第2部分第2章+閥控式鉛酸蓄電池

第二章 閥控式鉛酸蓄電池第一節(jié) 主要性能參數(shù)鉛酸蓄電池的電性能用下列參數(shù)量度：電池電動勢、開路電壓、終止電壓、工作電壓、放電電流、容量、電池內(nèi)阻、儲存性能、使用壽命（浮充壽命、充放電循環(huán)壽命）等。1、電池電動勢、開路電壓、工作電壓當蓄電池用導(dǎo)體在外部接通時，正極和負極的電化反應(yīng)自發(fā)地進行，倘若電池中電能與化學(xué)能轉(zhuǎn)換達到平衡時，正極的平衡電極電勢與負極平衡電極電勢的差值，便是電池電動勢，它在數(shù)值上等于達到穩(wěn)定值時的開路電壓。電動勢與單位電量的乘積，表示單位電量所能作的最大電功。但電池電動熱與開路電壓意義不同：電動勢可依據(jù)電池中的反應(yīng)利用熱力學(xué)計算或通過測量計算，有明確的物理意義。后者只在數(shù)字上近于電動勢，需視電池的可逆程度而定。電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池正極電極電勢與負極電極電勢之差。電池工作電壓是指電池有電流通過（閉路）的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。2、容量電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時（Ah）或毫安時（mAh）。電池的容量可以分為額定容量（標稱容量）、實際容量。（1）額定容量額定容量是電池規(guī)定在在25環(huán)境溫度下，以10小時率電流放電，應(yīng)該放出最低限度的電量(Ah)。a、放電率。放電率是針對蓄電池放電電流大小，分為時間率和電流率。放電時間率指在一定放電條件下，放電至放電終了電壓的時間長短。依據(jù)IEC標準，放電時間率有20，10，5，3，1，0.5小時率及分鐘率，分別表示為：20Hr，10Hr ，5Hr，3Hr，2Hr，1Hr，0.5Hr 等。b、放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25環(huán)境溫度下放電至能再反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終了電壓。大多數(shù)固定型電池規(guī)定以10Hr放電時（25）終止電壓為1.8V/只。終止電壓值視放電速率和需要而夫定。通常，為使電池安全運行，小于10Hr的小電流放電，終止電壓取值稍高，大于10Hr的大電流放電，終止電壓取值稍低。在通信電源系統(tǒng)中，蓄電池放電的終止電壓，由通信設(shè)備對基礎(chǔ)電壓要求而定。放電電流率是為了比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而設(shè)立的，通常以10小時率電流為標準，用I10表示，3小時率及1小時率放電電流則分別以I3、I1表示。c、額定容量。固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25環(huán)境下，以10小時率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。10小時率的電流值為其它小時率下容量表示方法為：3小時率容量(Ah)用C3表示， 在25環(huán)境溫度下實測容量(Ah)是放電電流與放電時間(h)的乘積，閥控鉛酸固定型電池C3和I3值應(yīng)該為C3=0.75 C10(Ah)I3=2.5 I10(h)1小時定容量(Ah)用C1表示，實測C1和I1值應(yīng)為C1=0.55 C10(Ah)I1=5.5 I10(h)（2）實際容量實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為Ah。3、內(nèi)阻電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系，常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。4、循環(huán)壽命蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)（一個周期）。在一定放電條件下，電池工作至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命。各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異，傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500600次，起動型鉛酸電池約為300500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為10001200次。影響循環(huán)壽命的因素一是廠家產(chǎn)品的性能，二是維護工作的質(zhì)量。固定型鉛電池用壽命，還可以用浮充壽命（年）來衡量，閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上。對于起動型鉛酸蓄電池，按我國機電部頒標準，采用過充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來表示壽命，而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過充電單元數(shù)應(yīng)在4以上，循環(huán)耐久能力單元數(shù)應(yīng)在3以上。