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在直流供電系統(tǒng)中,后備蓄電池組是整個通信供電系統(tǒng)的最后一道供電保障防線,又是電源維護工作的重點與難點,在通信設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)部結構的復雜性及不可預見性;其次是蓄電池組受環(huán)境溫度、溫度補償、浮充電壓、充電電流和電池的深淺放電等諸多因素的影響。到目前為止,除了對蓄電池容量放電實驗外,很難對蓄電池組性能進行全面定性、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)絡的供電安全,必須根據(jù)閥控密封鉛酸(VRLA)蓄電池的特點及科學有效的維護,確保通信設備直流供電安全、穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保。
1 VRLA蓄電池的結構和特點
(1)VRLA蓄電池的結構
VRLA蓄電池的基本結構是由正負極板、超細玻璃纖維隔膜、電解液、安全閥、導電端子以及殼蓋、殼體組成,如圖1所示。正負極板是電化學反應的區(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,負極板有效成分為海綿狀鉛。隔板為孔率在93%以上超細玻璃纖維組成。安全閥是一種排氣裝置,釋放多余的氣體來保持電池的氣密性和液密性,并保持電池內(nèi)部壓力在最佳的安全范圍內(nèi)。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等樹脂材料構成。
(2)VRLA蓄電池的特點
VRLA蓄電池在充電過程中,負極反應近似為還原反應,所以負極也稱為陰極。VRLA蓄電池電池負極活性物質(zhì)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(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。由于VRLA蓄電池具有獨特的內(nèi)部設計結構,保證了電池內(nèi)部氧氣循環(huán)復合的有效建立。在傳統(tǒng)消氫和防酸隔爆鉛酸蓄電池的基礎上進行了改進,已成為一種新型的換代產(chǎn)品,并廣泛地應用于通信行業(yè)。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(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,在標準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(huán)境污染小,但運行時對環(huán)境溫度和浮充電壓要求較嚴;沒有記憶效應;比能量較高,具有大電流放電能力。
2 VRLA蓄電池的充、放電性能
VRLA蓄電池的充電可分為浮充式、恒壓限流式和遞增電壓式三種,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,應采用恒壓限流式或遞增電壓式充電。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,使蓄電池壽命縮短。所以浮充電壓必須隨溫度的變化進行相應補償,標準溫度為25℃時,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(huán)境溫度較好,電池溫度補償電壓應設定每度補償1mV為佳。
VRLA蓄電池放電時,可分為放電時間率和放電電流率兩種放電規(guī)則,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10h電流放電率為標準,即蓄電池在標準溫度25℃時,按10小時率電流放電到電池端電壓為1.8V/只,電池所能達到的容量為電池的額定容量。
3 影響VRLA蓄電池的重要因素
(1)溫度對VRLA蓄電池的影響
VRLA蓄電池在浮充狀態(tài)下,電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體通過氧復合反應被負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)境溫度偏離標準溫度而升高時,將使電池水分子過度損失,提高了電解液濃度,從而加速合金腐蝕速度。若長期處于這一環(huán)境中,蓄電池正、負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、負極板腐蝕劇增,嚴重地影響電極反應速度,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。所以要求電池室標準溫度保持在20～25℃,若環(huán)境溫度高于標準溫度10℃,則電池壽命將降低一半。
(2)浮充電壓對VRLA蓄電池的影響
