浅析电源参数设置对阀控式密封铅酸

浅析电源参数设置对阀控式密封铅酸蓄电池性能的影响中国联合网络通信有限公司太原市分公司动力维护中心高泽燕摘要：从日常维护工作中铅酸蓄电池的使用要求出发，说明蓄电池参数设置在使用和维护过程中的重要性以及对蓄电池组的影响，提出一些对各参数设置的看法和建议，供参考。关键词：密封电池参数设置维护使用寿命1、引言蓄电池作为通信电源系统的重要组成部分，是通信电源系统不间断供电的重要保证，在电源系统中主要起两方面的作用;一是平滑滤波，二是当因市电停电而油机未启动之前提供通信系统系统的可靠供电，是通信电源系统安全可靠供电的最后一道屏障，所以加强对蓄电池组的维护管理，合理设置其参数以利延长电池组的使用寿命，已成为通信电源工作者极为关心的大事。本文从通信电源系统中广泛使用的固定型阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）的一般使用要求和日常维护经验出发，分析一些有关VRLA电池主要参数设置对蓄电池组性能的影响，提出合理性意见和看法，以利早期预防VRLA电池可能出现的故障，延长VRLA电池的使用寿命，确保通信电源系统的安全性和可靠性，从而保证通信网络的高质可靠运行。2、铅酸蓄电池的使用要求以及开关电源有关电池参数设置的主要内容及要求。铅酸蓄电池在通信电源中起着举足轻重的作用，是通信网络安全可靠供电的最后筹码，理所当然对于蓄电池良好的维护更是重中之重了。应其而生，通信电源系统从硅整流、相控整流、到目前的开关整流器，每一次的改版升级都极其重视对铅酸蓄电池的管理功能，目前的开关电源系统更是加强了蓄电池组的管理功能。可以说，伴随着开关电源的一次次升级完善，带来了蓄电池组维护的根本性改变，特别是VRLA电池广泛应用后，开关电源系统中一些有关电池参数的设置成为影响网络安全以及自身性能的关键因素，应引起维护人员的足够重视，否则会对VRLA电池的寿命产生绝对的负面影响。这需要我们维护人员在工作中认真地分析、研究、同时善于总结，将经验参数实践到日常维护工作之中。2.1铅酸蓄电池的维护使用要求（1）禁止过放电，小电流放电应合理提高终止电压。（2）禁止过充电，过充电容易引起PbO2膜的松散，膜下的铅易于溶解，加剧活性物质的脱落，使正极板的腐蚀与电池失水速度加快。（3）尽量使电池处于充足状态。放电后应及时充足电，严格按照电源技术指标的要求，保证充电量为放电量的1.2倍，在蓄电池组放电过程中，放电反应产物是PbSO4，PbSO4是一种不易被溶解的物质，若不及时对蓄电池组进行充电，将放电产物转变为Pb和PbO2，那么PbSO4结晶会发生变化，失去活性，造成极板硫酸化，，极板一旦产生硫酸化，最直接的结果就是严重减少活性物质、阻碍活性物质的移动，造成电池放容量降低并缩短使用寿命。（4）电池工作温度处于25℃左右对电池寿命最有利，在条件允许的情况下，可安装空调尽可能使电池的环境温度保持在20℃-25℃。虽然电池允许的工作温度范围很宽，可在-15℃～+45℃的范围内工作，但并不意味着这是电池的最佳工作温度。2.2开关电源有关铅酸蓄电池参数设置的主要内容及要求以双登GFM阀控蓄电池为例举例说明开关电源有关蓄电池的主要参数设置要求以供参考（见表1）表1开关电源相关参数设置表参数规范值双登电池具体参数浮冲电压2.23-2.28v2.25v/cell均充电压2.30-2.35v2.35v/cell充电限流0.1C100.15C10高压警告值57/2.38/cell57v低压警告值45v,高于LVDS脱离电压46V电池温度补偿系数5.5mv/℃cell5.5mv电池温度过度3535LVDS复位电压44V/22V综合放电率44.0VLVDS脱离电压447V/23.8V考虑回路压降48V均充周期720H机房电池为6个月，基站电池为3个月，停电较频繁的地区为2个月周期均充时间1-10h10H复电均充起始条件市电恢复及对电池进行均充浮充转均充条件≥50mv/Ah≥50mv/Ah停电均充