5、能量電池的能量是指在一定放電制度下，蓄電池所能給出的電能，通常用瓦時（Wh）表示。電池的能量分為理論能量和實際能量。理論能量W理可用理論容量和電動勢（E）的乘積表示，即 W理=C理E電池的實際能量為一定放電條件下的實際容量C實與平均工作電壓U平的乘積，即 W實=C實U平常用比能量來比較不同的電池系統(tǒng)。比能量是指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出的電能，單位分別是Wh/kg或Wh/L。比能量有理論比能量和實際比能量之分。前者指1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)完全放電時理論上所能輸出的能量。實際比能量為1 kg電池反應(yīng)物質(zhì)所能輸出的實際能量。由于各種因素的影響，電池的實際比能量遠小于理論比能量。實際比能量和理論比能量的關(guān)系可表示如下： W實= W理·KV·KR·Km式中 KV電壓效率； KR反應(yīng)效率； Km質(zhì)量效率。電壓效率是指電池的工作電壓與電動勢的比值。電池放電時，由于電化學(xué)極化、濃差極化和歐姆壓降，工作電壓小于電動勢。反應(yīng)效率表示活性物質(zhì)的利用率。電池的比能量是綜合性指標，它反映了電池的質(zhì)量水平，也表明生產(chǎn)廠家的技術(shù)和管理水平。6、儲存性能蓄電池在貯存期間，由于電池內(nèi)存在雜質(zhì)，如正電性的金屬離子，這些雜質(zhì)可與負極活性物質(zhì)組成微電池，發(fā)生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì)，若其標準電極電位介于正極和負極標準電極電位之間，則會被正極氧化，又會被負極還原。所以有害雜質(zhì)的存在，使正極和負極活性物質(zhì)逐漸被消耗，而造成電池喪失容量，這種現(xiàn)象稱為自放電。電池自放電率用單位時間內(nèi)容量降低的百分數(shù)表示：即用電池貯存前（C10）（C10”）容量差值和貯存時間T（天、月）的容量百分數(shù)表示，即 第二節(jié) 影響閥控式鉛酸蓄電池容量的因素一、放電率對電池容量的影響鉛蓄電池容量隨放電倍率增大而降低，在談到容量時，必須指明放電的時率或倍率。電池容量隨放電時率或倍率不同而不同。（一）容量與放電時率的關(guān)系對于一給定電池，在不同時率下放電，將有不同的容量，下表為華達GFM1000電池在常溫下不同放電時率放電時的額定容量。放電率(hr)123458101224容量（Ah）550656750788850952100010441128（二）高倍率放電時容量下降的原因 放電倍率越高，放電電流密度越大，電流在電極上分布越不均勻，電流優(yōu)先分布在離主體電解液最近的表面上，從而在電極的最外表面優(yōu)先生成PbSO4。PbSO4的體積比PbO2和Pb大，于是放電產(chǎn)物硫酸鉛堵塞多孔電極的孔口，電解液則不能充分供應(yīng)電極內(nèi)部反應(yīng)的需要，電極內(nèi)部物質(zhì)不能得到充分利用，因而高倍率放電時容量降低。（三）放電電流與電極作用深度關(guān)系在大電流放電時，活性物質(zhì)沿厚度方向的作用深度有限，電流越大其作用深度越小，活性物質(zhì)被利用的程度越低，電池給出的容量也就越小。電極在低電流密度下放電，i100A/m2時，活性物質(zhì)的作用深度為3×10-3m5×10-3m，這時多孔電極內(nèi)部表面可充分利用。而當電極在高電流密度下放電，i200A/m2時，活性物質(zhì)的作用深度急劇下降，約為0.12×10-3m，活性物質(zhì)深處很少利用，這時擴散已成為限制容量的決定因素。在大電流放電時，由于極化和內(nèi)阻的存在，電池的端電壓低，電壓降損失增加，使電池端電壓下降快，也影響容量。二、溫度對電池容量的影響環(huán)境溫度對電池的容量影響較大，隨著環(huán)境溫度的降低，容量減小。環(huán)境溫度變化1時的電池容量變化稱為容量的溫度系數(shù)。根據(jù)國家標準，如環(huán)境溫度不是25，則需將實測容量按以下公式換算成25基準溫度時的實際容量 Ce,其值應(yīng)符合標準。Ce = Ct1+K(t-25)公式中：t是放電時的環(huán)境溫度K是溫度系數(shù)，10hr 的容量實驗時K = 0.006/，3hr 的容量實驗時K = 0.008/，1hr 的容量實驗時K = 0.01/三、閥控鉛酸蓄電池容量的計算閥控鉛酸蓄電池的實際容量與放電制度（放電率、溫度、終止電壓）和電池的結(jié)構(gòu)有關(guān)。如果電池是以恒定電流放電，放電至規(guī)定的終止電壓，電池的實際容量Ct=放電電流I×放電時間t，單位是Ah。第三節(jié) 閥控鉛酸蓄電池的失效模式一、干涸失效模式從閥控鉛酸蓄電池中排出氫氣、氧氣、水蒸氣、酸霧，都是電池失水的方式和干涸的原因。干涸造成電池失效這一因素是閥控鉛酸蓄電池所特有的。失水的原因有四：氣體再化合的效率低；從電池殼體中滲出水；板柵腐蝕消耗水；自放電損失水。（一）氣體再化合效率氣體再化合效率與選擇浮充電壓關(guān)系很大。電壓選擇過低，雖然氧氣析出少，復(fù)合效率高，但個別電池會由于長期充電不足造成負極鹽化而失效，使電池壽命縮短。