蓄电池的安装与维护(UPS同行必学).ppt

上海西恩迪蓄电池有限公司 蓄电池的安装与维护,May 13, 2019,2,一、电池的名词术语 二、阀控铅酸蓄电池基本性能 三、影响蓄电池性能的几大因素 四、定期维护和检修,May 13, 2019,3,铅酸蓄电池：正负极板材料主要采用金属铅，介质采用硫酸H2SO4的蓄电池 阀控式铅酸电池：正常使用时，电池保持气密和液密状态，当内部气压超过预定值时，安全阀自动开启，释放气体；当内部气压降低后安全阀自动闭合，同时防止外部气体进入蓄电池内部，使其密封。蓄电池在使用寿命期间，正常使用情况下无需补充添加电解液。 AGM 玻璃棉吸附电池：正负之间的隔板采用玻璃棉，既起到防止正负极板的短路的作用，又起到固定硫酸的作用，使电池内部没有游离的硫酸。 GEL 胶体电池：在硫酸中加入一种添加剂，使硫酸处于胶体状态。 安全阀的动作：为了防止阀控电池内压异常升高损坏电池槽而设定开阀压力。为了防止外部气体自安全阀侵入，影响电池循环寿命，而产生闭阀压力。开阀压力为10-49kPa, 闭阀压力为1-10kPa;,11 电池的名词术语,May 13, 2019,4,初充电：新的蓄电池在交付使用前，为完全达到荷电状态所进行的第一次充电，称为初充电。初充电通常采用定电流、定电压两阶段充电方式，当充电电流为1-2mA/AH 、2-3h稳定不变时，则认为充电终了。初充电的工作程序应参照制造厂家说明书来进行； 均衡充电：为补偿蓄电池在使用过程中产生的电压不均衡现象，使其恢复到规定范围内而进行的充电，称为均衡充电。阀控电池的均充电压为2.35-2.47V，均衡充电电流为0.1C10（C10的意义是电池组以10小时率电流放电，放电终压为1.8V时，电池所能放出的容量；电池的容量放电时间放电电流）。 浮充电：在充电装置的直流输出端始终并接着蓄电池和负载，以恒压充电方式工作。正常运行时，充电装置在承担经常性负荷的同时向蓄电池补充充电，以补偿电池的自放电，使蓄电池组以满容量的状态处于备用。单体阀控电池的浮充电压2.2-2.3V,通常取2.25V.浮充电流为80mA/100Ah;,12 电池的名词术语,May 13, 2019,5,恒流限压充电：先以恒流方式进行充电，当蓄电池端电压上升到限压值时，充电装置自动转换为恒压充电，直到充电完毕。,13 电池的名词术语,May 13, 2019,6,恒流放电：蓄电池在放电过程中，放电电流值始终保持恒定不变，直到输出电压为规定的终止电压为止。 恒功率放电：在放电过程中，电池放电功率始终保持不变，直到输出电压为规定的终止电压为止。 最大放电电流：在电池外观无明显变形、导电部件不熔断的条件下，电池所能容忍的最大放电电流。我国有关规定：以30I10A放电3分钟，极柱不熔断、外观无异常。,14电池的名词术语,May 13, 2019,7,15 电池的名词术语,容量：通常用安时（Ah),或瓦时（Wh)表示，即放电电流的安培数乘以放电时间的乘积，或放电的瓦数放电乘以时间乘积。 标称容量： 有较为严格的规定：即在25的环境下，采用10小时率的电流进行放电，至终止电压为1.80V时放出的容量。 实际容量：在当时的环境下，放出的容量值。环境温度、放电电流均为实际值，没有经过任何修正。 容量试验：蓄电池组按规定的恒定电流进行充电，将蓄电池充满容量后，按规定的恒定电流进行放电，当其中一个蓄电池放至终止电压时为止。按以下公式进行容量计算： C=I*t（C是电池组容量，Ah；I是恒定放电电流A；t是放电时间h）,May 13, 2019,8,16 电池的名词术语,容量保持率：电池达到完全充电之后，静置数十天，由保存前后容量计算出的百分数。我国规定电池静置90天，不低于80%。 