由于環(huán)境溫度變化,將引起參加反應的離子數(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,從而導致浮充電壓隨之變化。VRLA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)與板柵結合力變差,甚至脫落。這樣,影響正極活性物質(zhì)的使用壽命,使電池的容量下降,而且使氣閥開啟次數(shù)增加,蓄電池內(nèi)部水分喪失,導致蓄電池容量下降。同時由于VRLA蓄電池結構上的密封性,又無游離電液,導致其散熱條件比普通電池的散熱條件要差。因而VRLA蓄電池對環(huán)境溫度變化引起的電池過充電更為嚴重。
若VRLA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(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為有效的活性物質(zhì),進而大大減少了蓄電池的實際容量,從而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,通信設備供電將中斷,后果不堪設想。
(3) 浮充電流對VRLA蓄電池的影響
由于VRLA蓄電池在浮充工作時,其負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,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,所以開關電源監(jiān)控模塊對電池組必須按0.1C10設定浮充限流值。
4 VRLA蓄電池安裝時應該注意的事項
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(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,個別電池會進一步擴展成落后電池甚至出現(xiàn)反極現(xiàn)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,并做好蓄電池測試紀錄。此后應對其進行補充充電,在2.35V的補充充電電壓下充電24h、2.40V充電12h,充電后期充電電流小于蓄電池10小時率的千分之三,測量單體蓄電池電壓并紀錄,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后,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。
蓄電池按10小時率放電時,如果溫度不是25℃,則應將實際測量的容量按下式換算成25℃時的容量
式中,t—放電時的環(huán)境溫度;
K—溫度系數(shù):
10小時率放電時,K=0.006/℃
3小時率放電時,K=0.008/℃
1小時率放電時,K=0.01/℃
Cr—試驗溫度下的電池容量。
對蓄電池進行充電。若到放電終止時,電池組放出的容量根據(jù)環(huán)境溫度進行核算沒有達到所規(guī)定的額定容量,電池組的出廠容量可能存在問題,應及時聯(lián)系相關廠家前來處理。
對蓄電池進行充電時,開關電源浮充電壓、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置正確后,對蓄電池按10小時率的電流模式進行穩(wěn)壓限流充電,限流值取0.1C10,充電時每兩小時對電池總電壓、總充電電流和單體電池電壓進行測量并記錄,充入的電量應大于放出電量的1.2倍以上,待蓄電池充電電流小于電池0.01C(即10A)左右或充電電流3小時不變時,證明蓄電池電量已經(jīng)充滿,此時電池組可以進入供電系統(tǒng)運行。
5 VRLA蓄電池工作的環(huán)境及其溫度補償
如上所述,溫度和浮充電壓的變化將給VRLA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。為解決這一關鍵性問題,必須密切關注VRLA蓄電池的溫度補償。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(shù)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(tài),造成不必要的損失。
VRLA蓄電池應工作在適宜的環(huán)境溫度下,環(huán)境溫度對VRLA蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內(nèi)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(huán)境溫度在20～25℃之間,蓄電池的溫度補償應該設定為1mV為佳;而對于環(huán)境較差的移動基站和接入網(wǎng)的單體蓄電池溫度補償應該設定為每度補償3mV;對于樞紐樓和數(shù)據(jù)中心大型UPS蓄電池組,由于UPS的穩(wěn)壓精度為±1%,電壓波動不大,不必加溫度補償功能?？傊?VRLA蓄電池的最佳工作環(huán)境溫度為20～25℃之間。