浮充電壓選擇過高，氣體析出量增加，氣體再化合效率低，雖避免了負極失效，但安全閥頻繁開啟，失水多，正極板柵也有腐蝕。影響電池壽命。（二）從殼體材料滲透水分各種電池殼體材料的有關(guān)性能見下表。從表中數(shù)據(jù)看出，ABS材料的水蒸氣滲透率較大，但強度好。電池殼體的滲透率，除取決于殼體材料種類、性質(zhì)外，還與其壁厚、殼體內(nèi)外間水蒸氣壓差有關(guān)。 性能材料 數(shù)值水蒸汽相對滲透率（%）氧相對滲透率（%）機械強度拉伸強度（Mpa）缺口沖擊強度（KJ·m-2）ABS16.60.3521636.053PP1.00130402.26.4PVC4.224.41355522108（三）板柵腐蝕板柵腐蝕也會造成水分的消耗，其反應(yīng)為： Pb + 2H2O PbO2 + 4H+ + 4e- （四）自放電正極自放電析出的氧氣可以在負極再化合而不至于失水，但負極析出的氫不能在正極復(fù)合，會在電池累積，從安全閥排出而失水，尤其是電池在較高溫度下貯存時，自放電加速。二、容量過早損失的失效模式在閥控鉛酸蓄電池中使用了低銻或無銻的板柵合金，早期容量損失常容易在如下條件發(fā)生：不適宜的循環(huán)條件，諸如連續(xù)高速率放電、深放電、充電開始時低的電流密度；缺乏特殊添加劑如Sb、Sn、H3PO4；低速率放電時高的活性物質(zhì)利用率、電解液高度過剩、極板過薄等；活性物質(zhì)視密度過低，裝配壓力過低等。三、熱失控的失效模式大多數(shù)電池體系都存在發(fā)熱問題，在閥控鉛酸蓄電池中可能性更大，這是由于：氧再化合過程使電池內(nèi)產(chǎn)生更多的熱量；排出的氣體量小，減少了熱的消散；若閥控鉛酸蓄電池工作環(huán)境溫度過高，或充電設(shè)備電壓失控，則電池充電量會增加過快，電池內(nèi)部溫度隨之增加，電池散熱不佳，從而產(chǎn)生過熱，電池內(nèi)阻下降，充電電流又進一步升高，內(nèi)阻進一步降低。如此反復(fù)形成惡性循環(huán)，直到熱失控使電池殼體嚴重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發(fā)生，要采用相應(yīng)的措施：充電設(shè)備應(yīng)有溫度補償功能或限流；嚴格控制安全閥質(zhì)量，以使電池內(nèi)部氣體正常排出；蓄電池要設(shè)置在通風(fēng)良好的位置，并控制電池溫度。四、負極不可逆硫酸鹽化在正常條件下，鉛蓄電池在放電時形成硫酸鉛結(jié)晶，在充電時能較容易地還原為鉛。如果電池的使用和維護不當，例如經(jīng)常處于充電不足或過放電，負極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛，它幾乎不溶解，用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，從而減少了電池容量，甚至成為蓄電池壽命終止的原因，這種現(xiàn)象稱為極板的不可逆硫酸鹽化。為了防止負極發(fā)生不可逆硫酸鹽化，必須對蓄電池及時充電，不可過放電。五、板柵腐蝕與伸長在鉛酸蓄電池中，正極板柵比負極板柵厚，原因之一是在充電時，特別是在過充電時，正極板柵要遭到腐蝕，逐漸被氧化成二氧化鉛而失去板柵的作用，為補償其腐蝕量必須加粗加厚正極板柵。所以在實際運行過程中，一定要根據(jù)環(huán)境溫度選擇合適的浮充電壓，浮充電壓過高，除引起水損失加速外，也引起正極板柵腐蝕加速。當合金板柵發(fā)生腐蝕時，產(chǎn)生應(yīng)力，致使極板變形、伸長，從而使極板邊緣間或極板與匯流排頂部短路；而且閥控鉛酸蓄電池的壽命取決于正極板壽命，其設(shè)計壽命是按正極板柵合金的腐蝕速率進行計算的，正極板柵被腐蝕的越多，電池的剩余容量就越少；電池壽命就越短。第四節(jié) 閥控鉛酸蓄電池的使用和維護一、閥控鉛酸蓄電池的使用（一）容量選擇閥控鉛酸蓄電池的額定容量是10小時率放電容量。電池放電電流過大，則達不到額定容量。因此，應(yīng)根據(jù)設(shè)備負載，電壓大小等因素來選擇合適容量電池。蓄電池總?cè)萘繎?yīng)按YD5040-97通信電源設(shè)備安裝設(shè)計規(guī)范中的規(guī)定配置，計算如下： Q KIT1+（t-25）式中：Q-蓄電池容量（Ah）；K-安全系數(shù)，取1.25；I-負荷電流（A）；T-放電小時數(shù)（h）；-放電容量系數(shù)；t-實際電池所在地最低環(huán)境溫度數(shù)值。所在地有采暖設(shè)備時，按15考慮，無采暖設(shè)備時，按5考慮；-電池溫度系數(shù)（1/），當放電小時率10時，取=0.006；當10>放電小時率1時，取=0.008；當放電小時率<1時，取=0.01。（二）充電機的選擇由于浮充使用和無人值守，要求使用閥控鉛酸蓄電池的充電機具有如下功能：自動穩(wěn)壓 自動穩(wěn)流 恒壓限流 高溫報警 波紋系數(shù)不大于5%故障報警 浮充/均充自動轉(zhuǎn)換 溫度補償（三）閥控鉛酸蓄電池的安裝1、安裝方式閥控鉛酸蓄電池有高形和矮形兩種設(shè)計，高形設(shè)計的電池體積（高度）、重量大、濃差極化大，影響電池性能，最好臥式放置。矮形電池可立放、也可臥放工作。安裝方式要根據(jù)工作場地與設(shè)施而定。2、連接方式及導(dǎo)線閥控鉛酸蓄電池實際應(yīng)用中，大電流放電性能特別重要。除電池本身外，連接方式和連接導(dǎo)線的電壓降是至關(guān)重要的。