浅谈阀控式密封蓄电池的使用与维护 (转载 )
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浅谈阀控式密封蓄电池的使用与维护 (转载 )
浅谈阀控式密封蓄电池的使用与维护
作者:韩金明 2004
摘要:本文对阀控蓄电池的原理与维护管理,及日常维护中应注意的一些事项做了一些论述,提出了一些见解.&&关键词:阀控&&电池&&管理&&维护
阀控式密封蓄电池在九十年代以来,随着我国通信现代化的不断深入,以其与传统电池相比的诸多优点,正逐渐取代以往应用的其他蓄电池.近几年在微波通信建设及干线维护中此种蓄电池应用也越来越多.阀控式密封铅酸蓄电池(简称VRLA电池)无酸雾逸出,不需添加蒸馏水,免测电解液密度,能随意放置,可以和其他通信设备安装在一起,积木式安装有利于集中监控,减轻了维护人员的工作量.本文就此电池的工作原理与维护谈一点自己的见解.
一、 VRLA蓄电池的工作原理与特点
VRLA电池由正负极板栅、绝缘隔板、硫酸电解液、塑
料外壳以及安全阀组成,其正负极板一般采用Pb-Ca或Pb-Sb合金,负极板活性物质相对于正极板活性物质过剩,有利于进行氧复合反应,提高析氢过电位.为提高正极板栅耐腐蚀能力和防止变形,正极板栅比负极板栅长度尺寸小5%—10%.
正负两极的活性物质和电解质起电化反应,对电池产生电流起主导作用.在放电过程中,两极活性物质逐渐消耗,负极活性物质放出电子而被氧化,正极活性物质吸收从外电路流回的电子而被还原,这样负极电位逐渐升高,正极电位逐渐降低,两极间的电位差也就逐渐降低,由于电化反应形成新的化合物增加了电池的内阻,使蓄电池输出电流逐渐减少,当蓄电池两极间端电压低于一定限度时,电池放电终止.蓄电池放电以后,用外接直流电源以适当的反向电流接入,可将形成的新化合物还原成原来的活性物质.蓄电池可以反复多次充电、放电,使用寿命长,成本较低,输出能量较大,放电时电压下降很慢.VRLA电池在充电过程中,负极处于不完全充电状态,使氧气的析出先于氢气的析出,而析出的氧在密封条件下能扩散到负极被铅吸收变成氧化铅,然后与硫酸作用生成硫酸铅和水,负极在充电时硫酸铅又还原为铅.其反应式如下:
→放电
总反应式:PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O
←充电
充电时正极:PbSO4+2H2O→PbO2+H2SO4+2H++2e-
负极:2Pb+O2→2PbO
PbO+ H2SO4→PbSO4+ H2O
PbSO4+2H++2e-→Pb+ H2SO4
如上所示反应过程可见,其实现了H2O——O2——H2O的循环.从理论上说,VRLA电池是不失水的,但在实际应用中,VRLA电池失水是难免的,原因有二,一是VRLA电池的再化合反应效率不可能达到100%;二是VRLA电池并不完全密封,在电化反应中,当气压达到一定值后,安全阀自动开启,排出部分气体,这本身就是一个失水过程.
二、 VRLA电池的管理
在正常使用VRLA电池中,为了克服电池的自放电现象,拟制电池容量的下降,提高电池电压均匀一致性,根据具体电池的使用要求,对电池要进行必要的充电.充电可分为浮充和均充.无论采用何种方法,其关键是要减少在充电过程中的电池失水现象,保持电解液浓度不变,防止电池因过充而出现胀裂的危险.
1、 电池的浮充
在通信电源系统中,为了确保直流电源不间断供电,通常都采用开关电源(或其他整流设备)与电池组并联浮充供电的方式.VRLA电池对环境温度敏感,浮充电压的选择正确与否直接影响着电池的使用寿命和可靠性,在使用过程中,维护人员应严格按照电池使用环境的变化及时调整浮充电压.当环境温度为25℃时,标准型单体阀控铅酸蓄电池的浮充电压通常设置为2.25V,允许变化范围2.23-2.27V.低压型单体阀控铅酸蓄电池的浮充电压应设置为2.20V,允许变化范围为2.19-2.21V.标准型VRLA电池充电特性曲线如图1所示.