開關電源監(jiān)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單體電池上。當啟動電池溫度補償功能之后,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)
式中,Utc-經(jīng)溫度補償后的浮充或均充電壓;
Un-未經(jīng)補償?shù)碾妷?即開關電源設置的浮充
或均充電壓;
TC-在監(jiān)控模塊前面板上設置的補償系數(shù),單
位:mV/℃;
N-每組電池的只數(shù),對于48V系統(tǒng)為24節(jié);
T-溫度傳感器指示的溫度(單位:℃)。溫度補償功能的溫度有效范圍是:10～35℃。
監(jiān)控模塊的面板上有“設定系數(shù)”按鍵,按設定系數(shù)按鍵后,監(jiān)控模塊上的字母數(shù)字顯示器將顯示當前的補償系數(shù),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(shù)的范圍在0.1～5mV/℃。
當監(jiān)控模塊檢測到蓄電池的溫度與設定的溫度有差異時,監(jiān)控模塊能夠根據(jù)上述方程式設定的反比例關系對輸出電壓進行調(diào)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,根據(jù)環(huán)境溫度對蓄電池電壓進行補償是最簡單有效的方法,也是提高蓄電池使用年限,保障供電安全的最佳選擇。
6 VRLA蓄電池的核對性放電試驗和容量放電試驗
(1)VRLA蓄電池的核對性放電試驗
VRLA蓄電池端電壓的測量不能只在浮充狀態(tài),還應在放電狀態(tài)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(shù)。浮充狀態(tài)下進行電池端電壓測量時,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(shù)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組在線進行一次帶載核對性放電試驗。即在直流供電系統(tǒng)中,關掉開關電源交流輸入,讓蓄電池對通信設備供電,蓄電池組放電前后要利用電池組監(jiān)控截圖兩組的浮充電壓、單體電池電壓、溫度、放電電流、放電時間,放出額定容量的30%～40%為止。放電結束后,要對蓄電池充電,充入電量應是放出電量的1.2倍。根據(jù)測試的數(shù)據(jù)截圖放電曲線,留作以后再次測試時比較,并利用電池監(jiān)控系統(tǒng)對蓄電池組進行檢測打印存檔。
同時用內(nèi)阻測試儀對每個單體電池的內(nèi)阻和連接條的壓降測試。檢查蓄電池單體連接條接觸情況,對蓄電池連接條壓降偏大的、有松動的進行緊固。測試方法為蓄電池按1小時率電流放電時,兩只電池之間的連接電壓降,在蓄電池的極柱根部測量時,其電壓值應小于10mV。
(2 )VRLA蓄電池的容量放電試驗
目前各通信電源供電系統(tǒng)中,開關電源與蓄電池為并聯(lián)浮充供電方式。根據(jù)維護規(guī)程,每三年對蓄電池組進行一次容量試驗,VRLA蓄電池使用6年后,每年進行一次容量試驗,放出容量的80%以上。在這種情況下,蓄電池組只能帶實際負載進行容量試驗。為了確保蓄電池組在帶實際負載放電情況下,直流供電系統(tǒng)安全可靠的供電,首先對柴油發(fā)電機組進行檢查,確保柴油發(fā)電機組供電正常。然后針對各直流供電系統(tǒng)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小時率放電電流為0.25C10、5小時率放電電流為0.168C10、10小時率放電電流為0.1C10,最好按10小時率進行蓄電池放電容量試驗。維護規(guī)程規(guī)定-48V直流供電電壓為-40～-57V,供電系統(tǒng)全程壓降不大于3.2V。所以蓄電池在線容量試驗時,根據(jù)環(huán)境溫度估算出蓄電池組的放電時間和放出的實際容量。
(3)VRLA電池組單組離線式容量試驗
如圖2所示的電池組單組離線式容量試驗,其測試數(shù)據(jù)準確、電池組實際容量計算方便、便于了解電池組的實際容量和電池組續(xù)航能力。但當該供電系統(tǒng)只剩下一組電池后備,系統(tǒng)備用電池組供電時間明顯縮短,且不清楚在線電池組是否存在質(zhì)量問題,尤其使用6年以上的電池組,一旦市電中斷,該電池組對通信設備放電保障風險系數(shù)增大。
所以用此種方法對電池組進行容量試驗時,要求柴油發(fā)電機組必須處于最佳狀況,以確保發(fā)電機組、開關電源等設備正常運行。