（1）連接方式考慮1000Ah以上大電池大部分均用500 Ah1000Ah并聯(lián)而成，連接線使用多，要貫徹 “多串少并，先串后并”原則。（2）連接導(dǎo)線根據(jù)電纜長度、電纜單位面積載流量標準、直流供電回路的全程壓降小于3V的原則確定導(dǎo)線的截面積，由此選取對應(yīng)的電力電纜。（3）注意事項不能將容量、性能和新舊程度不同的電池連在一起使用。連接螺絲必須擰緊，臟污和松散的連接會引起電池打火爆炸，因此要仔細檢查。安裝末端連接線和導(dǎo)通電池系統(tǒng)前，應(yīng)再次檢查系統(tǒng)的總電壓和極性連接，以保證正確接線。由于電池組電壓較高，存在著電擊的危險，因此裝卸、連接時應(yīng)使用絕緣工具與防護，防止短路。電池不要安裝在密閉的設(shè)備和房間內(nèi)，應(yīng)有良好通風(fēng)，最好安裝空調(diào)。電池要遠離熱源和易產(chǎn)生火花的地方；要避免陽光直射。（四）運行充電1、補充充電與容量試驗閥控鉛酸蓄電池是荷電出廠，由于自放電等原因，投入運行前要作補充充電和一次容量試驗。補充充電應(yīng)按廠家使用說明書進行，各生產(chǎn)廠并不完全一致。補充充電有兩種方法：限流限壓（恒流恒壓）。即先限定電流，將充電電流限制在0.25 C10以下（一般用0.1 C100.2 C10）充電，待電池端電壓上升到2.352.40V時，立即以2.352.40V電壓改為限壓連續(xù)充電，在充電電流降到0.006C10以下3小時不變，即認為充足電（充電完畢）。恒壓限流充電。在2.302.35V電壓下充電，同時充電電流不超過0.25 C10，直到充電電流降到0.006 C10以下3小時不變，就認為電池充足。補充充電后，進行一次10h率容量檢查。2、浮充充電（1）浮充工作閥控鉛酸蓄電池在現(xiàn)場的工作方式主要是浮充工作制，浮充工作制是在使用中將蓄電池組和整流器設(shè)備并接在負載回路作為支持負載工作的唯一后備電源。浮充工作的特點是，一般說電池組平時并不放電，負載的電流全部由整流器供給。當然實際運行中電池有局部放電以及負載的意外突然增大而放電。 （2）浮充充電作用蓄電池組在浮充工作制中有兩個主要作用：當市電中斷或整流器發(fā)生故障時，蓄電池組即可擔負起對負載單獨供電任務(wù)，以確保通訊不中斷；起平滑濾波作用。電池組與電容器一樣，具有充放電作用，因而對交流成分有旁路作用。這樣，送至負載的脈動成分進一步減少，從而保證了負載設(shè)備對電壓的要求。（3）浮充電壓的原則l 浮充電流足以補償電池的自放電損失；l 當蓄電池放電后，能依靠浮充電很快地補充損失的電量，以備下一次放電。l 選擇在該充電電壓下，電池極板生成的PbO2較為致密，以保護板柵不致于很快腐蝕。l 盡量減少O2與H2析出，并減少負極鹽化。l 浮充電壓的選擇還要考慮其它的影響因素：電解液濃度對浮充電壓的影響；板柵合金對浮充電壓的影響。根據(jù)浮充電壓選擇原則與各種因素對浮充電壓的影響，國外一般選擇稍高的浮充電壓，范圍可達2.252.33V，國內(nèi)稍低，2.232.27V。不同廠家對浮充電壓的具體規(guī)定不一樣。一般廠家選擇浮充電壓為2.25V/單體（環(huán)境溫度為25情況下）,根據(jù)環(huán)境溫度的變化，對浮充電壓應(yīng)作相應(yīng)調(diào)整。（4）浮充電壓的溫度補償浮充充電與環(huán)境溫度有密切關(guān)系。通常浮充電壓是指環(huán)境25而言，所以當環(huán)境溫度變化時，需按溫度系數(shù)補償，調(diào)整浮充電壓。不同廠家電池的溫度補償系數(shù)不一樣，在設(shè)置充電機電池參數(shù)時，應(yīng)根據(jù)說明書上的規(guī)定設(shè)置溫度補償系數(shù)，如說明書沒有寫明，應(yīng)向電池生產(chǎn)廠家咨詢確定。如華達公司電池的溫度補償系數(shù)為-3mV/。3、均充的作用及均充電壓和頻率當電池浮充電壓偏低或電池放電后需要再充電或電池組容量不足時，需要對電池組進行均衡充電，合適的均充電壓和均充頻率是保證電池長壽命的基礎(chǔ)，對閥控鉛酸蓄電池平時不建議均充，因為均充可能造成電池失水而早期失效，均充電壓與環(huán)境溫度有關(guān)。一般單體電池在25環(huán)境溫度下的均充電壓為2.35V或2.30V，如溫度發(fā)生變化，需及時調(diào)整均充電壓，均充電壓溫度補償系數(shù)為-5mV/。一般均充頻率的設(shè)置，應(yīng)為電池全浮充運行半年，按規(guī)定電壓均充一次，時間為12小時或24小時。其它具體均充條件可參見蓄電池說明書。如果是電池放電后的補充電，則需采用限流限壓或恒壓限流的補充充電方法。二、閥控鉛酸蓄電池的日常維護（一）維護檢查工作閥控鉛酸蓄電池并不是“免維護”，電池的變化是一個漸進和積累的過程，為了保證電池使用良好，作好運行記錄是相當重要的，要檢測的項目如下：1端電壓。2連接處有無松動、腐蝕現(xiàn)象。3電池殼體有無滲漏和變形。4極柱、安全閥周圍是否有酸霧酸液逸出。同時也要定期對開關(guān)電源的電池管理參數(shù)進行檢查，保證電池參數(shù)符合要求，開關(guān)電源的部分參數(shù)如下：（24只單體即48V系統(tǒng)）例如：l 浮充電壓：54.0V（單體2.25V）l 均充電壓：56.4V（單體2.35V）l 浮充溫度補償：是 均充溫度補償：是l 浮充溫度補償系數(shù)：3mV/單體； 均充溫度補償系數(shù)：5mV/單體l 均充頻率：180天；l 定時均充時間：12 小時l 高壓告警電壓：57V； 低壓告警電壓：44Vl 電池斷路保護電壓：43.Vl 轉(zhuǎn)均充判據(jù) ：電池容量：95%； 電池電壓：49V 放電時間：10分鐘l 轉(zhuǎn)浮充判據(jù) ：后期穩(wěn)流均充時間：180分鐘； 穩(wěn)流均充電流：0.006 C10/組（二）補充電閥控鉛酸電池組遇有下列情況之一時應(yīng)進行充電：(1)浮充電壓有兩只以上低于2.18V只。