蓄电池培训PPT课件(PPT 49页)

1、1.蓄电池结构及原理蓄电池充放电特性及蓄电池日常维护蓄电池概述1.1.2.3.4.3.第1页，共49页。整流器逆变器蓄电池电能化学能电能蓄电池作用蓄电池是直流储能装置，属于二次电池充电器对蓄电池充电，电池将电能转变为化学能储存起来市电中断时，蓄电池放电，将化学能转变为电能进行放电蓄电池相当于一个超大容量的电容器，在储能同时还可以起到直流平滑滤波作用。第2页，共49页。蓄电池应用通信电源蓄电池 电池放电电流小，容量大，寿命长，每节单体2V（一般2.23V左右），一组48V电池由24节单体串联组成。UPS蓄电池 电池能大电流放电，容量小，寿命较短，常见的UPS蓄电池每个单体电压为12V，如果配置3

2、2节电池，则电池组端电压可达384V。启动电池 由于油机启动时间十分短促，仅为58秒，因此要求蓄电池满足高速率大电流放电的要求。油机启动电池多采用24V电池组。第3页，共49页。VRLA在电源系统中的作用阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA)，作用有：后备电源（包括直流供电系统和UPS系统）：当市电异常或在整流器不工作的情况下，由蓄电池单独供电，担负起对全部负载供电的任务，起到备用作用。平滑滤波：在市电正常时，虽然蓄电池不担负向通信设备供电的主要任务，但它与供电主要设备整流器并联运行，能改善整流器的供电质量。调节系统电压动力设备的启

3、动电源第4页，共49页。蓄电池发展概述铅酸蓄电池的发明距今已有140余年的历史，以往的铅酸蓄电池均为开口式或防酸隔爆式，充放电时析出的酸雾污染及腐蚀环境，又需经常维护既补加酸和水。 自50年代起，科学技术发达国家先后解决了防酸式铅酸电池的致命缺点，而可以把铅蓄电池密封起来。进入80年代，随着分散式供电方案启用，需求基础电源设备与通信设备同装一室，激励了密封固定型铅酸电池的生产。进入90年代后，阀控密封铅酸蓄电池生产技术有了很大进展，进入了成熟期。第5页，共49页。 阀控式密封铅酸蓄电池的特点 电池荷电出厂，安装时不需要辅助设备，安装后即可使用； 在电池整个使用寿命期间，无需添加水，调整酸比重等

4、维护工作，具有“免维护”功能； 不漏液、无酸雾、不腐蚀设备，可以和通信设备安装在同一房间，节省了建筑面积和人力； 采用具有高吸附电解液能力的隔板，化学稳定性好，加上密封阀的配置，可使蓄电池在不同方位安置； 电池寿命长，25下浮充状态使用可达10年以上； 与同容量防酸式蓄电池相比，阀控式密封蓄电池体积小、重量轻、自放电低。第6页，共49页。蓄电池分类蓄电池分类按电解液种类按电池槽结构酸性电池按使用环境碱性电池固定式移动式按电解液多少贫液式富液式密封式半密封式第7页，共49页。UPS用蓄电池商业级UPS通常用贫液式阀控密闭铅酸蓄电池（VRLA）工业级UPS通常用碱性蓄电池这里重点介绍VRLA电池，

5、即我们常说的免维护电池UPS对于蓄电池要求：长时间放电大电流放电所需维护少无酸性和易爆氢气析出第8页，共49页。世界著名的蓄电池品牌美国GNB/阳光电池台湾CSB电池美国C&D电池集团日本Panasonic（松下）电池日本Yusas（汤浅）电池意大利FIAMM非凡电池日本GS（统一）电池德国SAFT电池德国Hoppeck电池美国Power电池法国Warat电池英国Enersys电池浙江南都电池华达电池哈尔滨光宇电池江苏双登电池山东华日电池深圳理士电池广东新能电池东洋电池第9页，共49页。VRLA电池是否需维护根据GB2900.11-28国家标准对于蓄电池的定义，VRLA电池具有免维护功能，是指

