通信用VRLA电池的技术与维护.ppt

一 VRLA电池在通信电源系统中的作用 后备电源 包括直流供电系统和UPS系统滤波调节系统电压 一 VRLA电池在通信电源系统中的作用 二 通信电源系统中所用铅酸蓄电池的类型 固定型防酸隔爆式铅酸蓄电池 GF电池 固定型阀控密封铅酸蓄电池 VRLA AGM 阴极吸收式 贫液式 GEL 胶体式德国阳光公司OPzV隆源双登富思特GFMJ 三 VRLA电池的工作原理 正极放电反应 反应1中等当量H 和电子分别来自电解质溶液和板栅界面 称为双注入过程 双注入过程 三 VRLA电池的工作原理 负极放电反应 电池内气体的产生 过充电正极板栅腐蚀自放电 四 VRLA电池的关键技术 氧复合原理 四 VRLA电池的关键技术 四 VRLA电池的关键技术 高孔隙率的AGM隔板 为O2的复合提供通道 电池极群的紧装配 预压缩技术装配压在40 6OKpa 高纯度的板栅合金 提高析氢过电位 开 闭压可靠的安全阀开阀压 10 49Kpa闭阀压 1 10Kpa 过量的负极活性物质正 负极板容量比1 1 1 1 2 恒压限流的充电方式 定量灌酸 贫液设计 GF电池的缺点 VRLA电池与防酸隔爆式 GF 电池的比较 流动电解液不密封充放电析出酸雾 污染环境及腐蚀设备需经常补加酸和水不能卧放占地面积大 须与通讯设备 开关电源隔离放置 内阻小 超细玻璃棉隔板吸收电解液 具有93 以上的孔隙率其中10 左右作为O2的复合通道 AGM技术特点 五 VRLA电池的两大类技术 VRLA电池的两大类技术 AGM技术 Gel技术 胶体技术 特点 VRLA电池的两大类技术 内阻较大 SiO2胶体吸收电解液 胶体的微裂纹作为O2的复合通道 使用初期有酸雾逸出 Gel技术 胶体技术 VRLA电池的两大类技术 六 VRLA电池的电特性 开路电压工作电压终止电压容量理论容量实际容量额定容量放电制度放电倍率使用寿命浮充寿命循环寿命 六 VRLA电池的电特性 充电特性 浮充充电 六 VRLA电池的电特性 充电特性 快速充电最大充电电流 0 2C10A 均衡充电均充电压设定为2 35V 单体 25 充电最大电流为0 25C10A 六 VRLA电池的电特性 放电特性 不同倍率的放电特性曲线 六 VRLA电池的电特性 高倍率放电特性 不同倍率放电容量 六 VRLA电池的电特性 温度与容量的关系 六 VRLA电池的电特性 浮充特性 VLRA电池不同温度时的浮充电压 六 VRLA电池的电特性 浮充电压与寿命的关系 不同浮充电压下VRLA电池寿命与温度的关系 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 1 板栅的腐蚀与增长 板栅腐蚀是VRLA电池失效的重要原因 无论是在开路状态 还是在浮充状态或是充放电状态 板栅都存在被腐蚀的现象 特别是在过充放电状态下 正极由于析氧反应 水被消耗 浓度增加 导致正极附近酸度增高 板栅腐蚀加速 如果电池使用不当 长期处于过充放电状态 那么很快这些电池的容量降低 最后失效 正极板栅在遭受腐蚀的同时产生变形 使板栅尺寸线性增大 甚至于个别筋条断裂 最终导致整个电池的损坏 针对正极板栅存在着腐蚀和变形的必然性 我们采取以下技术措施减缓正极板栅的腐蚀和增长 保证电池的使用寿命 1增加正极板栅的厚度 保证VRLA电池板栅的工作年限 2采用更耐腐蚀的板栅合金材料 耐腐蚀性好 抗蠕变强度也明显增加 3在电池设计上采用玻璃棉隔板紧装配或胶体电介质使电极承受压力 提高板栅的机械支撑力 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 VRLA 电池失水途径有三 1 氧复合无效导致失水 保持低电压充电可减少失水现象 但再充电过程太长 充电 效率低 或较高电池加速充电 可造成明显失水现象 2 通过电池槽 盖渗漏 容器渗水取决于材料的性质和厚度 电池周围大气的相对湿 度也有影响 常用电池槽材料为 ABS PP PVC 各有优缺点 PVC 强度低 但 氧气保持量最大 ABS 硬度最大 氧气保持量优于 PP PP 的水蒸气渗透率小于 ABS 3 板栅腐蚀造成失水 板栅合金腐蚀的微电池反应为 2 失水 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 3 负极硫酸盐化 铅蓄电池长期处于放电状态或放电后不及时充电长期搁置 长期充电不足 整组电池中的落后电池 在部分荷电状态下的循环运行使负极产生严重硫酸盐化 在交流供电状况比较恶劣的偏远通讯机站经常进行深度放电 电池电压放电至 1 75V 1 80V 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 4 热失控 1 当电流流过具有一定阻值的导体时 放出的热量遵循焦耳楞次定律 Q 0 24 I2 