(2)擱置不用時間超過三個月。三、容量試驗（一）核對性試驗通信電源維護制度中，規(guī)定了由蓄電池組，向?qū)嶋H通信設(shè)備進行單獨供電，以考查蓄電池是否滿足忙時最大平均負荷的需要，這種放電制度，稱為核對性放電。具體做法是：選擇在最大忙時負荷情況，人為使整流器下調(diào)浮充電壓設(shè)置或停電，讓蓄電池單獨向通信設(shè)備供電，實際負荷需要的電量，全部由蓄電池組承擔，放電至該條件下（溫度、放電率）蓄電池的終了電壓時核算其輸出容量。由于核對性放電前并不能確切知道蓄電池的保證容量，所以通常情況下放電終了對保障通信安全，風(fēng)險太大，一般要求放出額定容量的30%-40%即停止放電。核對性放電在市電較好的局（站）內(nèi)，蓄電池組輸出容量滿足實際負荷0.51h供電即可，因此電池是以高的放電速率進行放電。在市電不可靠的局（站）內(nèi)，電池組容量都選擇比較大，所以其放電都是以較小的速率進行的。要注意的是，電池組對小負荷的供電，其放電過程中極化作用很小，超電勢變化緩慢，因此放電過程端壓變化甚微，所以不能用放電終了端電壓的變化表征電池容量，只能通過監(jiān)測實際放電量了解一般情況。需要特別指出的，核對性放電試驗，除了檢查蓄電池的容量是否滿足忙時最大平均負荷的需要外，它還有檢查直流放電回路是否正常的功能。如電池熔絲溫升是否正常，連接條是否接觸可靠，電池電流測量回路是否正常等。所以說，核對性放電試驗是電池維護工作中最關(guān)鍵的一項內(nèi)容，此項工作不做，蓄電池其它維護工作做得再好也失去意義。（二）容量試驗蓄電池的容量試驗有多種方式：1、降低浮充電壓法：這種方法是指浮充整流器上有一“放電開關(guān)”，當置于“放電開關(guān)位置時，整流器的浮充電壓自動從54V降至48V，這時蓄電池的電壓也立即從54V降到51.8V（蓄電池的電動勢約為2.16V/只）然后從51.8V降至48V，這時可以從隨機監(jiān)視電壓下降曲線上比較有無落后電池。2、在線放電法：這時只要調(diào)整浮沖電壓設(shè)置或關(guān)閉所有的整流器，利用實際負載設(shè)備作負載，使電池馬上從浮充狀態(tài)轉(zhuǎn)入放電狀態(tài)，隨后維護人員在旁觀察，并記錄某電池放電電壓，電流（一般可以選擇一小時或二小時放電時間），以放電總電壓不低于45.6為準，隨后通過各個電池隨機監(jiān)測電壓的變化來判斷有無落后電池，且可通過放電電流乘以放電時間乘以放電子數(shù)（可查況相關(guān)生產(chǎn)廠商提供的數(shù)據(jù)資料）來計算大約的放電容量，并以此推斷某電池組的性能是否良好。3、假負載放電法，采用這種方法放電只能將在用的某電池組單獨取出一組使其脫離浮充工作狀態(tài)，并接上各種形式的負載電阻作為放電時的假負載，然后可選擇10小時率的放電電流（或3小時1小時率的放電電流）放電，并記錄電池電壓、溫度等，最后以1.8V（10小時率）作為終了電壓，隨后通過記算可以算某電池組的實際容量容易是多少。（1小時率放電終止電壓為1.75V/單體）密封蓄電池容量試驗（假負載放電法）操作步驟：（1）電池組均衡充電（2）電池組脫離浮充電路（3）電池組接入假負載（4）調(diào)整假負載開關(guān)，做電池組以10小時率電流放電。（5）每小時抄電池組總電壓，單只電池電壓，放電電流，室溫。（6）電池組電壓逐步下降，放電電流會減?。粦?yīng)及時調(diào)整放電電流，使之維持10小時率電流不變。（7）單只電池電壓接近1.80V時，應(yīng)密切注意電池電壓，增加抄表次數(shù)。（8）電池組傳一電池電壓降至1.80V時立即中止放電。（9）拆開放電電路，測量電池組靜態(tài)電壓。（10）在監(jiān)控模塊上，設(shè)置浮充電壓等于電池組靜態(tài)電壓。（11）把容量試驗后的電池組按入浮充電路。（12）核查監(jiān)控模塊，使之對電池充電電流2.5I10。（13）調(diào)整監(jiān)控模塊的浮充電壓，使之恢復(fù)到原浮充值。（14）根據(jù)電池放電記錄，核算電池放電容量。非標準溫度，10小時率放電電流情況下，電池容量的測算：用公式C標稱電池的標準容量CT電池在T溫度時的容量例：電池溫度15，標準容量1000AH。負載電流250A，核算電池容量。解：用公式G686.57AH即標算容量為1000AH的電池，在溫度為15，以250A電流放電的狀態(tài)下，其放出的容量為686.57AH。M的大小取決于Im/I比值和放電時間。Im非正常放電率的電流I10小時率放電電流在實際工作中，可用查表法計算蓄電池的實際容量。例：電池環(huán)境溫度為10，標稱容量1000AH，負載電流250A，試計算核對性容量試驗應(yīng)放電的時間。（放出標稱容量的40%）解：查表（蓄電池溫度與容量的關(guān)系）：10時，蓄電池實際容量為85%； 查表（蓄電池放電率與容量的關(guān)系）：250A時，蓄電池實際容量為75%；由上述查表數(shù)據(jù)，得到在該環(huán)境下，蓄電池保證容量為1000*85%*75=6375AH核對性容量試驗放出容量=6375*40%=254AH放電時間=254/250=1小時（近似）必須指出：在核對性容量試驗放電之前，我們并不能完全確定蓄電池完好。