并非免去一切維護(hù)工作。
閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理，基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，其正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛（Pb），電解液是稀硫酸（H2SO4），其電極反應(yīng)方程式如下：
PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O
兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比較
目前閥控式密封鉛酸蓄電池主要有兩類，即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池（如GNB、霍克電池）和硅凝膠密封鉛蓄電池（如德國的陽光電池）。
兩種電池極板相同：正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負(fù)極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金。并使用緊裝配和貧液設(shè)計，在電池的上蓋中設(shè)置了一個單向的安全閥。由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金，提高了負(fù)極析氫過電位，從而抑制氫氣的析出，同時，采用特制安全閥使電池保持一定的內(nèi)壓。
兩種電池隔板不同：即分別采用超細(xì)玻璃纖維棉（AGM）隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極析出的氧氣到達(dá)負(fù)極提供的通道是不同的。對AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。對膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進(jìn)一步收縮，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋。
UPS供電系統(tǒng)中蓄電池的配置和選擇
在UPS供電系統(tǒng)中，可以說蓄電池是這個系統(tǒng)的支柱。沒有蓄電池的UPS只能稱做穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。UPS之所以能實現(xiàn)不間斷供電，就是因為有了蓄電池。在設(shè)計UPS時，先應(yīng)考慮選擇什么型號的蓄電池，即蓄電池的額定電壓、額定容量及應(yīng)由多少節(jié)蓄電池組合等。
蓄電池的額定容量選擇
由于蓄電池的實際可使用容量與放電電流大小、系統(tǒng)電壓、放電時間、蓄電池工作環(huán)境溫度、蓄電池儲存時間的長短、負(fù)載種類和特性等因素密切相關(guān)。蓄電池的容量一般是指在20°C，以20h放電率放電到1.75V／單體時，蓄電池輸出的功率數(shù)（W）。
蓄電池的指標(biāo)選擇
內(nèi)阻：應(yīng)選擇內(nèi)阻小的蓄電池，這樣才能持續(xù)大電流放電。如果內(nèi)阻較大，在充放電過程中功耗加大，使蓄電池發(fā)燙。
浮充電壓：在相同溫度下，浮充電壓值高意味著儲能量大，質(zhì)量差的蓄電池浮充電壓值一般較小。蓄電池浮充電壓值在不同的溫度時應(yīng)進(jìn)行修正。
在大中型（幾kVA-幾千kVA）UPS中采用2V單體系列蓄電池，避免采用小容量組合蓄電池進(jìn)行混聯(lián)。
蓄電池的使用和維護(hù)
1VRLA蓄電池的運行環(huán)境與安裝
作為備用蓄電池，蓄電池平時都處于浮充狀態(tài)，此時蓄電池內(nèi)部仍進(jìn)行著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換。浮充過程中所用的電能基本上轉(zhuǎn)換為熱能。因此要求蓄電池所處的環(huán)境應(yīng)有良好的通風(fēng)散熱能力或有空調(diào)設(shè)備。
電池盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，讓電池有一個良好的工作、儲存環(huán)境。
蓄電池一般應(yīng)在5℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行充電，低于5℃或高于35℃都會降低壽命，充電的設(shè)定電壓應(yīng)在范圍內(nèi)，如超出范圍將造成蓄電池?fù)p壞、容量降低、壽命縮短。
1、初充電
蓄電池在安裝或大修后的一次充電，稱為初充電。初充電是否良好，將嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。
2、浮充充電
為了確保直流電源不間斷，延長蓄電池的使用壽命，通常都采用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式。
3、均衡充電
在正常運行狀態(tài)下的電池組，通常不需要均衡充電。但如果發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時，則應(yīng)對電池組進(jìn)行均衡充電。
4、補充充電
電池在存放、運輸、安裝過程中，會因自放電而失去部分容量。因此，在安裝后投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后采用不同的方法對蓄電池進(jìn)行補充充電。對備用擱置的蓄電池，每3個月應(yīng)進(jìn)行一次補充充電。