核对性放电：长期按浮充电方式运行的阀控电池，从每一只电池的端电压来判断电池的现有容量和内部是否失水和干裂是很难的，可靠的办法是通过核对性放电找出电池存在的问题，判断电池的容量。其方法是蓄电池组脱离运行，以规定的放电电流进行恒流放电。只要其中一个单体电池放到规定的终止电压，应该停止放电。 密封反应性能：在规定的试验条件下，电池在完全充电状态，每安时放出的气体量（ml）。密封反应效率不低于95%。,May 13, 2019,9,(1)标称电压：2伏；实际电压：2.15伏左右。 新电池的荷电状态可根据电池的开路电压测量来判断，新电池的开路电压应在充电后20下静置24小时测量。（此法不适用于旧电池）,21 阀控铅酸蓄电池基本性能,May 13, 2019,10,(2)V开2.15 V浮2.25 V均2.35 三者间0.1伏关系；说明充电电压与电池电压之间保持特定压差才能保证充电效果。 (3)V开C新 新电池容量与开路电压成正比。 (4)V开d液 电解液比重与开路电压成正比。 (5)DOD（放电深度）循环次数成反比。 放出电量越大，充放次数越少；国内较好指标：80DOD，循环次数约1000次。 (6)充电量/放电量，应大于1.2倍。 (7)d 液 电解液比重配置与温度成反比。,22 阀控铅酸蓄电池基本性能,May 13, 2019,11,(8)虽无记忆效应，但不能亏电。 Pb（负）PbO2（正）H2SO4 PbSO4H2O 以上反应中关键是由右至左的充电反应要得 到保证，且越完全越好。即：理论上充电越完全， 硫酸铅反应越彻底。可以认为：阀控密封铅酸蓄 电池 维护工作的重点，是如何保证蓄电池的充电 效果和建立并完善蓄电池行之有效的充电方法。 (9)单体电池充电电压2.40伏。 2.40伏为阀控电池体系的水解电位。国产蓄电池单体充电电压不要超过2.38伏（即48伏系统充电电压不要超过57伏）。,23 阀控铅酸蓄电池基本性能,May 13, 2019,12,电池容量与放电率的关系,24 阀控铅酸蓄电池基本性能,10小时率:1C10 5小时率: 0.85C10 3小时率 :0.75C10 1小时率: 0.55C10,May 13, 2019,13,电池容量与温度的关系,25 阀控铅酸蓄电池基本性能,10小时率：0.006/ 5小时率：0.007/ 3小时率： 0.008/ 1小时率：0.01/,May 13, 2019,14,电池容量、放电率、温度之间的关系 Ct=Ce*1+K(t-25) Ce-25度基准温度容量 t-放电时环境温度 K-温度系数（10h率K=0.006， 3h率K=0.008，1h率K=0.01）,26 阀控铅酸蓄电池基本性能,May 13, 2019,15,电池寿命与温度的关系,27 阀控铅酸蓄电池基本性能,根据Arrhenius 关系2 (T-25)/10 高于25C时每升高10C，系数双倍增长 超过30C后，寿命缩短系数严重上升 低于 25C时，系数无效,May 13, 2019,16,电池寿命与浮充电压的关系,28 阀控铅酸蓄电池基本性能,May 13, 2019,17,29 阀控铅酸蓄电池基本性能,125 100 75 50 25 0,浮充电压及温度与电池寿命的关系,May 13, 2019,18,三、影响蓄电池性能的几大因素,运输、储存及安装 工作环境温度、通风 用电环境放电频度和深度 充电电压、电流、时间的设定 维护,May 13, 2019,19,311 蓄电池的使用 仓储控制,1.应遵循FIFO（先进先出）原则 电池开路时，总是进行不可逆转的劣化，缩短工作寿命 2.因自放电而丧失25%容量时需对电池进行补充电，电池若降至很低的OCV，而不进行重新充电，最终必将导致不可逆转的容量损失。 3.刷新恒压充电 开路电池超过6各月或开路电压跌至12.48V。