為確保供電安全，容量試驗時，使整流器處在開機狀態(tài)，把浮充電壓調(diào)低到略低于正常放電時的電壓。一旦電池異常，整流器會自動供電。蓄電池電壓值可通過查表確定。如上題中，查表得蓄電池放電一小時端電壓是1.99V，則浮充電壓設(shè)定在1.98*24=47.5V蓄電池實際容量與放電率的關(guān)系電池放電率Im/IM1/M1011.001.0091.101.030.9781.241.070.9371.401.110.9061.421.140.8951.661.200.8342.001.280.7832.501.340.7523.001.580.611.53.801.720.581.254.501.850.5415.041.960.51 蓄電池實際容量與溫度的關(guān)系第五節(jié) 接入網(wǎng)蓄電池維護近年來，接入網(wǎng)發(fā)展迅速，在電信網(wǎng)全網(wǎng)數(shù)字化、少局所、大容量、廣覆蓋網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)中，在解決城市網(wǎng)管緊張及網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)建設(shè)延伸等方面發(fā)揮著重要作用，使其需求保持著近40%的年增長率。蓄電池對于接入網(wǎng)直流供電系統(tǒng)的質(zhì)量和可靠性具有舉足輕重的作用。由于它屬于易耗品，有其使用期限，一方面要求用戶加強對蓄電池的維護管理，延長使用壽命；一方面要求在蓄電池接近壽命終止前及時更換，保證系統(tǒng)正常工作。實際使用中常見的蓄電池問題主要表現(xiàn)為：容量不足、電池組充放電過程一致性差、電池壽命過早衰減、漏酸等現(xiàn)象。本節(jié)通過對上述問題的分析，對接入網(wǎng)蓄電池的選配方向進行了有益的探討。一、接入網(wǎng)設(shè)備蓄電池的配置接入網(wǎng)-48V直流電源系統(tǒng)一般采用單組4只12V100Ah或12V50Ah電池，設(shè)計容量介于50300Ah，存在多組電池（每組4只電池串聯(lián)）并聯(lián)情況，如ONU-512線容量的機型負載電流平均為67A，。蓄電池 放電終止保護電壓為43.2V。接入網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用范圍廣泛，使用環(huán)境往往差別較大，如省會及中心城市接入網(wǎng)用于新建小區(qū)、高檔樓宇等，使用環(huán)境一般都配備空調(diào)，環(huán)境溫度基本在30以下；而農(nóng)村地區(qū)一般為自然使用環(huán)境，冬季低至0以下，夏季高達45以上，對配套蓄電池的溫度適應(yīng)性提出了較高要求。二、常見問題分析1、12V系列蓄電池現(xiàn)狀12V系列蓄電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域為UPS系統(tǒng)，設(shè)計使用壽命一般為35年，從蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)來看，提供設(shè)計使用壽命為68年與35年的蓄電池沒有本質(zhì)區(qū)別。其中UPS配套產(chǎn)品中知名度較高的品牌如Dynasty、Yuasa、Deka、松下等產(chǎn)品常常用于接入網(wǎng)系統(tǒng)。2、蓄電池容量蓄電池的容量與放電電流、環(huán)境溫度密切相關(guān)，在終止電壓一定的情況下，放電電流越大，電池可放出的容量越小。以12V100Ah電池為例，以20小時率電流5A放電，終止電壓1.8V/單格，放出容量可達100Ah，若以10A放電時，電池放出容量一般不足90Ah。電池選型還需考慮使用環(huán)境溫度，一般來講，溫度每下降1，容量下降0.6%。如果在選配電池時，把20小時率容量的電池按10小時率容量來計算，所選電池容量將達不到設(shè)計要求 。另外，在停電頻繁地區(qū)，若電池尚未充滿電即又進入放電狀態(tài)，也會產(chǎn)生容量不足的現(xiàn)象。在這種情況下，提高充電電壓（均衡充電），及時將電池充滿電，可保持電池容量，但蓄電池長期處于充電不足狀態(tài)會造成蓄電池無法恢復(fù)而失效。3、蓄電池實際使用壽命與廠家提供的數(shù)據(jù)相差懸殊UPS用途的12V系列蓄電池設(shè)計使用壽命一般35年，圖1為Yuasa電池浮充壽命特性圖。試驗條件為：環(huán)境溫度2022，浮充電壓2.275V/單格，每3個月以0.25C放電至1.7V/單格做一次容量試驗。設(shè)計使用壽命68年的蓄電池，實際使用壽命還沒有出現(xiàn)過達到設(shè)計值的情況。 Yuasa電池浮充壽命特性圖現(xiàn)在全國有400多大小生產(chǎn)廠家，魚龍混雜，使用29個月的電池必然存在。我們了解幾個UPS用戶，他們反應(yīng)VRLA只用3個月3年，沒有超過3年的。目前國內(nèi)的生產(chǎn)廠家所用的材料、技術(shù)參數(shù)區(qū)別不大，短時間難以達到理想的水平。由此看來，蓄電池使用壽命不足3年的情況是大量存在的。