2VRLA蓄電池的使用與維護(hù)
隨著科技的不斷發(fā)展，UPS的性能越來越好，平均*時間越來越長，整機的可靠性越來越高。做好UPS中蓄電池的使用與維護(hù)變得尤為重要。
新電池的充電
新的蓄電池在安裝完畢后，一般要進(jìn)行一次較長時間的充電，充電要按說明書中的規(guī)定進(jìn)行，待電池組充電完畢后，進(jìn)行一次放電，放電后再次充電，目的是延長電池的使用壽命，提高電池的活性和充放電特性。
定期充放電
UPS蓄電池長期閑置不用或使蓄電池長期處于浮充狀態(tài)而不放電，會導(dǎo)致電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面，導(dǎo)致內(nèi)阻增大、活性下降，使蓄電池的使用壽命大大縮短。對于市電供電良好的單位，需要每隔三個月進(jìn)行一次“治療性”充、放電過程，即電池帶載放電、再充電操作，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，與以前放電記錄進(jìn)行比較分析電池性能狀況，對電池組整體進(jìn)行維護(hù)檢查，真正遇到市電停電時，才能有效保護(hù)負(fù)載安全。
嚴(yán)禁深度放電
蓄電池的使用壽命與蓄電池的放電深度密切相關(guān)。深度放電會造成蓄電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)阻增大，嚴(yán)重時會使個別電池出現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的性損壞。電池的放電深度嚴(yán)重影響電池的使用壽命，非迫不得已，不要讓電池處于深度放電狀態(tài)。
定期測量電池浮充電壓、內(nèi)阻
隨著UPS使用時間的延長，總有部分電池的充放電特性會逐漸變壞，內(nèi)阻增大、端電壓明顯下降，需要及時發(fā)現(xiàn)、及時更換，否則會影響整組電池的使用。這種電池的性能不可能在依靠UPS內(nèi)部的充電電路來解決，繼續(xù)使用會存在隱患，需要維護(hù)人員定期進(jìn)行測量檢查每個單體電池的電壓、內(nèi)阻，發(fā)現(xiàn)超出范圍的電池進(jìn)行確認(rèn)、及時更換。
其他注意事項
①每次蓄電池組放電后應(yīng)及時充電；
②不要使蓄電池組被過電流或過電壓充電；
③蓄電池應(yīng)避免長期擱置不用，也不能長期浮充而不放電。
蓄電池的智能管理
蓄電池在正常情況下處于靜態(tài)存放、備用工作狀態(tài)，為防止用戶在*不知情的情況下，由于市電供電中斷而造成UPS在極短時間內(nèi)進(jìn)入“蓄電池電壓過低自動關(guān)機”的工作狀態(tài)，從而停止向負(fù)載供電。這就要求維護(hù)人員不僅需要每日按照規(guī)定的時間段進(jìn)行現(xiàn)場外，還需要將蓄電池管理納入UPS監(jiān)控系統(tǒng)，UPS實時對電池的狀態(tài)進(jìn)行檢測，并將電池的相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到值班室或控制室以便工作人員了解電池的狀態(tài)，以保證電池的工作質(zhì)量。為了提高電池的使用壽命，減少維護(hù)工作，降低維護(hù)成本。應(yīng)建立良好的電池維護(hù)系統(tǒng)，一定要具備：
1、自動均/浮充轉(zhuǎn)換。即供電正常時對電池進(jìn)行均恒充電。電池放電后自動對電池進(jìn)行均恒充電，當(dāng)電池充滿后，自動轉(zhuǎn)為浮充電。
2、充電限流。采取先恒流后恒壓的充電方式。充電初期，充電電流較大，UPS根據(jù)所配置的蓄電池電池容量，自動將充電電流限制在0.1～0.2C，對蓄電池進(jìn)行恒流充電，確保蓄電池充電時安全快速。當(dāng)蓄電池容量達(dá)到80%以后，UPS轉(zhuǎn)為浮充電壓對蓄電池進(jìn)行恒壓充電。
3、后備時間顯示及低電壓報警。當(dāng)UPS由于各種原因切換到蓄電池供電時，用戶需要及時地了解系統(tǒng)的后備時間，且采取相應(yīng)的措施。當(dāng)蓄電池電壓降到低*，報警通知用戶，然后自動關(guān)機以防止蓄電池深度放電。
4、溫度補償。環(huán)境溫度變化時，必須對浮充電壓進(jìn)行校正，校正系數(shù)為18mV/℃（標(biāo)稱12V的電池）。為簡單計，可以分級校正。
電池靜置時，溫度太高，電池的自放電加劇。電池使用條件推薦為20℃～25℃，溫度太低，電池放電容量降低，充電接受能力下降。溫度太高，反應(yīng)加劇，導(dǎo)致失水，極板腐蝕加劇。電池的充電電壓通過溫度補償來改變，溫度高時，充電電壓降低，使電池處于浮充狀態(tài)。
因此，保證電池服務(wù)方案是將環(huán)境溫度控制在20℃～25℃，控制放電次數(shù)、放電深度、放電和充電電流以及定時充放電的周期。
結(jié)束
以上通過對閥控式密封鉛酸蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用、工作原理、配置維護(hù)等方面進(jìn)行進(jìn)行全面分析，并結(jié)合實際工作經(jīng)驗，提出一些行之有效的方法，幫助用戶提高蓄電池維護(hù)管理水平，更加明確了蓄電池在保障UPS供電系統(tǒng)安全運行中的重要作用。  

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