充电电压14.4V，充电时间16-24小时。 4.恢复恒压充电 如电池已自放电跌到12.12至12.42V之间，充电电压14.4V，充电时间48小时,May 13, 2019,20,312 与自放电有关的因素,影响电池自放电的几个因素： 1. 环境温度： 较高的温度导致电池较大的自放电。25时，自放电率约为3.5%，温度每升高10 ，自放电速度增加一倍 2. 存放时间：存放时间越长，自放电越大 3. 环境湿度：湿度越高，自放电越大 4. 电池设计： a. 板栅合金 b. 板栅厚度，板栅越薄，自放电越大 c. 电解液比重，比重越大，自放电越大,May 13, 2019,21,图一：自放电和环境温度关系,如图一所示：LIBERTY“AGM”阀控式铅酸蓄电池在仓储环境温度为25C时，每个月的自放电量约为3.5%，但如果环境温度每增加11.1C，自放电量将加倍。明显地，尽可能低的仓储环境温度会最大程度地延长电池的自放电时间。,313 与自放电有关的因素,May 13, 2019,22,314 电池间的间距及连接线的锁紧扭矩,在使用时，电池与电池之间至少保持1/2”的间距。以维持一定量的空气对流，减少热失控发生的可能性。 锁紧扭矩，过大的扭矩会损坏电池的端柱，过松则会导致接触电阻升高。,May 13, 2019,23,321 蓄电池工作环境,阀控式铅酸蓄电池尽管在极端的环境温度下也能工作，但其额定于77（25），理想的工作温度范围为70（27），之间。在较冷的温度环境下操作会减少预期的备份时间，在较暖和的环境温度下操作则会缩短电池的寿命并增加热失控的可能性,May 13, 2019,24,322 排气和通风,当电池在浮充状态下，有一小部分的电流作用于水的点街上，尽管LIBERTY电池的再复合能力达到95-99%，还是会产生极少量氢气的溢出。通常氢气在空气中累积达到4%时，遇明火产生爆炸。所以建议将氢气水平控制在2%以下,May 13, 2019,25,331 供电环境 - 浮充和均衡充电电压,建议的浮充电压为2.26-2.30VDC/单元格 25 (13.5-13.8V/电池)，并考虑温度补偿-温度补偿系数是每华氏度0.0028V/单元格(每摄氏度0.005V/单元格)。 建议的均衡充电电压为2.40至2.47 VDC/单元格25 (14.4-14.8V/电池),May 13, 2019,26,332 蓄电池的运行注意要点,正确选定浮充电压 系统浮充电压可允许最多的范围 在15 35环境温度中，可不加温度补偿措施 单体间浮充电压的偏差 充电电流:充电电流限制在0.10.2C10, 循环使用时，当环境温度高于35 时，最大允许电流为0.05C10 纹波电流: 浮充使用时5A/100Ah (额定容量)；半浮充式(缓冲式 , 开关式)时,允许瞬时可达到20 A/100Ah 放电电流：实际容量随放电电流而变化，应避免0.05C以下小电流放电 环境温度：实际容量随温度而变化 终止电压：不同的放电电流其终止电压也不同 放电深度：可以100%深度放电，未经制造厂商特殊允许，不得进行更深程度的放电 经部分放电或完全放电之后的电池必须立即充电,May 13, 2019,27,341 开路电压测试,开路电压试验 在服务的电池OCV小于11.5V或新电池OCV小于12V，应认为有短路。 OCV=电解液比重+0.84,May 13, 2019,28,342 充电电流接受试验,充电电流标准（25，且电池已充满时） 浮充电压为13.8V，应能接受0.75 1.75mA/AH的电流 故障判断 a.若电流大大高于预料（3-4倍），可能是电池存在短路单元格 b.若电流太小或实际上不存在，则可能为以下几种情况： 1. 可能电池里存在开路 2. 电池已经严重放电，电解液中硫酸几乎完全消耗 3. 