通信电源动力机务技能鉴定培训课件6蓄电池的基础知识及维护

海南联通2012通信电源培训海南联通公司运维部动力主管黎勇蓄电池的基础知识及维护1主要内容22一、蓄电池的使用分类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32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5～8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。蓄电池的分类按不同用途和外形结构：分有固定式和移动式两大类。按极板结构分为：涂膏式、化成式、半化成式、玻璃丝管式等。按电解液的不同分为：酸性和碱性按电解液数量分为：贫液式和富液式。3二、蓄电池的基本结构铅衬套汇流条正极板隔膜端子盖负极板壳蓄电池的基本结构：1.正负极板组2.隔板（隔膜）3.电解液4.安全阀5.壳体4三、蓄电池的工作原理放电化学反映：正极电解液负极正极电解液负极放电PbO2＋2H2SO4＋PbPbSO4＋2H2O＋PbSO4充电二氧化铅硫酸绒状铅硫酸铅水硫酸铅简答来讲：放电就是负极的铅板，正极的二氧化铅和硫酸反映生成水和硫酸铅的过程，同时放出电能。充电时反其道行之，在电能作用下硫酸铅和水分解成绒状铅和硫酸，二氧化铅。蓄电池的氧循环原理：从正极周围析出的氧气，通过电池内循环，扩散到负极被吸收，变为固体氧化铅之后，又化合为液态的水，经历了一次大循环。5四、阀控铅酸蓄电池的容量电池容量：额定容量、实际容量额定容量：规定在25℃环境下，以10小时率电流放电至终了电压所能达到的容量，用符号C10表示。则10小时率的电流值为I10＝C10/10=0.1C10(A)实际容量：又称为使用容量，它表示在预定的放电条件下，电池实际所放出的电量。不是恒定的常数同一蓄电池，以不同的电流值放电，所能放出的电量不相同，亦即蓄电池的容量和放电电流大小有关。因此在国家标准内，引入额定容量概念，以规范蓄电池的容量表示。放电率：放电率指在一定的放电条件下，蓄电池放电至放电终了电压时的时间长短，分为小时率与分钟率。如20、10、5、3、1、0.5小时和分钟率，分别表示为：20Hr、10Hr、5Hr、3Hr、1Hr、0.5Hr。放电电流的大小相应表示为I20、I10、I5、I3、I1、I0.5。6放电终电压：由于容量与放电率有关，放电率又与终了电压有关。所谓放电终了电压，指蓄电池以一定的放电率在25℃环境温度下放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终了电压。大多数固定型蓄电池以10Hr放电时（25℃）终了电压为1.80V/只。终了电压值与放电率有关，通常，为使蓄电池安全运行起见，小于10Hr率的小电流放电时，放电终了电压稍高，反之终了电压稍低。在通信电源系统中，蓄电池的放电终了电压还由通信设备对基础电压要求而决定。四、阀控铅酸蓄电池的容量影响蓄电池的容量因素1.放电率的影响2.电解液温度的影响3.电解液浓度的影响4.终止电压的影响5.电池的新旧程度、局部放电等因素影响71.放电率对蓄电池容量的影响蓄电池的容量大小将随放电率不同而不同，放电电流小于10小时率的放电电流时，可以得到高于额定容量的容量，放电电流大于10小时率电流时行到低于额定容量的容量。一般情况下，铅酸蓄电池的容量与额定容量有下列关系：C=K*CmCm=C/K式中C------10小时率放电的容量Cm----非正常放电率时容量K------容量系数。四、阀控铅酸蓄电池的容量8蓄电池容量系数与放电率关系表蓄电池放电率Im/IK1011.0091.101.0381.241.0771.401.1161.421.1451.661.2042.001.2832.501.3415.51.82查表，我们常用的蓄电池分别以3小时率、5小时率和10小时率放电时可以分别得到相应的容量与电流值。