时间1-10h12H退出均充条件≤5mv/Ah≤5mv/Ah继续均充时间3h3h充电容量倍数不小于1.2倍1.2倍电池分流容量设定根据实际电池容量根据实际电池容量电池连接先串后并先串后并电池报废指标小于额定容量的80%小于额定容量的80%电池端电压差50mv/20mv/开路50mv/20mv/开路3、铅酸徐蓄电池参数设置的重要性及建议VRLA电池由于其结构的特殊性，有人不加以和免维电池认真区分，误以为它就是免维护电池，于是在日常维护使用过程中认为它不需要维护，置之不理，听之任之，对电池的使用要求与一些参数的设置更是不去认真分析，从来不关心参数的正确设置，也不理会参数设置不合理对电池造成的危害，进而严重影响了电池的使用寿命，甚至导致电池未到报废时限容量即已经严中不足，典型的夭折现象。实际上，使用VRLA电池时不仅不能“免维护”，建议在日常的维护工作中要严格按照电源维护规程的要求，精心维护，细心呵护，同时要确实重视其参数的设置。3.1浮充电压浮充电压是蓄电池长期使用的充电电压，是影响电池寿命至关重要的因素。浮充电压过高，浮充电流会增大，电解水反应就加剧，析气速度加大失水量必然增加，进而使电池的内压会升高，同时滞留在正极周围的氧窜入PbO2内层，引起板栅氧化腐蚀，维护中如采用2.35v/单体（25℃）连续充电6-8个月会出现热失控。热失控的直接后果就是是蓄电池鼓肚、漏气、严重的会使电池失去放电功能。整体报废。从VRLA电池水的分解速度来说，充电电压越低越好，但从保证VRLA电池容量来说，浮充电压又不能太低，如过低，虽可降低失水速度，但容易引起极板硫酸盐化，因此必须根据电池荷电状态、温度和电池新旧程度而适时自动调整浮充电压是非常必要的。正确选择浮充电压，使最大浮充电流不大于1%C10（A）一般为2mA/Ah，各生产厂家虽规定了不同的浮充电压值，实际操作时浮充电压应随温度而变化，以双登为例列下表以供参考（见表2）。另外浮充电压值也要随电池的新旧程度不同作适当调整，新电池可高一些，旧电池则要低一些，如负载变化频繁且幅度较大，则可适当提高浮充电压0.02V，总之开关电源对电池的控制参数应根据负载电流的大小合理设置，不同的供应商有不同的要求，在维护工作中应严格按照供应商的产品说明准确设置。表2不同温度范围的浮充电压温度/℃浮充电压/V0～102.3111～152.2816～252.2526～302.2331～352.2036～402.193.2均充电压众所周知，VRLA电池均加有滤酸垫，能有效防止酸雾逸出。但密封蓄电池不逸出气体是有条件的，即：电池在存放期内应无气体逸出；充电电压在2.35v/单体（25℃）时，就有可能使气体逸出。因为此时电池体内短时间产生了大量气体来不及被负极吸收，压力超过某个值时，便通过单项排气阀排气，排出的气体虽然经过滤酸垫滤掉了酸雾；但毕竟使电池损失了气体，所以VRLA电池对均充电压的要求是非常严格的。如厂家说明书没有另行规定，决不可在温度一定时随意改变均充电压，维护中必须严格遵守，另外在维护工作中应根据蓄电池所处的环境温度合理选择均充电压，其温度变化时设置也随之变化，具体参照浮充电压温度变化的设置规律（参照表2）。一般情况下，均充电压定为2.35v/单体（25℃时蓄电池正负端子测定的平均值）比较合适，充电电流为0.25C10A，均充时间不少于10小时，如基站供电条件恶劣，停电频繁，应视情况进行定期均充。3.3温度补偿温度过低容易造成电池长期充电不足及负极板硫酸盐化等问题，使电池容量将减小。随着环境温度的升高，电池的容量也会增大，但环境温度的升高，将加速电池板栅的腐蚀和失水程度，同时由于VRLA电池是紧装配，内部散热困难，热量积累后会引起恶性循环易造成热失控，缩短了使用寿命。由此可见，严格控制电池的环境温度非常重要，同时对开关电源的温度补偿这一功能更不能忽视，电池室内没条件安装空调的地方要安装温度计，经常观察，必须对浮充电压或均充电压进行调整，当电池环境温度超过20℃-30℃范围，应对浮充电压和均充电压进行修正，一般温度每变化5℃，将对浮充电压或均充电压调整一次。