放電結束后的電池組充滿電后再并入直流供電系統(tǒng),此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關電源對并入的電池組進行大電流充電,產(chǎn)生火花,易發(fā)生安全事故。為了解決打火花問題,必須調(diào)整開關電源輸出電壓與充滿電的電池組電壓相等后,并入該直流供電系統(tǒng)中。該放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極保險,尤其是脫離電池組負極保險時需要特別小心并做好絕緣處理,操作不當將引起負極短路,造成系統(tǒng)供電中斷和人身安全事故的發(fā)生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調(diào)的制冷時間,影響機房設備運行環(huán)境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發(fā)通信供電設備故障。
(4) VRLA兩組全在線容量實驗
兩組電池全在線容量試驗原理圖如圖3所示。蓄電池10小時率放電最低單體電池電壓為1.8V,那么24節(jié)蓄電池的總電壓為24×1.8=43.2(V),加上-48V供電系統(tǒng)的全程壓降不大于3.2V,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46.4V。此時必須調(diào)低開關電源監(jiān)控模塊輸出電壓為46.4V做后備電源,還要人工控制開關模塊的輸出電壓為47.2V的方法(開關電源整流模塊浮充電壓必須大于監(jiān)控模塊的電壓0.6V以上),同時調(diào)整智能負載柜的放電終止電壓46.4V和放電時間,進行多重保護,并利用動環(huán)監(jiān)控對蓄電池監(jiān)測數(shù)據(jù)打印存檔,同時維護人員在現(xiàn)場監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)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(tǒng)供電安全、穩(wěn)定、可靠。
其操作方法為調(diào)整開關電源直流輸出電壓為46.4V,使電池組直接對實際負載進行放電至開關電源直流輸出電壓保護設置值。由于電池組放電電流大,應按電源維護規(guī)程考慮48V供電范圍40～57V的最低供電低壓門限、電池組至設備供電回路全程壓降3.2V及電池單體放電最低1.8V的要求考慮。為了保證供電系統(tǒng)安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預期效果,若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質(zhì)量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發(fā)現(xiàn),此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數(shù)更大。同時由于放電深度有限,對電池組的容量能力測試的目的無法達到,關鍵是在全容量放電的實踐中會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來。這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發(fā)現(xiàn),此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法檢測除此時間以外還能放電多長時間。
同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據(jù)自身情況自然分攤系統(tǒng)的負載電流,落后電池組內(nèi)阻大,放電電流小,而正常電池組內(nèi)阻小,放電電流大,這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到電池組放電性能質(zhì)量檢測目的。
綜上所述,由于動力維護規(guī)程要求必須定期對電池組進行容量試驗,上述兩種容量測試方法,各有優(yōu)點又存在著弊端。離線實驗方法雖然可以達到電池組容量試驗和了解電池組的續(xù)航能力,但由于高層機房的電池組需要容量試驗時,放電和充電設備搬運工作量太大。而在線式放電方法雖然工作量較小,但人為因素造成的供電系統(tǒng)安全系數(shù)小,潛在的安全隱患多,很難準確的達到電池組容量試驗的目的。
(5)VRLA單組電池全在線式容量實驗
在直流供電系統(tǒng)兩組后備蓄電池中取一組,該電池組通過在線串接“全在線放電智能設備”提升在線供電電壓,使被測電池組以自動穩(wěn)流或恒功率對負載設備進行供電,從而實現(xiàn)被測電池組的安全節(jié)能。全在線單組電池充放的連線圖如圖4所示。