四、阀控铅酸蓄电池的容量92、电解液温度的影响电解液在高温时（允许的工作温度范围内），其离子运动速度增加，渗透能力增加，电阻减小，扩散速度增大，浓差极化减小，这些均使蓄电池的容量增加。相反，当电解液的温度下降时，蓄电池的容量减小。当蓄电池的温度在10℃-45℃的变化范围内，铅酸蓄电池的容量随温度升高而增加，如阀控蓄电池在40℃下的放电电量，比在25℃下的放电量大10%--15%。若温度在45℃--50℃条件下放电,蓄电池的活性物质的结构遭到破坏,蓄电池的容量明显减小。但高温对蓄电池寿命影响巨大，每升高10度，寿命减半。四、阀控铅酸蓄电池的容量10五、蓄电池的技术指标1.放电终止电压：大多数电池规定以10Hr放电时（25℃）终止电压为1.8V/只，电流越小，终止电压越高。2.电池容量：一般铅酸蓄电池规定在25℃环境下，以10小时率电流放电至终止电压所能达到的容量为额定容量。10小时率额定容量用C10表示。3.最大允许电流：电池在设定时间内以最大电流放电，不引起电池变形或损坏的极限电流，称为最大允许电流（Imax）。启动电池最大允许电流较大。4.循环寿命：蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环（一个周期）。在一定放电条件下，电池工作至某规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。5.极柱压降：蓄电池按1小时率放电时，两只电池间连接条电压降，在各极柱根部测量值应小于10mV。6.充电电流、端压偏差：各单体电池开路电压最高与最低差值不大于20mV。蓄电池处于浮充状态时各单体电池电压之差应不大于100mV。最大充电电流不大于2.5I10A。六、蓄电池的维护使用11（一）蓄电池的失效原因分析（二）阀控铅酸蓄电池的使用（三）维护过程中的注意事项12六、蓄电池的维护使用（一）蓄电池的失效原因分析1.失水2.早期容量损失（PCL）3.热失控。对策：①控制蓄电池的工作温度，②避免大电流放电，③蓄电池的浮充电压进行温度补偿。避免热失控的最好方法是监控蓄电池温度，按测量的温度自动改变充电电压或充电电流。为了抑制充电电压或充电电流，推荐采用测量的蓄电池温度而不采用室温。4.负极不可逆硫酸盐化5.板栅腐蚀与伸长6.隔板质量下降13容量的选择（开关电源中已讲述）蓄电池的安装。注意事项：在安装蓄电池时，所用的扳手必须用绝缘胶布缠好；蓄电池之间的连接导线或连接铜条的螺钉一定要拧紧，不得有任何松动；蓄电池的充电特性蓄电池的放电特性（二）阀控铅酸蓄电池的使用六、蓄电池的维护使用14蓄电池的安装1、蓄电池放置在安装蓄电池时，要避免将蓄电池放在阳光直射的地方，要远离热源；要避免放置地环境过于潮湿和有带电粉尘存在。电池要垂直摆放，尽量避免倾斜；要保证蓄电池的正常散热。2、蓄电池连线的选择材料：多股铜芯软线缆，绝缘层为双护套。线径：在选择蓄电池导线时不但要考虑到载流量，还要考虑导线的压降。一般情况下压降不得大于0.5V。在选取蓄电池的连接导线时，一般在一定的范围内截面积越大越好。3、蓄电池和电源之间的连接在安装蓄电池时，为了安全，将蓄电池的熔丝拔掉或在蓄电池组中断开某两节蓄电池之间的连接铜片。在连接前首先要用万用表测量蓄电池的端电压，然后将电源设备的输出电压微调到蓄电池端电压值。此时可将蓄电池的熔丝推上或将连接铜片连接上。六、蓄电池的维护使用15蓄电池的充电特性1、正常充电：正常充电是指蓄电池在供电系统中放电之后的充电。限流恒压充电既可以保证蓄电池充足又不会引起电池在充电末期的过充而致蓄电池和失水。但充电电源应具有限流恒压功能。目前开关电源均具有此功能，因此直流供电系统中的阀控蓄电池均采用限流恒压充电。充电方法及充电电压的设定：蓄电池的充电方法按使用用途可分为正常充电、均衡充电与浮充充电。V(V)I(A)限流过程电流0.15C10A—0.25C10A恒压过程电流2.30—2.35V/只VA时间(H)六、蓄电池的维护使用16蓄电池的充电特性2、浮充充电：直流供电系统中的蓄电池与开关电源并联来实现直流供电的不间断，由于蓄电池存在自放电现象，因此开关电源在正常工作的情况下，既要向通信设备供电，还应向蓄电池进行补充电，补偿蓄电池的自放电，保证蓄电池均处电量充足状态。