蓄電池的設(shè)計使用壽命指的是一種特定條件下的理論值，如要求環(huán)境溫度為2025，每個月總放電量不超過額定容量；而蓄電池實際壽命與使用條件密切相關(guān)，環(huán)境溫度、放電深度和斷電頻度等因素都對蓄電池實際使用壽命都有著不同程度的影響，具體分析如下：（1）溫度。高溫使用環(huán)境是使蓄電池實際壽命不能達到設(shè)計壽命的最主要原因。電池溫度每升高10，恒定電壓下的充電電流接受量將增加一倍。電池壽命受過度充電總累積電量增加的影響而縮短，高溫時，浮充電流的增加，加快了過充電量的累積，同時也加快了板柵腐蝕速度和氣體的生成逸出，縮短了電池壽命。溫度與蓄電池壽命的關(guān)系從上圖可以看出，蓄電池使用溫度每增加10，在恒定的浮充電壓下，電池壽命會縮短50。低溫使用環(huán)境同樣會對蓄電池產(chǎn)生有害影響。蓄電池負極活性物質(zhì)為絨狀鉛粒，充放電過程中，鉛的溶解和結(jié)晶在電極反應(yīng)過程中占重要地位，具有化學(xué)活性的PbSO4是一種直徑為105103cm的斜方形晶粒，如在低溫狀態(tài)下放電，極易生成細微的晶粒（粒子大小在105 cm直徑以下），這種粒子排列過于緊密，孔隙少，構(gòu)成細微致密的PbSO4層，減小了充電過程電極反應(yīng)面積，在停電較為頻繁的地區(qū)，蓄電池會產(chǎn)生充電不足現(xiàn)象，長積的累計結(jié)果有可能導(dǎo)致負極板的硫酸鹽化。（2）放電深度。放電深度是在相同放電倍率情況下，實際放電容量與額定放電量的比率。放電深度越大，蓄電池使用壽命越短，下圖為20環(huán)境溫度下循環(huán)使用壽命與放電深度的關(guān)系。實際使用環(huán)境更為復(fù)雜，因此蓄電池的預(yù)計使用壽命只是一個大致的估算。 循環(huán)使用壽命與放電深度的關(guān)系（3）充電電壓。蓄電池的使用壽命與其浮充電壓有很大關(guān)系，浮充電壓過高，會加速板柵腐蝕與電解液損失，縮短電池壽命；浮充電壓過低則容易造成電池充電不足，影響電池容量。蓄電池的浮充電壓必須隨溫度的變化而調(diào)整。浮充電壓應(yīng)隨著溫度的升高而降低，如果浮充電壓保持不變，則浮充電流將會增加，正極極化增大，板柵腐蝕速度隨之加快，從而導(dǎo)致電池壽命的縮短。反之，隨著溫度的降低，需要提高充電電壓，否則會受低溫影響而使電池充電接受能力下降，導(dǎo)致電池充電不足，同樣會縮短電池壽命。為減小溫度對蓄電池壽命的影響，建議選用溫度適應(yīng)性較廣的蓄電池。（4）過放電現(xiàn)象。過放電會使生成的PbSO4在充電時不能恢復(fù)為活性物質(zhì)，從而導(dǎo)致電池容量下降。實際使用過程中，由于蓄電池提供負載的放電電流本來就較小，反應(yīng)生成物晶核生長速度慢、數(shù)量少，放電時生成粗大的PbSO4（ 直徑在103cm以上）晶粒，充電時很難在H2SO4溶液中溶解。即使放電電流較大，若放電至終止保護電壓時仍繼續(xù)放電，則會造成蓄電池過放電，導(dǎo)致PbSO4過量析出，再加上放電后不及時充電，久而久之，PbSO4粒子再生成新的集合體，變成粗大的顆粒，使充電發(fā)生困難，甚至完全喪失活性，從而縮短了蓄電池壽命。 （5）充放電過程中，個別電池端電壓不一致的問題蓄電池組的每只電池的端電壓一致性對整組電池性能有著直接影響，蓄電池組中各個電池的開路電壓最高值與最低值之差應(yīng)60mV，浮充電壓最高值與最低值相差應(yīng)600mV。 當蓄電池處于浮充狀態(tài)下，若個別電池電壓小于13.2V，則電池內(nèi)部存在短路的可能；當蓄電池深度放電之后，隔板內(nèi)電解液游離Pb2 猛增，破壞了硫酸鉛溶解與沉淀的平衡，使Pb2 在飽和H2SO4溶液中沉積為PbSO4的速率增加，導(dǎo)致在隔板內(nèi)產(chǎn)生鉛絨或彌散型PbSO4沉淀，造成正負極板微短路（又稱為枝晶短路）； 而蓄電池極板伸延造成的短路也有可能出現(xiàn)，但一般通過改善合金配方和結(jié)構(gòu)設(shè)計可以有效避免這一情況。若個別電池電壓大于14.5V，電池內(nèi)部則存在單格失效的可能，其形成的主要原因為極群或串聯(lián)連接存在虛焊、負極板極耳產(chǎn)生泥狀或長期過放電造成硫酸鹽化。因此，必須加強對蓄電池的日常維護，一旦發(fā)現(xiàn)蓄電池電壓異常，必須立即采取有效的防范措施，如均衡充電或更換電池。（6）蓄電池漏液的問題。 蓄電池發(fā)生漏液事故，除了運輸、搬運造成的機械損傷外，主要是由于制造缺陷引起的，如電解液注入量過多、密封不嚴、密封材料不合格或老化等。有些廠家在制造蓄電池過程中，在極柱周圍涂抹了硅油，用來增強電池外殼的密封性能，在使用中極柱周圍可能會有非酸性液體滲出，這屬正?，F(xiàn)象，不是漏液，應(yīng)注意區(qū)分三、接入網(wǎng)蓄電池選配原則不同電源設(shè)備對其配套的蓄電池要求不盡相同，通信設(shè)備所采用的蓄電池也有其特殊的要求，如設(shè)計壽命長、良好的深放電恢復(fù)性能、備電時間長、可靠性高、電池均一性好、浮充電壓與設(shè)備相匹配、低倍率放電性能優(yōu)等。而目前12V系列蓄電池通常是為UPS用途而設(shè)計的，較適應(yīng)于高倍率短時間放電，下表為通信用途蓄電池與UPS用途蓄電池的對比。