6、在使用期间无需加水。所谓免维护仅指无需加水，但在实际工作中仍需维护。根据放电倍率将VRLA电池分为：中倍率电池（1小时10小时放电）高倍率电池（1分钟1小时放电）第10页，共49页。VRLA电池的特点整个使用寿命期内无需添加水，具有“免维护”功能不漏液、无酸雾、不腐蚀设备，无氢气析出自放电小，25下每月自放电率小于3使用寿命长，可达510年结构紧凑，抗震动，比容量高无记忆效应第11页，共49页。VRLA蓄电池结构VRLA电池组成包括：板栅活性物质隔板安全阀壳体第12页，共49页。板栅包括正负极板和端子起传导和汇集电流的作用是极板活性物质的支撑载体板栅的筋条成放射性为佳，矮型优于高型板栅材料通常

7、采用铅钙合金，其优点有：降低板栅的腐蚀不易析出氢气导电性能好减小自放电率负极为涂膏式极板正极为管式极板第13页，共49页。正负极板组活性物质正极活性物质为二氧化铅（PbO2）负极活性物质为铅(Pb)电解液为纯硫酸与纯水按照一定比例配置而成正负极活性物质都是由铅粉与添加剂混合，加入稀硫酸调配成铅膏，再敷涂到板栅上，之后经过固化、干燥而成。正极反应式：负极反应式：放电充电PbSO4PbO2放电充电PbSO4Pb第14页，共49页。隔膜隔膜材料普遍采用超细玻璃纤维（AGM）作用 吸收电解液； 提供正极析出的氧气向负极扩散的通道； 防止正、负极短路。隔膜中有众多大孔和小孔，小孔储存了70的电解液，大孔

8、提供氧气自正极扩散到负极的通道第15页，共49页。电池壳体材料种类优点缺点PP聚丙烯及其聚合物耐温最高，不吸水、不受空气潮湿影响氧气保持性能差，硬度小PVC聚氢乙烯烧结物绝缘性能好，硬度比PP材料高，吸水性小，保氧保水性能较好硬度较差，热变形温度较低ABS丙烯晴丁乙烯苯乙烯聚合物硬度大，热变形温度高，电阻系数大氧气和水汽渗漏较大满足耐腐蚀，抗氧化，机械强度好，硬度大，水汽蒸发小，氧气扩散渗透小等要求第16页，共49页。安全阀当电池中气体压力过大时，安全阀打开，及时排除气体气体排除后，安全阀自动关闭，防止外部气体进入电池内安全阀具有单向节流性第17页，共49页。电解液铅蓄电池的电解液是用纯净的浓

9、硫酸与纯水配置而成。它与正极和负极上活性物质进行反应，实现化学能和电能之间的转换。第18页，共49页。VRLA电池容量电池的额定电压有2V、6V、12V规格电池的容量单位是AH，安时以不同的电流进行放电，则同一只电池所能提供的容量也是不同的。为标定电池的容量，我国规定以10小时放电倍率来对电池进行放电测量，测量电池所能放出的最低限度的电量，单位是Ah（安时）。国外电池通常采用20小时放电倍率对电池容量进行标称。 通常我们称一只电池容量为1C，以我国定义的12V/100安时电池为例，则10小时放电倍率是指放电电流为：0.1C， 即10安培100安时电池是指以10安培放电持续时间应至少为10小时。

10、放电电流越大，电池所能放出的容量越小。同样是标称容量为100AH的电池，以10小时倍率标称的电池要比20小时容量大。第19页，共49页。蓄电池额定容量当放电条件变化时，蓄电池所能提供的容量不同。蓄电池的标称额定容量是按照以下条件规定的：环境温度20放电中止电压单体1.8V（对于2V单体）放电中止电压10.5V （对于12V电池）采用10小时放电倍率放电当环境温度高于20时，电池实际容量 = C10 x 1 + 0.006 x ( T- 20 ) 第20页，共49页。VRLA电池容量电池放电率放电电流电池可提供容量20小时放电率0.05C110的C10容量10小时放电率0.1C100的C10容量