搁置时间太长，未经补充电，极板上的硫酸盐不能恢复成活性物质,May 13, 2019,29,343浮充电压测试,LIBERTY电池的浮充电压：25，LIBERTY电池的浮充电压为13.5 13.8V 系统中个别电压低于13.3V，电池可能短路 系统中个别电池电压高于14.5V，电池可能有开路 电池系统浮充状态中，电压差的允许范围： 对于一组正在浮充的电池（12V），各个电池的浮充电压范围在13.1 14.2之间，属于正常,May 13, 2019,30,344容量试验,电池容量不足的几个原因： 容量试验前，电池未完全充满 测试时电池温度较低，故放电时间较短 电池容量确实不足 a. 自然老化，容量下降 b. 长时间浮充电压过低，电池长期处于欠充状态 c. 长时间搁置，未进行补充电，导致活性物质无法转换 d. 电池放电后，未及时进行补充电 c. 充电电压长期过高，导致电池失水,May 13, 2019,31,345 电池的使用寿命和影响因素,设计寿命，使用寿命，浮充寿命，循环寿命 电池的寿命一般是指在恒温环境条件下进行浮充状态运行的有效时间，并不是指实际使用寿命，由于使用的各种条件变化，均会影响电池的寿命。 影响因素 环境温度 充电电压与电流 放电的深度与频度 交流纹波电流 其他：密封失效、活性物质脱落等,May 13, 2019,32,346 同富液式电池相比，阀控式电池的独有故障,结构性故障： -极柱、栓、槽盖封合线处的漏液。 -大容量AGM电池水平式组装的极柱受力问题。 技术性故障： -钙合金的成份稳定性问题； -硫酸浓度提高必然带来寿命缩短和放电加速的问题。 -AGM电池负极汇流排暴露的腐蚀； -过放电而导致的AGM隔板枝晶短路； -AGM电池的干涸问题； -AGM电池的热失控问题； -浮充电压的均匀性较差给维护带来一定困难。 -由阴极再化合反应而导致的容量逐渐降低。,May 13, 2019,33,347 蓄电池的健康状况的判断,传统的电解液比重测量已无法进行. 浮充电压测量已失去其原有的意义,但过度偏离对于电池的健康状况有预示意义. 阻抗和电导的测量在寿命的后期对于发现故障电池有些意义. 唯一可信的判断方法是进行容量考核,在运行寿命后期,为确保系统运行安全,应定期进行容量考核.,免维护电池？,少维护电池！,阀控式铅酸蓄电池是否需要维护？,May 13, 2019,34,四、定期维护及检修指南,1、C&D阀控式铅酸蓄电池系统总说明 2、阀控式铅酸蓄电池安全问题 电气事故 化学事故 火警，爆炸和热事故 阀控式铅酸蓄电池的废弃 搬运事故 告诫 3、阀控式铅酸蓄电池定期维护准备 4、维护工具和设备要求,5、季度维护 6、半年维护 7、年度维护 8、两年维护 9、数据分析和纠正行动 10、环境与电池温度 11、电池目测检查 12、电池系统的浮充电压 13、电池系统接地故障 14、电池系统浮充电流与电压 15、阀控式铅酸蓄电池定期维护总结,May 13, 2019,35,411 C&D电池系统总说明,LIBERTY阀控式铅酸蓄电池采用了促进氧再复合反应的技术。其主要结果是最大程度地减少了电解液由于气体生成而造成的水损耗。无论是胶体或是AGM电池，电解液均被吸附在极板间的吸收式隔板内而不再流动。因此电池不再需要电解液的维护也就是没有必要，也无法对电池补充水，更不需要逐个地测量单元格的电解液比重。,May 13, 2019,36,412 电池的串联,这一电池系统通常是由一组2伏的单元格，或多个6V、10V或12V的电池串联成一个提供较高电压的系统。如图1：,如图1所示4只额定12V的电池可以串联成为一个额定48V电压(24个单元格)的系统。