浮充电压设置过低时,VRLA电池长期处于欠充电状态,极板深处的活性物质不能参与化学反应,因而在活性物质与栅板之间形成高电阻层,使电池内阻增大,容量下降.
图1 VRLA电池充电特性曲线
浮充电压设置过高时,电池将长期处于过充状态,使电池内产生的气体量增加,安全阀经常处于开阀状态,从而造成电池严重失水,电解液浓度增大,电池内部腐蚀加快,导致电池容量失效.
在浮充状态下,为了保证阀控电池既不过充电,也不欠充电,除设置合适的浮充电压外,还必须随环境温度的变化适时调整浮充电压,浮充电压的温度系数约为-3mv/℃,也就是说温度每升高1℃,单体电池的浮充电压应当下降3mv.对于不同环境温度下的浮充电压,可以采用VRLA电池的温度补偿曲线进行选择,VRLA电池温度补偿曲线如图2所示.环境温度升高后,浮充电流会增大,板栅腐蚀加速,产生氢气,电位下降,电池内部将发生电解反应,温度越高,电解液中水分蒸发得越快.通常温度每升高10℃水分蒸发损失约增加一倍,水分减少后,电池的容量下降,寿命也随之减短.
图2 VRLA电池的温度补偿曲线
在微波干线无人值守站,由于环境条件的限制,往往在装蓄电池的房间内室温不好控制,有时温度可达40℃,在这样的条件下,即使浮充电压设置准确,VRLA电池的寿命也很短,因此,为了延长阀控电池的寿命,在建设无人值守微波站及其他无人站的同时应考虑
将VRLA电池安装在有空调设备的房间内.在安装电池时应适当考虑电池单体间的空隙,柜架易采用开放型的,以免影响散热.
2均衡充电
VRLA电池组深度放电或长期浮充供电时,单体电池的电压和容量都可能出现不平衡现象.如:充电电压长期偏低,组中电压均匀一致性差,端电压偏差较大,电池放电后在充电,电池组容量明显不足等情况下,需要对电池组进行均衡充电.《电信电源维护规程》规定,阀控铅酸蓄电池遇到下列情况之一时,应进行均衡充电:
(1) 两只以上单体电池的浮充电压低于2.18V;
(2) 放电深度超过20%(既放出的电量超过额定容量的20%;
(3) 放置不用的时间超过三个月;
(4) 全浮充时间超过三个月.
均衡充电时,通常采用恒压限流充电法.环境温度为25℃时,单体VRLA电池均衡充电电压应设置在2.35V,充电电流应小于0.25C10A.C10为蓄电池10小时率放电容量,对额定容量为1000AH的蓄电池来说,均衡充电电流应小于0.25*A.当环境温度变化时,均衡充电电压应随之改变.通常环境温度每升高1℃,单体电池的均衡充电电压应下降3mv,均充电压的选定应按温度补偿曲线选择,如图1所示.在实际应用中,平常不需要均衡充电,一般要经过三个月到半年才进行一次均衡充电,因此均衡充电电压的设置对电池寿命的影响不太严重,但是均衡充电结束后,必须立即转入浮充状态,否则,将会过充电而影响电池的寿命.近几年来由于采用开关电源与VRLA电池浮充供电方式,开关电源的监控单元能够根据维护人员的设置自动地进行均衡——浮充的转换,这就要求维护人员根据所维护的设备情况,适当地设置均衡充电时间及均衡充电的周期,设置的均衡充电电压改变时,均衡充电时间应相应改变.
在实际应用过程中,若均衡充电时间过短,则蓄电池充不足电;若均衡充电时间设置过长,蓄电池将过充电.为了延长电池使用寿命,必须根据均衡充电电压和电流精确地设置均衡充电时间.这就要求维护人员根据具体设备及运行情况摸索出适当的数据,以满足电池运行的需要.