11、5小时放电率0.2C85的C10容量3 小时放电率0.4C75的C10容量1 小时放电率0.6C50的C10容量30分钟放电率0.92C20分钟放电率1C10分钟放电率2C第21页，共49页。充电电压VRLA电池具有三种充电状态浮充：UPS电池在99时间内处于浮充状态充电：电池放电完毕后需进行的补充充电均充：当电池压差严重不一致时对电池进行均衡充电充电状态是由UPS充电器设定并控制的，充电参数应在UPS开机时设定好。第22页，共49页。浮充即使市电不停电，UPS电池自身也会存在缓慢的自放电，自放电率通常为每天0.2%当电池已经充满电后，为满足电池的自放电损耗，同时为使电池始终处于满电位备用状态

12、，而进行的涓流充电，充电电流极小。对于2V电池，浮充电压通常为2.252.27V对于12V电池，浮充电压通常为13.613.8V具体电压值应根据电池厂商技术要求充电电压必须应根据环境温度变化自动补偿第23页，共49页。电池浮充电压温度补偿UPS内部配有电池温度传感器，可根据环境温度自动调整浮充电压，进行充电电压补偿环境温度越高，充电电压应越低以20C为基准，充电电压补偿系数为：VRLA电池：2.27V -0.03V/C胶体电池： 2.23V -0.04V/C2.222.242.262.282.302.322.34010203040环境温度： C 单体充电电压第24页，共49页。蓄电池的充电指新

13、电池或电池放电后，充电器对电池进行的补充充电。电池是没有智能的，对任何大小的充电电流都“来者不拒”过大的充电电流会造成电池极板活性物质脱落，电池内电解产生的气体来不及复合成水，气体压力巨升，造成安全阀开启，电池失水，寿命缩短。电池内部气体压力过大造成外壳鼓胀变形。充电电压必须严格按照厂家要求设定。必须对UPS充电器作出精确设定，采用恒压限流充电第25页，共49页。电压电流时间0,1C2.27V蓄电池的充电（恒压限流充电）对于2V单体电池，充电电压应为2.232.27V对于12V电池，充电电压应为13.413.6V充电电流最佳为0.1C，最大不超过0.2C第26页，共49页。均充UPS所用电池组

14、是由众多电池串连而成，由于各单体性能不一致，造成电池间充电电压差距日趋拉大。当电池间压差超过50mV时，用浮充方式已无法解决均衡问题，需提高充电电压至单体2.3V以上，进行均充。均充时间不能过长，UPS应进行严格的充电电流限制。第27页，共49页。电池放电深度电池的安全的放电深度是指：电池在到达规定的安全中止电压时，UPS逆变器必须关机，以避免深度放电。例如：如果电池放电时间达到2小时，则电池安全中止电压即为1.75V，如果UPS逆变器在电池到达1.75V时仍不关闭，而使电池继续放电达到1.7V，即为深度放电。深度放电将对电池造成不可逆转的永久性损坏。放电深度越深，电池循环使用次数越少。小型U

15、PS通常设置电池中止电压固定为1.75V。大型UPS通常具有电池中止电压自动补偿功能。第28页，共49页。电池使用寿命电池使用寿命分为：循环使用寿命和浮充使用寿命，无论哪个先到达即为电池寿命寿命终结。当电池剩余容量只剩标称容量的80，即表示“电池寿命已到”，可报废。影响电池使用寿命的主要因素电池结构：极板越厚，寿命越长，2V电池寿命长于12V电池环境温度充电技术放电深度405060708090100123456年寿限到第29页，共49页。循环使用寿命指电池的循环可充放电次数放电深度越深，电池可循环使用次数越少。当放电深度 30时， 可循环充放电1200次左右当放电深度 50时， 可循环充放电

16、500次左右当放电深度100时，可循环充放电 200次左右第30页，共49页。电池浮充使用寿命以20为基准，环境温度每升高10 ，电池寿命缩短一半温度高时，电池内部电化学反应加速，电池放电性能提高，但这是在“透支体能”温度低时，电池寿命延长，但可提供放电量减少。电池适于低温储存。电池最佳工作环境温度为2025电池充电电压尽可能平稳，纹波电流小第31页，共49页。充电纹波电压电池充电器输出充电电压应可能平滑，通过直流电解滤波电容滤除直流电压中的纹波。纹波电压应小于5的直流电压。注入电池的纹波电流应小于0.05C10第32页，共49页。蓄电池散热和空调配置蓄电池室内应配置制冷空调，维持室内温度在2