,May 13, 2019,37,413 电池的并联,如图2所示，两个各为48V，90AH容量的串联电池组能够并联成为一个提供180AH的48伏系统。,多列串联的电池可以并联成为一个容量等于各单列容量总和的总系统。如图2：,May 13, 2019,38,42 阀控式铅酸蓄电池的安全问题,阀控式铅酸蓄电池的维护和使用需要由熟悉铅酸蓄电池的人员实施，并且应注意人身和设备的安全。非专职人员必须远离电池以及维护活动。,May 13, 2019,39,421 电气安全,电池系统有电击和高短路电流的危险。维护阀控式铅酸蓄电池时必须注意下列告戒： 去除一切个人金属物件（如：手表，戒子等) 采用绝缘工具 穿戴全套眼镜和橡皮手套 注意电路极性 不要连接或断开带电电路 电池上面不可放置金属工具和物品 在金属电池架上搬动电池前，先用接地故障探测器检查电池是否被无意接地,May 13, 2019,40,422 电气安全,某些类型的阀控式铅酸蓄电池充电系统整流器可能没有采用隔离式变压器。这种情况下，在电池系统上进行维护和收集(测量)数据时必须特别小心。 有时阀控式铅酸蓄电池装在非常紧凑的机箱内。同样在这种情况下，在电池系统上进行维护和收集(测量)数据时必须特别小心。,May 13, 2019,41,皮肤如果接触了电解液，应立即用清水彻底地清洗，如果电解液进入眼睛必须用清水彻底冲洗10分钟，或用特殊的中和性洗眼液，并立即就医照料。 任何溅出的电解液须用“SpillKit”里的特殊溶液或以一磅重的苏打加一加仑的水混合成的溶液予以中和。,423 化学事故处理,May 13, 2019,42,阀控式铅酸蓄电池在过充电时可能溢出含氢的爆炸性混合气体。 电池附近不要吸烟或产生火星。 搬动电池之前先触碰一下接地的金属物件如金属机架，释放掉可能在人体可能带有的静电。 不要在密封容器里对电池充电，各电池之间要留0.5”(12.7mm)的间隔以利于对流冷却。,424 火警，爆炸和热事故,May 13, 2019,43,425 阀控式铅酸蓄电池的废弃和搬运,阀控式铅酸蓄电池不能随便遗弃，必须由专门的回收机构回收。 阀控式铅酸蓄电池在搬运时要小心轻放，以免损坏电池；同时也要注意以免砸伤自己。,May 13, 2019,44,切不可拆卸C&D阀控式铅酸蓄电池的排气阀或对电池进行加水。因为这很不安全并将导致保用失效。,426 告诫,告诫！,May 13, 2019,45,为了获得最佳的可靠性，推荐每季度检查一次电池系统。一般，定期维护须检查的项目有： .系统充电电压 .环境温度 .取样电池的温度 .电池间连接件的电阻和松紧度 .单只电池的浮充电压 .瞬间高放电率负载试验 .电池系统容量试验,431 定期维护的准备,May 13, 2019,46,尽管是可选的项目，仍建议对各只电池的电阻阻抗和电导率试验。 确认所有需要的维护工具、设备和安全装置齐全无缺和功能正常。 给电池组里所有电池都编号，以使对该电池的记录和数据分析具有针对性。,432 定期维护的准备,May 13, 2019,47,阀控式铅酸蓄电池的维护和检修至少需要下列工具和设备： 数字式电压表 绝缘套筒扳手 绝缘活络扳手 扭矩扳手，英寸-磅刻度 橡胶手套 防护面罩(整个脸部) 塑料围裙 便携式眼药水 Spill Kit C级灭火机,441 维护工具和设备要求,May 13, 2019,48,下列为根据实际维护类型而选用的设备： 数字式电压表毫欧表 电池电阻阻抗或电导测试装置 100安培瞬间负载测试装置 系统负载(如果在电池组上进行测试，采用直流负载。如果在UPS输出端上测试则选用交流负载)。