三、 落后电池的处理
在浮充运行下的VRLA蓄电池组中,当出现二只或二只
以上电池电压偏低(小于2.18V/只)时,通常按均充过程充电,若仍不能提高端电压,要进行30%——40%容量的深度放电,在进行充电.此种方法在电池的运行中弊大于利.因为均充电压较高,对于正常的电池来说无疑是进行了过充电,使正常的电池失水加重,电解液浓度增高,开路电压升高,从而使电池组产生一种新的电压不均匀.笔者认为采用传统的处理落后电池的方法应该是一种较理想的方法.传统处理落后电池的方法是在不影响电路运行的情况下,用一单独的充电机和放电器对落后电池进行充放电,来恢复提高落后电池.如图3所示.充电机对单只电池充电,采用2.35V恒压充电,充电时间根据落后电池情况而定,一般充一至二天即可,充电过程中若电池温度升高应适当减小充电时间.若经过充电后电池端电压还不能升至正常电压值,则断开充电机,接上可调放电器(一般用热电阻丝放电器),采用10h率电流放电,放出容量的30%——40%,再次充电时,先以10h率电流恒流充电,等电压上升至2.35V时,在以此电压进行恒压充电,直至充满为止.
图3:
+ 负载 -
+&& 整流设备&&&&&&-
+&&&&- ……… +&&&& - ……… +&&&&-
电池组
+充电机-&&+放电器-
此种方法由于是单独对一只电池进行处理,电池组的端电压变化很小,不足以影响向负载供电.
经过上述处理后,若落后电池仍不能恢复正常,就要考虑更换落后电池,在更换落后电池过程中,应注意要更换同一厂家、同一型号的电池,以便与原来的电池在性能及指标等方面一致,使全组电池运行不受影响.
四、 维护中应注意的事项
阀控铅酸蓄电池由于其免测电解液密度,不需添加蒸馏水,能随意放置等优点,近几年来,在干线微波无人值守站,市话通信局及远郊局站等通信领域广泛应用.基于其免维护的特有特点,易使维护人员产生麻痹思想,为了更好地进行电池维护与管理,延长电池的使用寿命,笔者认为应就以下几点引起维护人员的注意.
1、 浮充电压的设置要准确,应根据季节及环境温度的变化适当地调整其浮充电压.
2、 及时掌握电池的运行情况,发现落后电池及时进行处理,以免影响整组电池的运行.
3、 根据电池的运行情况适当地设置均充电压及均充的周期、时间等.
4、 经常检查电池的端电压是否平衡,连接是否松动,有无腐蚀现象,电池壳体有无渗漏和变形,极板及安全阀周围是否有酸雾、酸液逸出.
5、 在进行充放电及容量实验时,及时掌握电池的充放电曲线,分析其性能,发现问题及时处理.
6、 免维护电池虽然减少了维护人员的工作量,但且不可掉以轻心,应当按照《电信电源维护规程》及电池说明书的要求,认真仔细地维护好电池.
7、 阀控铅酸蓄电池循环充放电时,为了延长电池寿命,应当尽量避免深度放电.过放电越严重,下次充电时,落后电池越不容易恢复,为了避免过放电,必须根据放电速率的不同,精确设定电池的放电终止电压.
8、 阀控铅酸蓄电池对环境温度较敏感,有条件的局站应把此电池安装在有空调设备的机房内,对无空调设备的电池室,应注意环境温度的变化对阀控铅酸蓄电池的影响,适时地调整电池的运行电压.
综上所述,VRLA电池是近几年来使用的新产品,独特的设计及独有的优点,使其发展迅速,前景广阔,随着电池工业技术及手段的逐步完善提高,阀控铅酸蓄电池必将取代老式电池成为通信领域的一只生力军.作为电源维护人员应努力学习新技术,不断适应新环境,从而提高通信电源的维护水平,为我国通信现代化贡献力量.
河北衡水微波局
韩金明
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关于阀控式密封铅酸蓄电池的几个问题
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就是1节电池上面有4个接线柱，
是不是又分为2节小的啊
并联时增加它的容量
串联式增加电压？？？？
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还有就是这样的104节电池串联后
如何用万用表找出那一节是坏的
如何知道任意一节的电压啊
我也是新人 我想一节电池有 4个接线柱
， 电池 一边就是
只有正负 两个 接线柱 ，要是有4个 估计 里面有两个蓄电池 ，你要把他们串联
当然正负极 别搞错。 知道到电压的话 你要么断开串联 用量 ， 不断开的话 不知道行不行，钳形表我只用过几次测了 电流 ，忘记能不能测电压了，我想应该行的。
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