一般遵循下述公式：Vt=[2.25-0.003（t-25）]*nn为电池单格数，校正范围为5～30℃，即校正系数为-3mv/℃为宜。3.4充电限流当增大充电电流，充电时间虽可缩短，但由于单位时间内极板活性物质还原数量增多，电水解反应加剧，同样会加大失水量，也会出现热失控，因此充电限流值最佳是0.1C10，这个参数的设置应该引起足够的重视，不能盲目的为了缩短充电时间而增大充电电流，严重影响到蓄电池的使用寿命。3.5均充周期、均充时间国外厂家生产的VRLA电池大部分采用了低压浮充电无均衡充电的制度，国内有的厂家也要求对VRLA电池取消均衡充电。有的厂家认为：在电池放电后，用浮充电压不能给电池充足电，必须进行均衡充电。从近年来看，VRLA电池不能使用到设计年限，一个重要的因素是市电较稳定的地方会过充，市电较差的地方则充电不足，所以均充周期、时间的设置，既要考虑规程中每季进行充电的这一规定，又要参考厂家的说明书要求，同时要根据VRLA电池的放电次数、放电深度、环境温度等情况来确定。一般来说，放电次数频繁要缩短均充周期（如一些市电不稳的基站），每次放电时间较长的要适当延长均充时间，对于市电稳定的有人值守局站可延长均充周期，总之根据局站的市电运行情况合理选择充电时间流。3.6复电均充起始条件、浮充转均充条件、停电均充时间、退出均充条件、继续充电时间为提高利用率，现电源都已发展为高频开关电源，但维护人员往往容易忽视开关电源对蓄电池的管理功能，长期下去，也会影响电池的使用寿命。（1）复电均充起始条件与浮充转均充条件这两个条件各产品的设置方式不同，如华为PS48/300型，一般为放电时间超过15分钟后转为均充，北京动力源只要是放电就转入均充，武汉州际与珠江电源放电后有两个判断依据转均充a、放电电压b、放电容量，只要满足其中一个条件即转入均充。对于州际与珠江的电源，为了在放电后能及时补充电，最佳选择是放电电压≤50V，放电容量放出15%以上容量转均充为佳，自动浮充转均充时最佳设置为当浮充电流大于0.05C10（A）。（2）停电均充时间与退出均充条件这两个条件是相互制约的，如均充转浮充电流过大，限制了充电时间，会造成电池充电不足，如均充时间太长易造成过充。一般设置均充时间为10h，均充转浮充电流为0.005C10（A）。均充时间的计时方式又有三种：a.市电恢复开始计时b.充电电压高于浮充电压开始计时c.充电电压达到均充电压开始计时通过上述计时方式，结合一般设置可见，电池深放电后第一种计时方式充电时间为10小时，第二种计时方式充电大约为14小时，第三种计时方式大约为16小时。另外，许多地区的模块局、接入网点等无人值守局站所配的电池其容量很大，可负载较小，市电较差的地区易发生小电流深度放电，这样在设置这些参数时要按具体情况选择，决不能生搬硬套，一成不变。首先应了解开关电源均充时间的计时方式采用的是哪一种方式，转换条件时间与电流是何种关系，如经常处于小电流放电要将均充时间设置的长一点，转换电流设置的小一点，一般将均充时间设为13小时，均浮充转换电流设为0.003C10（A），但继续充电时间不易过长，一般宜设为2小时。3.7充电容量倍数规程中要求充电量不小于放出电量的1.2倍，其科学性告诉我们这样做既不会对电池欠充也不会过充，但往往在线浮充时不易掌握，但在集中监控系统与容量测试一种我们通过观察器充电电流以及充电量后适时调整其它参数可满足这一要求。3.8电池报废指标VRLA电池性能的好坏首先取决于电池的设计水平和原材料的选择以及生产工艺，值得提出的是许多生产厂家在设计VRLA电池时都对蓄电池容量留有一定的余地，因为这是延长电池使用寿命和保证电池可靠性的有效措施。但给用户带来了不利的一面，如在电池使用后期各电池容量差异很大的情况下，最小的容量还大于80%，此时如不去认真分析其差异并及时采取措施，而一味继续使用，会严重影响电源系统的安全可靠性，所以从保证通信系统的安全性出发，当蓄电池