UPS中阀控铅酸蓄电池的使用与维护.doc

UPS中阀控铅酸蓄电池的使用与维护第31卷第11期2004年11月应Applied科技andTechnologyVo1.31.11NOV.2004文章编号:1009671X(2004)11005603UPS中阀控铅酸蓄电池的使用与维护王志文(中油集团哈尔滨石化分公司,黑龙江哈尔滨150056)摘要:介绍UPS中经常使用的阀控铅酸蓄电池原理,分析了导致电池失效的几方面原因.针对这些失效的原因,提出了电池使用的正确方法和注意事项.在电池的日常维护和活化处理方面,文中也提供了一些科学的方法.关键词:不问断电源;阀控铅酸蓄电池;电池失效;使用维护中图分类号:TQI52文献标识码:AOperationandmaintenanceofvalve-regulatedleadacidaccumulatonUPSWANGZhiwen(HarbinPetrochemicalCompany,PetroehinaCompanyLimited,Harbin150056,China)Abstract:InthispapertheprincipleofvalveregulatedleadacidaccumulatongenerallyusedinUPSwasintroduced.Thereasonsresultingthefailureofbatterywereanalyzed.Furthermore,themethodsforitsoperationandmaintenanceweresupplied.Keywords:unintoruptedpowersupply;valve-regulatedleadacidaccumulaton;batteryfailureoperationandmaintenance随着工业自动化程度的不断提高,DCS(数字控制系统)的应用越来越广泛.作为与DCS配套的UPS(不间断电源系统)使用也越来越广泛.工业上采用的多是在线式UPS,可为负载提供纯净的电源,避免各种干扰.如果市电中断或瞬间低电压时,UPS可没有任何中断地供给负载,这也是UPS的主要功能之一.而UPS中的重要的组成部分电池组是UPS能否发挥后备作用的关键.随着电池工业的发展,现在UPS所配备的电池多为新型阀控铅酸蓄电池(以下简称VRLAB电池).由于该类电池因维护量少而被称为免维护电池,致使许多单位没有对这类电池进行科学的使用和维护,造成电池失效,UPS后备供电中断等事故.因此,掌握VRLAB电池的原理,使用和维护十分必要.1VRLAB电池的基本原理VRLAB电池的正极材料PbO,负极材料为PI】,电解液为硫酸溶液,充放电化学反应的方程式如下:充电PbO2+2H2SO4+Pb嘉PbO4+2H2O+PbSO4在充电时,蓄电池电解液中的部分水因电解反应而电解成氢气和氧气.由于它们的逸出,使电解液的浓度升高.因此,一般铅酸蓄电池必须定期补水.而VRLAB电池采用铅钙合金板栅,提高了释放氢气的电位,抑制了氢气的产生,从而减少了气体释放量.而负极活性物质海绵状铅在潮湿条件下活性很高,能与氧快速反应,阴极吸收氧气.为了让正极释放的氧气尽快流通到负极,VRLAB电池的隔板采用超细玻璃纤维,其孔隙率可达90%以上.另外,贫液紧装配密封设计使氧气易于流通到负极再化合为水,这就是所谓的阴极吸收密封技术.但当充电电流超过一定值或充电温度低于特定的温度时,正极产生的气体可能不会被负极全部吸收,致使电池内部压力升高.所以设计了安全阀,在特定的压力下(1O49kPa)安全阀就会开启.2VRLAB电池失效的原因2.1电池失水电池失水会导致电解液比重增高,电池正极板的腐蚀,使电池的活性物质减少,从而使电池的收稿日期:20040513作者简介:王志文(1969一),男,工程师,主要研究方向:工厂供电系统可靠性分析第11期王志文:UPS中阀控铅酸蓄电池的使用与维护?57?容量降低而失效.防止电池失水主要是防止内部气体的逸出,这就要求严格控制电池的充电电压.因为电池的充电电压超过规定值时,电池体内短时问产生了大量的气体来不及被负极吸收,压力超过某个值时便开始通过安全阀排气,从而导致电池失水.一般电池充电电压应控制在2.35V/单体(25)以下.2.2负极板硫酸化因为电池负极板的主要活性物质是海绵状铅,当电池的电荷不足时,在电池的正负极板上就有PbSO的存在,PbSO长期存在会失去活性,不再参与化学反应,这一现象称为活性物质的硫酸化.硫酸化使电池的活性物质减少,降低电池的有效容量,也影响电池的气体吸收能力,久之就会使电池失效.为防止硫酸化的形成,电池必须经常保持充足电的状态.2.3正极板腐蚀由于电池失水,造成电解液比重增高,过强的电解液酸性加剧正极板腐蚀,防止正极板腐蚀必须预防电池失水现象的发生.2.4热失控热失控是电池在恒压充电时,充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用,并逐步损坏电池.造成热失控的根本原因是:VRLAB电池不能像普通富液型铅酸电池那样通过失水来散发充电产生的热量.防止热失控一个主要方法是选择合理的浮充电压.浮充电压是电池长期使用的充电电压,是影响电池寿命的至关重要的因素.一般情况下,浮充电压定为2.232.25V/单体(25)比较合适.