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阀控铅酸蓄电池的失效机理与使用维护
来源: | 发布时间:2017/9/22 10:22:48 | 浏览次数:
概述

     随着工业自动化程度的不断提高,DCS(数字控制系统)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,它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经常被称为免维护电池,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,使用和维护好VRLAB电池十分必要。

1.VRLAB电池的基本原理

      VRLAB电池的正极材料为二氧化铅(PbO2),负极材料为铅(Pb),电解液为硫酸溶液,充放电化学反应的方程式如下:

    PbO2 + 2H2SO4 + Pb= PbSO4 + 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,而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,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。所以该电池设计了安全阀,在特定的压力下(10—49Kpa)安全阀就会开启。以上就是VRLAB电池的基本原理。

2.VRLAB电池失效的原因

电池失水

负极板硫酸化

正极板腐蚀

热失控

3.UPS中VRLAB电池的使用
3.1、VRLAB电池的入厂检验

   电池投入使用前必须确认其为合格产品,所以电池的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。由于不同厂家、不同批号和牌号以及贮存时间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,方法可按厂家说明书提供的进行。如厂家末提供,可按10小时率容量放电,容量大于95%为合格品。

3.2 VRLAB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,应避免螺丝松动和过紧。

 3.2.2使用环境的注意事项

  电池正常运行的温度是20~40℃,最佳运行温度25℃。当温度每升高5℃,电池的使用寿命就降低10%。电池的运行湿度应在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,正常的浮充电电压在13.5~13.8V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。

4.UPS中VRLAB电池的维护
4.1、 日常检查维护

 4.1.1、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,应按说明书处理或向厂家提出并处理。

 4.1.2、每半年或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。

 4.1.3、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90%的额定容量。如果容量不足,应及时向厂家提出处理。

4.2 、电池活化处理

    活化处理是指对电池的均衡充电。下列几种情况都会导致电池内阻增大、端电压太低或容量太小,这些电池须要通过均衡充电来恢复其原有的性能指标。

 4.2.1、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31~40℃时,静态存储时间为5个月。

 4.2.2、放电后末能及时充电的电池。

 4.2.3、长期工作于浮充状态(即UPS长期工作于市电状态状态)并超过静态存储时间。

 4.2.4、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14.5V。

 结论

      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。

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