R t处于正常充足电状态的电池 其内阻极小 如GFMZ500电池 其内阻约为0 2m 浮充电流约0 4A 放出的热量很少 处于异常状态的VRLA的电池 DmcMenamin通过测电池的电导 发现内阻很大 电池发热 GF型铅酸蓄电池由于在正负极板间充满了液体 无间隙 所以在充电过程中正极产生的氧气不能达到负极 从而负极未去极化 较易产生氢气 随同氧气逸出电池 VLRA电池由于氧复合 反应为放热反应 充电过程中VLRA电池产生热量多于GF型铅酸蓄电池 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 防止热失控的措施 采取恒压限流的充电方式 防止电池的过充电 开关电源设置的均充电压值和浮充电压值不能高于厂家所规定的数值 另外在电池设计和制造中尽量减小电阻的内阻 如正负极间距要小 电池要紧装配等 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 5 早期容量损失 PrematureCapacityLoss VLRA电池的早期容量损失 PCL 是指电池初期进行容量循环时 每经过一次充放电循环 容量下降明显 严重时容量下降达 以上 在实际使用时可以发现电池在使用较短时间 远远低于设计寿命 电池容量已下降至 额定容量一下 经解剖 电池内部板栅活性物质 隔板表面完好 这种现象就是早期容量损失 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 早期容量损失的三种现象 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 解决PCL 1的措施 在Pb Ca含量中添加其他元素如Sn Ag 稀土元素Se等 可以改善界面的腐蚀层电阻铸造成的板栅在经过一次辊压 提高其致密性和抗蠕变性能 使电池的充电接受能力大为改善 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 主要方法 解决PCL 2的措施 抑制正极活性物质膨胀 采用回弹性好的优质AGM隔板 采用高温高湿固化 形成4BS为主 经化成后的正极活性物质为 PbO2 将组装压力增加至40KPa以上 使隔板保持对正极活性物质的压力 1 电池的均一性问题 七 VRLA电池的失效模式 解决PCL 3的措施 PCL 是负极的影响 这是由于VLRA电池如果长期使负极充电不足 导致负极底部1 3处硫酸盐化 这种现象一般在200 250次循环时发生 负极膨胀剂的杂质和膨胀剂的失效会使PCL 更加严重 采用高纯度更稳定的膨胀剂 采用高的初始电流充电 低的过充和后期脉冲电流充电可以解决PCL 1 电池的均一性问题 VRLA电池的主要技术问题 1 VRLA电池的均一性问题 由于VRLA往往为串联使用 因此对蓄电池的均匀性程度要求比较高 影响电池均匀性的因素 每道工序生产出的半成品质量均匀性 原材料的控制等解决途径 1 严格控制原材料的质量 2 采用精度较高的设备 如有称量系统的铸板系统 液压控制的涂板系统 3 严格控制每道工序生产出半成品的质量 保证其均匀性 1 电池的均一性问题 VRLA电池的主要技术问题 2 VRLA电池对环境温度和充电的敏感性问题 1 电池的均一性问题 VRLA电池的主要技术问题 2 VRLA电池对环境温度和充电的敏感性问题 1 电池的均一性问题 VRLA电池的主要技术问题 2 VRLA电池对环境温度和充电的敏感性问题 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 1 VRLA的选型 计算法 a 根据电池组电压波动范围确定最低电压值VL b 确定电池组全程回路压降 V c 终止电压VF VL V NN 电池只数VF一般为1 80V d 根据近期负荷电流I与市电不可用度T 小时 确定电池最低容量C 由I和T两个数据查厂家提供的不同放电倍率下 不同终止电压与容量关系从容量关系曲线查出实际放电容量 e 计算选型容量C10 C k tC10 25 下厂家应保证的电池容量 小时率 k 衰老系数 一般为0 81 t 温度补偿系数 1 0 006 t 25 t取使用温度的最低值 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 曲线查找法 根据放电电流和放电时间及终止电压确定 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 选型参数 功率P 包括功率损失 市电不可用度 t 定电压Ue 转换系数 等 一般电池容量 P Ue t 转换系数 可从厂家提供放电曲线获得 为安全保证 一般使用两组并联 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 