这种蓄电池的补偿自放电的充电方法称为浮充充电。一般情况下阀控蓄电池的浮充电压在2.23V/只左右，浮充总电源53.5V。3、均衡充电：蓄电池在正常使用过程中会发生蓄电池的容量、端电压不一致的情况，为防止落后电池发展成为故障电池，甚至出现反极现象，所以蓄电池在浮充电一段时间后应进行一次均衡充电，使整组电池达到均一的良好效果。一般情况下阀控蓄电池的均充电压在2.35V/只左右，均充总电源56.4V。蓄电池在均衡充电时，充电电压偏高，易引起蓄电池过充电，破坏阀控电池的氧循环而致电池失水，因此阀控蓄电池的均充应严格限制。凡遇下列情况需进行均衡充电（有特殊技术要求的，以其产品技术说明书为准），充电电流不得大于0.2C10，充电方式参照充电时间—电压对照表。：•两只以上单体电池的浮充电压低于2.18V•电池深放电后容量不足，或放电深度超过20%•阀控式铅蓄电池搁置不用时间超过三个月或全浮充运行达三个月六、蓄电池的维护使用17（三）维护过程中的注意事项1.不同规格、型号、设计使用寿命的电池禁止在同一直流供电系统中使用；新旧程度不同的电池不应在同一直流供电系统中混用。2.连接螺丝必须拧紧，但也不要拧紧力过大而使极柱嵌铜件损坏3.电池均为100%荷电出厂，必须小心操作，忌短路。4.电池不要安装在密闭的设备和房间内，应有良好通风，最好安装空调，避免太阳照射。5.避免使蓄电池有过放电、过充电。6.开关电源的参数设置，要跟各蓄电池厂家沟通后再具体确定。7.蓄电池配置容量最好在8-10小时率比较合适8.每半年做一次连接条的拧紧工作，以保证蓄电池安全运行9.UPS等使用的高电压电池组的维护通道应铺设绝缘胶垫。10.按维护规程周期要求测量电池单体的端电压。11.浮充时全组各电池端电压的最大差值不大于100mV。六、蓄电池的维护使用1812.电池放电：（1）每年应做一次核对性放电试验（对于UPS使用的密封蓄电池，宜每半年一次），放出额定容量的30～40％。（2）对于2V单体的电池，每三年应做一次容量试验。使用六年后应每年一次。对于UPS使用的6V及12V单体的电池应每年一次。13.应经常检查下列项目，发现问题及时处理：（1）物理性检查项目：a)极柱、连接条是否清洁；b)有否损伤、变形或腐蚀现象；c)连接处有无松动，电池极柱处有否爬酸、漏液；d)安全阀周围是否有酸雾、酸液溢出；e)电池壳体有无损伤、渗漏和变形，电池及连接处温升有否异常。（2）相关参数设置的检查和调整：a)根据厂家提供的技术参数和现场环境条件，检查电池组及单体均、浮充电压是否满足要求，浮充电流是否稳定在正常范围。b)检测电池组的充电限流值设置是否正确。c)检测电池组的告警电压（低压告警、高压告警）设置是否正确。d)如直流系统中设有电池组脱离负载装置，应检测电池组脱离电压设置是否准确。六、蓄电池的维护使用19六、蓄电池的维护使用补充说明浮充电压与温度的关系环境温度(℃)单体浮充电压(Uf±0.02V)48V系统浮充电压(V)152.2954.96152.2954.96202.2654.24252.2353.52302.252.80352.1852.3220阀控蓄电池在均充时，电池内亏电相当严重，必须对蓄电池的充电电流进行限制，由于开关电源具备限流功能，因此蓄电池的充电限流由开关电源来完成。正常情况下蓄电池的均充限值为0.1C10,即10小时率的充电电流。由于基站供电条件恶劣，市电停电较为频繁，特别是来电时间较短，造成蓄电池在未充足电的情况再次放电，蓄电池易硫化，降低蓄电池的使用寿命。此时可以适当提高蓄电池均充的限流值，从实际维护的角度考虑，一般可设定1.5倍10小时率电流，实现蓄电池的快速充电。均充限流六、蓄电池的维护使用补充说明211、端电压检测：通过现场或监控系统对蓄电池的单体电压进行监测，可以及时发现落后电池并采限相应措施2、电池间连接处有无