全在線充、放電過程:被測電池組的正極與全在線(充)放電設備連接,不需要調(diào)整開關電源的浮充電壓值,使被測電池組所在支路的電壓略高出開關電源輸出或另一組電池的浮充電壓,這樣使該電池組對實際負載進行放電,放電過程中被測電池組電壓隨著放電時間而逐漸下降,通過全在線(充)放電設備進行自動電壓補償調(diào)整,保證被測電池組始終保持恒定電流或恒定的功率進行放電,當電池組放電終止,即電壓、容量、時間和單體電池電壓達到預期所設置的放電門限值時,放電試驗結束,自動轉(zhuǎn)入對被測電池組的全在線充電恢復過程,以消除兩組電池之間存在的電壓差,并引導在線開關電源輸出,經(jīng)過充電、等電位控制保護電路自動對被測放電后的電池組進行限流充電,自動完成在線等電位連接,恢復系統(tǒng)的正常連接后,全在線充、放電設備退出,結束蓄電池組充電,恢復等電位連接過程。實現(xiàn)了該電池組在線充、放電試驗的目的和了解該電池組的實際容量。
全在線充、放電設備連接電池組時,拆、接線只在電池組正極,無須拆電池組負極,只在負極接一根放電設備的工作電源線,操作過程不存在短路危險,充、放電全部在線自動運行;充、放電電流保持恒定;測試記錄自動進行;被測電池組按0.1C10直接對負載放電和對電池組充電;無須看守,大大減輕工作強度,提高工作效率。
(6) VRLA電池組在某電力機房全在線式單組電池放電充電實驗的具體實施方法
圖5和圖6分別給出了全在線式單組電池放電和充電原理圖。圖7為某通信機房兩組-48V直流供電系統(tǒng)3000Ah電池的現(xiàn)場。該機房每組用全在線設備單獨對負載放電試驗進行具體操作。首先將6個*監(jiān)測模塊連接到該組電池各單體上(每個*監(jiān)測模塊可以監(jiān)測4只單體電池電壓),全在線設備控制系統(tǒng)上設定4個放電截止門限:單體電池截止電壓門限1.8V;電池組截止電壓門限43.2V;放電容量門限3000Ah;放電時間門限10h(上述任一門限達到,放電都將停止)。設定放電電流為300A,核對所有設置參數(shù)正確后進行放電。用直流鉗形表檢測該組電池的放電電流由0A逐步上升到300A,保持300A恒定,該組電池電壓如平常放電一樣逐步下降,串接全在線設備的電壓逐步上升,整個放電支路在線電壓保持在比54V的系統(tǒng)浮充電壓高0.3～0.6V即54.4V以上。檢測另一電池組沒有放電,仍然保持浮充54V工作狀態(tài)。
此時開關電源的輸出電壓保持在54V,而開關電源模塊輸出電流總和下降了300A。由于放電方式是對實際負載放電,放電過程中全在線設備沒有任何發(fā)熱現(xiàn)象,安全可靠。當放電時間(10h)、放出容量(3000Ah)、單體電池電壓(1.8V)、電池組電壓(43.2V)達到任何一個設定的參數(shù)門限值時,全在線設備停止放電,自動轉(zhuǎn)入充電程序,直到兩組電池等電位后充電結束,拆下全在線充、放電設備,供電系統(tǒng)運行正常。
7 VRLA蓄電池浮充電壓和充電限流的設定
VRLA蓄電池目前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,工作在該恒定電壓下,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(huán)的需要,保證短時間內(nèi)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(tài),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(shù)值和開關電源模塊個數(shù),以達到雙重浮充限流安全系數(shù),以確保蓄電池運行在最佳狀態(tài)下,延長蓄電池使用年限,節(jié)約維護投資成本。
具體操作方法:樞紐樓為有人值守機房,兩路市電引入,一臺柴油發(fā)電機組為備用電源,事故停電極少。比如:直流供電系統(tǒng)負載電流為590A,VRLA蓄電池3000Ah兩組,開關整流模塊100A配置為15塊,環(huán)境溫度保持在23～25℃。由于市電停電后,可以在15min內(nèi)起動油機發(fā)電,為了使開關電源工作在最佳效率狀態(tài),同時為了節(jié)約電能,對開關電源監(jiān)控模塊充電限流設置為0.1C10,即每組蓄電池充電電流為300A,開關整流模塊按N+2配置開啟13塊，使每塊工作在額定功率45%以上，開關整流模塊運行的效率在90%以上，以節(jié)約電能。
8 VRLA蓄電池的安裝維護注意事項
(1)VRLA蓄電池的安裝運行環(huán)境要求
安裝該蓄電池的機房應配有通風換氣和空調(diào)裝置,溫度不宜超過28℃,建議環(huán)境溫度保持在20～25℃。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。
(2)VRLA蓄電池維護管理注意事項