17、0蓄电池的散热主要源于电池的内阻功耗。举例：90-NET UPS配备2组33只大力神MPS12V/100AH电池，每只电池内阻为0.0035欧姆，则整组电池的电阻R为0.23欧姆；充电限流I为0.1C即20安培；则整组电池最大散热为I2R=2020.2392（瓦）空调的制冷量应满足至少为92瓦第33页，共49页。新电池安装使用注意电池应垂直安放在电池柜或电池架上，不可倒置或倾斜电池安装间距应至少10毫米，以保证良好散热电池柜/架应作可靠接地，并做防震固定电池端子应按照极性可靠连接，并图上凡士林防锈剂电池连接电缆应尽可能短，且长度一致新电池应根据电池厂商技术要求设定UPS充电电压，UPS的充电限

18、流设为0.1C电池在经过一两次充放电循环后，方可达到最佳性能第34页，共49页。电池选择注意事项电池种类5年寿命电池10年寿命电池电池后备时间(分钟)逆变器所带负载KVA、KW和负载功率因数UPS逆变器DC-AC逆变效率电池放电终止电压：通常为1.65V/单体UPS每组电池串连的单体电池节数例如80KVA UPS每组电池单体数为198(33节12V电池)第35页，共49页。电池恒功率放电表举例： Dynasty MPS12-50 12V/50安时电池举例： Dynasty MPS12-50 12V/50安时电池第36页，共49页。注意对UPS而言，恒功率放电参数表更为重要有些品牌电池提供的是2

19、V电池单体恒功率放电表有些电池厂家提供的是12V电池的恒功率放电表对于未提供恒功率放电表的电池，可参考同容量其他品牌电池的放电表第37页，共49页。举例60KVA UPS要求满载延时15分钟要求采用5年寿命电池查询技术参数表可知：UPS负载60KVA/48KW每组单体电池节数：198节DC/AC逆变效率为94电池放电终止电压1.67V/单体环境温度25摄氏度第38页，共49页。计算查找单体电池恒功率放电瓦数瓦/单体VA*输出功率因数/逆变效率*电池单体节数瓦/单体60000*0.8/0.94*198 258瓦/单体所选电池必须能在25C室温下，恒功率放电至1.67伏终止时，单体放电功率至少为2

20、58瓦，否则需要多组电池并联或采用更大容量的电池。参考电池放电功率表第39页，共49页。电池放电曲线12V/50安时12V/75安时12V/88安时12V/100安时第40页，共49页。电池选择根据大力神电池放电功率表查询，我们发现若采用1组12V/88安时电池放电功率290W，比用户要求的放电功率大，后备时间将长于15分钟若采用1组12V/75安时电池放电功率252W，略少于要求的放电功率，后备时间略短于15分钟第41页，共49页。如果配1组12V/88安时电池 实际满载放电时间为：18分钟第42页，共49页。VRLA的维护（1）为保证蓄电池的使用寿命，最好不要使蓄电池有过放电。（2）一些整

21、流器（开关电源）的参数设置（如浮充电压，均充电压，均充的频率和时间，转均充判据，转浮充判据，环境温度，温度补偿系数，直流输出过压告警，欠压告警，充电限流值等），要跟各蓄电池厂家沟通后再具体确定。（3）每个机房的蓄电池配置容量最好在8-10小时率比较合适。频繁的大电流放电会使蓄电池使用寿命缩短。第43页，共49页。（4）每月应检查的项目如下： 单体和电池组浮充电压； 电池的外壳和极柱温度； 电池的壳盖有无变形和渗液； 极柱，安全阀周围是否渗液和酸雾溢出；（5）每半年做一次连接条的拧紧工作，以保证蓄电池安全运行。（6）要定期考察电池的储备容量。第44页，共49页。电池检测项目（1）检测项目周期标准检测步骤检测单体电池端电压和极柱温度月单体电池端电压差100mv检查各电池