通信用固定型蓄電池與UPS用蓄電池比較表項 目通信用途電池UPS用途（普通型）電池1、依據(jù)標準符合YD/T799-1996標準JISC 8702-19952、設(shè)計取向針對8h以上長時間、小電流、深放電 的應(yīng)用條件優(yōu)化設(shè)計，強調(diào)深度放電恢復(fù)能力和電池可靠性UPS標準配置備用時間約15分鐘左右，放電深度一般在20-30%之間，強調(diào)大電流放電性能3、制造成本較高較低4、設(shè)計壽命10年以上35年5、鉛膏長壽命鉛膏配方，循環(huán)壽命長，60放電深度可達900次以上大功率鉛膏配方，提高鉛膏孔率，提高電池大電流放電能力，但不適于小電流深放電情況，循環(huán)壽命短6、電池密封 方式一般采用高可靠性設(shè)計，一般采用2 層以上極柱密封，以確保在長時間使用中不會出現(xiàn)酸液滲漏。部分產(chǎn)品采用三層復(fù)合密封方式設(shè)計可靠性較通信用途蓄電池低，一般利用在電池蓋上預(yù)埋鉛嵌件與極柱之間手工燒焊進行密封7、外殼材料阻燃ABS材料，安全性高PP材料，強度一般，或普通ABS8、蓄電池 正極板較厚，一般在3.5mm以上較薄，2.5-3.0mm之間9、板柵合金高耐蝕、抗伸延合金，低鈣高錫配方，耐蝕、抗張能力較普通配方高1倍普通鉛鈣合金配方，錫含量一般0.3-0.5%，成本較低10、電解液 密度較低，一般小于1.30g/mm3較高，一般大于1.30g/mm311、過放電 恢復(fù)能力由于采用了高錫含量的板柵合金，提高了板柵/活物質(zhì)界面的導(dǎo)電性，電池一般具有良好的過放電恢復(fù)能力由于成本等原因及應(yīng)用領(lǐng)域一般不會出現(xiàn)過放電的情況，一般情況下對過放電的恢復(fù)能力不重視12、隔板采用多層粗細纖維交織搭配型隔板，隔板的裝配厚度一般大于1.2mm為提高電池的大電流放電能力，采用高孔率大孔徑隔板，裝配厚度一般為0.8mm，在小電流深放電情況下，容易出現(xiàn)枝晶短路，導(dǎo)致電池壽命終止13、容量以10小時率容量標稱一般以20小時率容量標稱14、物質(zhì) 用量活物質(zhì)利用率較低，重量相對高活物質(zhì)利用率高，重量相對輕15、浮動充電 電壓平均2.23V/單格（25）平均2.275V/單格（25）1、總的來說，現(xiàn)有UPS用途的12V系列蓄電池并不完全適合通信電源的配套要求，隨著用戶對接入網(wǎng)設(shè)備配套蓄電池性能要求的提高，12V類型蓄電池必然會細分UPS級別和電信級別；2、滿足通信電源配套要求的12V系列電信級蓄電池，應(yīng)用需求將越來越廣泛；3、電信級12V蓄電池的技術(shù)性能應(yīng)達到Y(jié)D/T799-1996標準；4、接入網(wǎng)配套蓄電池應(yīng)嚴加選型，建議著重考慮以下因素：（1）10小時率容量：第一次達到100%C10，便于實際工程驗收；（2）蓄電池設(shè)計使用壽命： 選用設(shè)計壽命10年以上（2025）的型號，進行高溫加速壽命試驗，試驗環(huán)境溫度60 條件下，充電電壓按廠家提供的25 充電電壓值，每30天進行一次容量測試（10小時率容量），90天后實測放電容量應(yīng)達到額定容量的90以上；（3）良好深放電恢復(fù)性能：以I10放電接近0V，短接電池兩極24小時，再重新充電，重復(fù)5次短接測試，蓄電池每次放電至1.80V/單格時放出的容量均應(yīng)不小于0.9C10；（4）接入網(wǎng)內(nèi)置蓄電池特殊要求：蓄電池應(yīng)具備對主設(shè)備的安全防護設(shè)計，如防酸霧結(jié)構(gòu)等。 雖然蓄電池屬于易耗品，但它是通信直流電源系統(tǒng)極其關(guān)鍵的配套設(shè)備。 在空調(diào)環(huán)境、供電正常地區(qū)，現(xiàn)有UPS級別12V系列蓄電池的使用壽命一般在3年左右；而在沒空調(diào)的自然環(huán)境下，供電不足和停電頻繁地區(qū)，蓄電池使用壽命可能會縮短到1年，甚至更短。 隨著接入網(wǎng)配套蓄電池需求的增長，一方面要求蓄電池廠商開發(fā)適合接入網(wǎng)設(shè)備需求的12V系列電信級蓄電池產(chǎn)品，另一方面要求用戶加強對蓄電池的使用維護，如采取定期檢測、根據(jù)環(huán)境溫度調(diào)整充電電壓、在蓄電池壽命終止前及時更換等措施。隨著上述兩方面因素落實，目前接入網(wǎng)蓄電池出現(xiàn)的問題是完全能夠克服和解決的。目前，已經(jīng)有部分蓄電池生產(chǎn)廠家看到了接入網(wǎng)配套蓄電池的巨大潛在市場，并已著手開發(fā)研制適合接入網(wǎng)要求的12V系列電信級蓄電池產(chǎn)品，我們期待這類電池早日推出，裝備接入網(wǎng)設(shè)備，提高網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量。第六節(jié) 常見故障處理電池常見故障和處理方法見下表： 序號故 障原 因處理方法1漏液或破損電池外殼變形，溫度過高，浮充電壓過高，電池極柱密封不嚴與供貨商聯(lián)系更換處理2浮充電壓不均勻電池內(nèi)阻不均勻均衡充電12-24h3單體浮充電壓偏低電池的內(nèi)阻不均勻等均衡充電12-24h4容量不足失水嚴重，內(nèi)部干涸均衡充電12-24h，均充后不行應(yīng)更換或補加液處理5電池極柱或外殼溫度過高螺絲松動，浮充電壓過高等檢查螺絲或檢查充電機和充電方法6電池的浮充電壓或高或低螺絲松動擰緊螺絲7電池組接地電池蓋灰塵或電池漏液殘留物導(dǎo)電清潔電池蓋灰塵，更換漏液電池，加上絕緣墊片