2 VRLA的安装使用及注意事项 八 VRLA电池的使用与维护 竖式放置 立方型 卧式放置 高型 水平放置 薄型 安装方式图 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 安装方案应根据地点 条件 如 地面负荷 通风环境 阳光照射 腐蚀和有机溶剂 机房布局 以及维修方便 安装时新旧蓄电池一般不能混用 不同类型的电池或不同容量的电池决不可混合使用 3 电池均为100 荷电出厂 必须小心操作 忌短路 安装时应采用绝缘工具 戴绝缘手套 防止电击 4 电池在安装使用前 在0 35 的环境下存放 储存期限为3个月 若超过3个月 就应按使用书给定标准对电池进行补充电 2 VRLA的安装使用及注意事项 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 5 按规定的串并联线路 连接列间 层间 面板端子的电池连接 在安装末端连接件和整个电源系统导通前 应认真检查正极性及测量系统电压 并注意 在符合设计截面积的前提下 引出线应尽可能短 以减少大电流放电时的压降 两组以上电池联时 每组电池至负载的电缆线最好等长 以利于电池充放电各组电池电流均衡 6 电池连接时 螺丝必须紧固 但也要防止拧紧力过大而使极柱嵌铜间损坏 7 安装结束时应再次检查系统电压和电池正负极方向 以确保电池安装的正确 8 可用肥皂水浸湿软布清洁电池壳 盖 面板和连接线 不能用有机溶剂清洗以免腐蚀电池盖及其它部件 2 VRLA的安装使用及注意事项 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 3 VRLA的维护 VRLA电池的安放VRLA电池不必专设电池室 可与通信设备同装一室 可叠放组合或安装在机架上 经常检查的项目a浮充电压 环境温度 b连接处有无松动 腐蚀现象 c电池壳体有无渗漏和变形 d极柱 安全阀周围是否有酸雾溢出 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 3 补充电a 电池系统安装完毕 对电池组进行补充充电 b 电池搁置停用时间超过三个月 蓄电池的放电a每年应以实际负荷做一次核对性放电试验 放出额定容量的30 40 b每三年做一次容量试验 到使用六年后应每年做一次 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 4 蓄电池容量的测量方法1 离线式测量法将脱离供电系统的蓄电池组充满电后静置1 24h 在环境温度25 5 的条件下开始放电放电开始前应测蓄电池的端电压 放电期间应测记蓄电池的放电电流 时间及环境温度 放电电流波动不得超过规定值的1 放电期间应测蓄电池端电压及室温 测量时间间隔为 10h率放电1h 3h率放电0 5h 电池容量 电流x放电时间 并根据环境温度换算成25 的容量测量结束后 对电池组充入放出容量的1 2倍电量 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 4 蓄电池容量的测量方法2 在线测量法关闭开关电源 由电池组供电 找出电池组中电压最低 容量最差的一只电池 进行容量试验重新打开开关电源 对电池组充电 稳定1小时以上对放电时找出的最差电池进行10小时率放电试验 记录该电池放电前后的端电压 温度 放电时间 每隔1小时测一次 快到终止电压时 应随时测试 以便准确记录放电时间电池容量 电流x放电时间 并根据环境温度换算成25 的容量测量结束后 对电池组充入放出容量的1 2倍电量 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 4 蓄电池容量的测量方法3 核对性容量试验法 测试目的 随时掌握电池组的大致容量 a 关闭开关电源 由电池组供电 记录电池组放电前后每只电池的端电压 温度 室温和放电时间 放出额定容量的30 40 为止b 放电结束后 对电池组充电c 绘制放电曲线 以作为再次测试时比较 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 5 周期维护项目 VRLA电池需经常检测的项目 电池电压电流及各电池的充放电电压电池连接条有无松动 腐蚀电池壳体有无渗液和变形电池极柱 安全阀周围是否有酸雾溢出 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 VRLA电池保养制度 月度保养季度保养年度保养三年保养 1 电池的均一性问题 八 VRLA电池的使用与维护 VRLA电池保养制度 月度保养每月完成下列检查 1 保持电池房清洁2 测量和记录电池房内的环境温度3 逐个检查电池的清洁程度 端子的损坏和发热痕迹 外壳的损坏和过热