,442 维护工具和设备要求,May 13, 2019,49,每季度必须完成下列检查项目： 保证电池机房清洁无碎屑，并且照明良好 保证所有安全实施无缺并功能正常 测量并记录电池机房室温 电池的目检项目如下： 清洁度 电池端柱是否损或有过热痕迹 电池槽和盖的损坏 过热痕迹,451 季度维护,May 13, 2019,50,测量和记录电池系统的直流浮充电压，此时也可选择测量和记录交流皱波电压 测量每一个电池端柱与接地间的直流电压以发现不正常的接地 测量和记录取样电池的温度 测量和记录每个电池的浮充电压 测量和记录系统均衡充电电压,452 季度维护,May 13, 2019,51,重复各项季度检查项目 随机地进行10秒高放电率试验(如：100安培)，以确认单个电池的功能正常 随机测量和记录各个电池的电阻/阻抗/电导，以描绘出一段时间后每个电池的趋势，并发现电池组中各个电池与标准相比是否有大的不同,46 半年维护,May 13, 2019,52,47 年度维护,重复各项季度检查项目 重新按照说明书所列的扭矩紧固电池间的连接电缆，如果已进行连接电阻测量并没有发现阻抗大于安装时的20%。这项检查可以省略,May 13, 2019,53,电池每两年必须进行一次工作负载或服务要求有关的电池定额之下的容量试验。最理想的是和原始安装时的验收结果相同。一旦发现电池已降至额定容量的85%，便必须进行每年的容量试验。,48 两年期维护,May 13, 2019,54,定期维护活动中累积的数据须记录在附表1所示的表格里。分析和纠正行动的决定必须由熟悉阀控式铅酸蓄电池及其应用与失效模式的人员作出。,49 数据分析和纠正行动,May 13, 2019,55,电池在较冷的温度环境下操作会减少预期的备份时间。 高出77 (25)每18 (10)，就会缩短电池50%的寿命。室温过高则必须采用适当的通风和空气调节机来纠正。 在超过122 (50)的温度下，不可对阀控式铅酸蓄电池充电，这会造成电池的热失控。,410 环境与电池温度,May 13, 2019,56,电池的清洁度和正确的电池间的间隔至为重要。电池盖上累积的污物尘埃和水分能形成导电体因而产生短路和接地故障。 当清洁电池时，电池应置于开路位置。用软布蘸小苏打水溶液清洁电池。不要用玻璃清洁剂或不明清洁剂和溶液清洁电池。某些石油基的清洁剂会损害电池塑料外壳，导致老化和龟裂。,4111 电池目测检查 电池清洁度,May 13, 2019,57,一旦发现电池槽/盖开裂或穿透，就应被更换。电池槽的开裂会使电解液从电池内漏出导致接地短路。 电池盖上的孔隙尽管不会导致电解液渗出，但仍会导致严重的处境。孔隙会导致电解液的干涸，并引起该单元电阻增大产生热量。 电池槽由于过热和热失控导致极度地膨胀和产生永久变形。热失控同样也会导致电解液干涸和极板失效。,4112 电池目测检查 电池槽盖的损坏,May 13, 2019,58,弯曲和损坏的端柱会产生高的连接电阻或在负载时熔断熔丝。端柱损坏的电池必须更换。 如果端柱上的保护油脂熔化并流淌到电池盖上，就说明连接处发热，并很可能是由于连接松动或高的连接电阻导致。,4113 电池目测检查 端柱,May 13, 2019,59,在77 (25)时，电解液密度1.280至1.300的阀控式铅酸蓄电池的推荐的浮充电压为电池单元格数乘以2.25至2.30V 遇到极端温度时，浮充电压应考虑温度补偿。温度补偿系数是每华氏度0.0028V/单元格(每摄氏度0.005V/单元格) 电池在较冷温度环境下工作时，可以增加其充电电压因而改进充电时间 如果电池由于多次频繁放电而产生欠充电状态，电池容量就会逐渐下降。这种情况可以采用延长的均衡充电(例如48至72小时)予以纠正,4121 电池系统的浮充电压,May 13, 2019,60,长时间过充电会导致浮充电流过大，正板栅因此会产生腐蚀，有限的电解液也会干涸。这种状况会加速电池的老化和失去电池容量 严重的过充电导致电池的热失控。这种情况下也需更换电池 在测量电池