不同廠家、不同規(guī)格、不同型號和使用年限不同的蓄電池禁止在同一直流供電系統(tǒng)中使用,新舊程度不同的蓄電池不應在同一直流供電系統(tǒng)中混用。如具備動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng),應通過動力及環(huán)境集中監(jiān)控系統(tǒng)對電池組的總電壓、電流、電池單體電壓及溫度進行監(jiān)測,并定期對單體電池內(nèi)阻和連接條進行檢測,發(fā)現(xiàn)問題及時處理。同時通過電池組監(jiān)測裝置了解電池充放電曲線及性能,發(fā)現(xiàn)故障及時處理。
(3)VRLA蓄電池經(jīng)常檢查的項目
VRLA蓄電池應經(jīng)常檢查極柱、連接條是否清潔;有否損傷、變形、裂紋、污跡或腐蝕現(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。根據(jù)廠家提供的技術參數(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。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(tǒng)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準確(基站和接入網(wǎng)開關電源的一、二次下電功能)。
(4)VRLA蓄電池均衡充電的注意事項
①VRLA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,應進行均衡充電,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;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,按廠家產(chǎn)品技術說明書要求為準,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55～56.4V為最佳,均衡充電時間一般不大于10h。
②VRLA蓄電池經(jīng)過浮充、均充電工作三個月后,用四位半數(shù)字萬用表在電池極柱根部測其每組電池中各單體電池的端電壓,每只電池端電壓之間的最大差值應小于100mV,若大于100mV應進行一次均衡充電。
③VRLA蓄電池均衡充電終止的判斷依據(jù)
達到下述三個條件之一者,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;充電后期電流連續(xù)3h不變化。
(5)VRLA蓄電池核對性放電和容量試驗
①VRLA蓄電池每年在線做一次核對性放電試驗,放出額定容量的30%～40%,對于2V單體電池,每三年應在線做一次容量試驗。使用6年后應每年一次。蓄電池放電期間,應定時測量供電系統(tǒng)電壓和單體蓄電池端電壓及單組放電電流,并利用蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)對蓄電池進行記錄、分析并打印存檔。對于核對性放電試驗,根據(jù)溫度放出額定容量的30%～40%。對于容量試驗,根據(jù)溫度放出容量的80%以上。電池組中任意單體達到放電終止電壓(1.8V)時停止放電。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。
若兩組全在線電池組容量試驗,開關電源設定在46.4V工作狀態(tài)下運行,已確保蓄電池在線核對性放電和容量試驗情況下,直流供電系統(tǒng)供電安全可靠。
(6) VRLA蓄電池浮充運行標準
VRLA蓄電池平時處于浮充狀態(tài),蓄電池的浮充電壓嚴格按照廠家說明書要求設置。一般蓄電池的浮充電壓為2.23～2.25V(25℃,每2V單體),溫度補償U=Ua(25℃)+(25-t)×0.003(t為環(huán)境溫度)。
浮充時全組各電池端電壓的差值不大于100mV,測試方法蓄電池經(jīng)過浮充運行三個月后,用四位半數(shù)字萬用表在電池極柱根部測其每組電池中各單體電池的端電壓,每只電池端電壓之間的最大差值應小于100mV。每月測量蓄電池浮充電壓、浮充電流和單體電池的端電壓。如果廠家技術說明書有特殊的說明,以說明書為準。
9 結束語
VRLA蓄電池作為通信后備動力電池和儲能電池廣泛應用于各個領域,了解VRLA蓄電池的結構、特點、充放電性能以及影響VRLA蓄電池性能指標的重要因素,對蓄電池的維護管理是非常重要的。充分做好對VRLA蓄電池的維護,可延長使用壽命,節(jié)約能源,降低維護成本和風險,同時更直觀地了解VRLA電池組的續(xù)航能力,為市電停電后電池組放電時長和發(fā)電機組調(diào)度提供依據(jù)。
作者簡介
武亞波(1963-),男,本科學歷,工程師,現(xiàn)為聯(lián)通集團廊坊市分公司網(wǎng)絡維護中心電源主管?！禪PS應用》雜志編委。
陳永輝,聯(lián)通集團廊坊市分公司電源主管。
編輯：Harris
關鍵詞：ups電源參數(shù)http://m.mygoldentreasures.com/list-3-1.html