如果不按此浮充范围工作,若为2.35V/单体(25),则连续充电4个月就可能出现热失控;若为2.30V/单体(25),则连续充电68个月就可能出现热失控;若为2.28V/单体(25),则连续充电1218个月就可能出现严重的容量下降,进而导致热失控.3UPS中VRLAB电池的使用3.1VRLAB电池的入厂检验电池投入使用前必须确认其为合格产品,所以电池入厂时进行检验是十分必要的,是电池能否长期使用的关键因素.入厂检验时应测试电池的开路端电压和内阻的一致性,必要时进行容量校核.因为不同厂家,不同批号和牌号以及贮存时问不同的电池端电压和内阻的绝对值会不同,所以不能单纯看测量值本身,而要看测量值的波动范围,也就是是否具有一致性.资料表明,电池的端电压不应有3%的偏差,电池的内阻不应偏离平均值的25%.超出规定范围,可初步判断电池存在问题.要进一步确认应进行容量校核,方法可按厂家提供的说明书进行.如厂家末提供,可按10h率容量放电,容量大于95%为合格品.3.2VRLAB电池使用的注意事项3.2.1电池联接的注意事项不同容量,不同性能,不同新旧,不同厂家的蓄电池不应联接在一起使用.联接时,电池回路的开关应在断开位置,电池的极性要与充电器的极性一致.工作时应使用绝缘工具,以防止意外造成的正负极短路.联接用的螺母,螺栓,垫圈与联接线应松紧适度,均匀,避免螺丝松动或过紧.3.2.2使用环境的注意事项电池正常使用的温度是2040,最佳温度25.当温度每升高5,电池的使用寿命就降低10%.电池的使用湿度应在5%95%(不结露)之间,环境湿度过高,会在电池表面结露,容易出现短路;环境湿度过低,容易产生静电.按照上述环境要求,许多行业规程规定电池室应安装空调,这是十分必要的.3.2.3控制好电池的充电电压和充电电流对于工业UPS常用的端电压为12V的电池,正常的浮充电压在13.513.8V之间.浮充电压过低,电池充不满;浮充电压过高,会造成过压充电,进而造成电池失水,热失控.电池正常浮充时电流很小,当电池容量下降很大时,应按厂家要求的进行充电.充电电流的设计一般为0.1C,当充电电流超过0.3C时可以认为是过流充电.过流充电会导致电池极板弯曲,活性物质脱落,使电池损坏.一般UPS都设计了一套电池充放电管理系统,用户只需了解UPS和电池的特性,选择合理的参数就可以了.4UPS中VRLAB电池的维护4.1日常检查维护1)每月检测一次电池单体浮充电压,内阻,电池外壳和联结件,发现内阻异常,浮充电压偏高/偏低,外壳变形和联结件腐蚀时,应按说明书处理或返回厂家处理.2)经常检查极柱连接螺栓是否松动,清理电池上的灰尘,特别是极柱和连接条上的尘土,防止电池漏电或接地,同时观察电池外观有无异常,如有异常应及时处理.3)每半年或一年做一次容量放电,放电时保持电流稳定,推荐放电倍率0.1C,至少应放出?58?应用科技第31卷90%的额定容量.如果容量不足,应及时交给厂家处理.4.2电池活化处理活化处理是指对电池的均衡充电.下列4种情况都会导致电池内阻增大,端电压太低或容量太小,这些电池需要通过均衡充电来恢复其原有的性能指标.1)长时间放置不用,超过静态存储时间的电池.常温环境,一般UPS电池的静态存储时间为9个月.当温度为3140时,静态存储时间为5个月.2)放电后末能及时充电的电池.3)长期工作于浮充状态(即UPS长期工作于市电状态)并超过静态存储时间.4)不慎放电,将电池端电压放至低于终止电压.均衡充电电流一般选0.3C或略低于0.3C.额定电压12V的电池,均衡充电电压不应超过14SV5结束语VRLAB电池虽维护量少,但决不能不进行科学的使用和维护.除文中介绍的内容外,采用先进的仪器和设备可以更好地做好这项工作.如便携式电池内阻测试仪,电池容量测试仪和电池在线监测系统等.参考文献:1j朱松然.铅酸蓄电池实用于册M.北京:机械工业出版社,1992.2徐曼珍.阀控式密封蓄电池及其在通信中的应用M.北京:人民邮电出版社,1998.3陈杰,徐剑虹.阀控密封铅酸蓄电池失效机理及检测J.电源技术,1999,23:332334.4王秋红.阀控密封铅酸蓄电池失效原因及容量恢复J.蓄电池,1998(4):2324.责任编辑:姜海丽(上接第54页)表2模拟样品及回收率测定加入样品量/mL2.51.5加入锌标准/g?mI44(抖+杯准)样品锌含量/Ixg?mL样品+锌标准/Ixg?mL一加标回收率/%平均加标回收率/%奶粉样品测定:取4.0mL处理后的奶粉样品装于50mL容量瓶中,以盐酸(1molfL)定容.取4.0mL(奶粉样品+锌标准储备液)装于50mL容量瓶中,以盐酸(1molfL)定容.取4.0mL空白溶液于50mL容量瓶中,以盐酸(1molfL)定容.按试验方法3),测吸光度.结果如表3所示,回收率符合分析要求.表3奶粉样品及回收率测定由表3可计算出15g奶粉样品中含锌量为:(0.654+0.664+0.660)/3(50/4)100=823.8I.Lg,则100g奶粉样品含锌量为:(823.8/15)100:5492I.Lg.所以奶粉样品含锌量为5.5111g/100g.包装袋标签为37mg/100g.3结论本文研究了火焰原子吸收光度测定了微量锌的方法.经用于奶粉样品测定,结果符合要求.参考文献:1朱岩,钱晓圆,朱利中.液相色谱柱后衍生法同时测定Phcucdcozn和NiJ