蓄电池使用环境:
⑴避免将电池与金属容器直接接触,应采用防酸和阻热材料,否则会引起冒烟或燃烧。
⑵使用指定的充电器在指定的条件下充电,否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。
⑶不要将电池安装在密封的设备里,否则可能会使设备浦破裂。
⑷将电池使用在医护设备中时,请安装主电源外的后备电源,否则主电源失效会引起伤害。
⑸将电池放在远离能产生火花设备的地方,否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。
⑹不要将电池放在热源附近(如变压器),否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。
⑺应用中电池数目超过一只时,请确保电池间连接无误,且与充电器或负载连接无误,否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害,某些情况下还会伤人。
⑻特别注意别让电池砸在脚上。
⑼电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。
电池的正常操作范围为:(25℃)
电池放电后(装在设备中):到(-15℃到50℃)
充电后:到(0℃到40℃)
储存中:到(-15℃到40℃)
⑽不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前,否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。
⑾不要在充满灰尘的地方使用电池,可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时,应定期检查电池。
UPS供电系统在各行业数据中心中起到重要的电源保障作用,要为负载提供不间断的供电,就必须具有电能储存的功能。因此,赛特蓄电池成为UPS供电系统的重要组成部分。而由于蓄电池本身或者管理上的原因,目前有许多UPS故障是由蓄电池引起。因此有必要加强对蓄电池特性的了解,正确选配和使用赛特蓄电池,尽可能地延长蓄电池的使用寿命。同时,如何管理蓄电池成为各个UPS厂家及行业用户重点研究的问题。
以下对目前大型UPS系统广泛采用的阀控式密封铅酸(VRLA)蓄电池在UPS供电系统中的作用、工作原理、配置、选用、安装、维护等方面进行探讨。
蓄电池在UPS供电系统中的作用和意义
在UPS供电系统中,蓄电池大多采用免维护蓄电池。蓄电池在UPS供电系统中的主要作用就是储存电能,一旦市电中断,由电池放电供给逆变器,由逆变器将电池释放出的直流电转变为正弦交流电,维持UPS的电源输出,确保负载在一定的时间内正常用电。
在市电正常供电时,电池在整流-充电电路中储存电能,同时对直流电路起到平滑滤波的作用,并在逆变器发生过载时,起到缓冲器的作用。
而在日常工作中,人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而由于对蓄电池的不合理使用,产生了蓄电池的电解液干涸、热失控、早期容量损失、内部短路等问题,进而严重影响到供电系统的可靠性。有资料表明,蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为60%。由此可见,加强对UPS电池的正确使用与维护,对延长蓄电池的使用寿命,降低UPS供电系统故障率,有着越来越重要的意义。
蓄电池的种类
赛特蓄电池在UPS中已得到广泛的应用,其品种繁多,型号齐全,规格各异,但按其基本性质可以分为酸性电池和碱性电池两大类:
酸性电池:酸性电池的电解液一般是由稀硫酸(H2SO4)或者胶体硫酸构成,极板由铅Pb和过氧化铝PbO2构成,通过化学反应储存电荷,起到电池储能的作用。
碱性电池:碱性电池的电解液一般是由氢氧化钾KOH或者氢氧化钠NaOH(烧碱)组成。极板由于电池的结构不同而各异。如镉镍电池正极板是氢氧化镍Ni(OH)3,负极板是镉Cd;铁镍电池的正极板是氢氧化镍Ni(OH)3,负极板是铁Fe;银锌电池的正极板是过氧化银Ag2O3,负极板是锌Zn。
铅酸蓄电池的工作原理
UPS、直流电源设备常用的蓄电池是铅酸蓄电池。传统的铅酸蓄电池是开口式结构,电池在使用过程中,有氢气和氧气以及酸雾逸出,不仅污染环境还具有危险性,维护时需要加水、加酸,已逐渐被市场淘汰。现在UPS供电系统中蓄电池大多采用阀控式密封铅酸(VRLA)蓄电池。阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气,通过再化合反应在负极板上还原成水,使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护,所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见,免维护只是与普通蓄电池相比,运行中免去了添加纯水或蒸馏水,调整电解液液面的项目,并非免去一切维护工作。
阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理,基本上沿袭于传统的铅酸蓄电池,其正极活性物质是二氧化铅(PbO2),负极活性物质是海绵状铅(Pb),电解液是稀硫酸(H2SO4),其电极反应方程式如下:
PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O
两种阀控式密封铅酸蓄电池比较
目前阀控式密封铅酸赛特蓄电池主要有两类,即玻璃纤维隔板阴极吸收式密封铅蓄电池(如GNB、霍克电池)和硅凝胶密封铅蓄电池(如德国的阳光电池)。
两种电池极板相同:正极板栅采用铅钙锡铝四元合金或低锑多元合金,负极板栅采用铅钙锡铝四元合金。并使用紧装配和贫液设计,在电池的上盖中设置了一个单向的安全阀。由于采用无锑的铅钙锡铝四元合金,提高了负极析氢过电位,从而抑制氢气的析出,同时,采用特制安全阀使电池保持一定的内压。
两种电池隔板不同:即分别采用超细玻璃纤维棉(AGM)隔板和硅凝胶二种不同方式来“固定”硫酸电解液。它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的,但给正极析出的氧气到达负极提供的通道是不同的。对AGM密封铅酸蓄电池而言,AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液,但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧气就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。对胶体密封铅酸蓄电池而言,电池内的硅凝胶是以SiO2质点作为骨架构成的三维多孔网状结构,它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后,骨架要进一步收缩,使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间,给正极析出的氧气提供了到达负极的通道。
由此看出,两种电池的区别就在于电解液的“固定”方式和提供氧气到达负极通道的方式有所不同,因而两种电池的性能也各有千秋。
UPS供电系统中蓄电池的配置和选择
在UPS供电系统中,可以说蓄电池是这个系统的支柱。没有蓄电池的UPS只能称做稳压稳频电源。UPS之所以能实现不间断供电,就是因为有了蓄电池。在设计UPS时,首先应考虑选择什么型号的蓄电池,即蓄电池的额定电压、额定容量及应由多少节蓄电池组合等。
蓄电池的额定容量选择
由于赛特蓄电池的实际可使用容量与放电电流大小、系统电压、放电时间、蓄电池工作环境温度、蓄电池储存时间的长短、负载种类和特性等因素密切相关。蓄电池的容量一般是指在20°C,以20h放电率放电到1.75V/单体时,蓄电池输出的功率数(W)。
蓄电池的指标选择
内阻:应选择内阻小的蓄电池,这样才能持续大电流放电。如果内阻较大,在充放电过程中功耗加大,使蓄电池发烫。
浮充电压:在相同温度下,浮充电压值高意味着储能量大,质量差的蓄电池浮充电压值一般较小。蓄电池浮充电压值在不同的温度时应进行修正。
在大中型(几kVA-几千kVA)UPS中采用2V单体系列蓄电池,避免采用小容量组合蓄电池进行混联。
蓄电池的使用和维护
1VRLA蓄电池的运行环境与安装
作为备用蓄电池,蓄电池平时都处于浮充状态,此时蓄电池内部仍进行着复杂的能量转换。浮充过程中所用的电能基本上转换为热能。因此要求蓄电池所处的环境应有良好的通风散热能力或有空调设备。
电池尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,并要避免受到阳光、加热或辐射热源的影响,让电池有一个良好的工作、储存环境。
蓄电池一般应在5℃~35℃范围内进行充电,低于5℃或高于35℃都会降低寿命,充电的设定电压应在指定范围内,如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。
1、初充电
蓄电池在安装或大修后的第一次充电,称为初充电。初充电是否良好,将严重影响蓄电池的寿命。
2、浮充充电
为了确保直流电源不间断,延长蓄电池的使用寿命,通常都采用充电电源与蓄电池组并联的浮充供电方式。
3、均衡充电
在正常运行状态下的电池组,通常不需要均衡充电。但如果发现电池组中单体电池之间电压不均衡时,则应对电池组进行均衡充电。
4、补充充电
电池在存放、运输、安装过程中,会因自放电而失去部分容量。因此,在安装后投入使用前,应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量,然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池,每3个月应进行一次补充充电。
2VRLA蓄电池的使用与维护
随着科技的不断发展,UPS的性能越来越好,平均无故障时间越来越长,整机的可靠性越来越高。做好UPS中蓄电池的使用与维护变得尤为重要。
新电池的充电
新的赛特蓄电池在安装完毕后,一般要进行一次较长时间的充电,充电要按说明书中的规定进行,待电池组充电完毕后,进行一次放电,放电后再次充电,目的是延长电池的使用寿命,提高电池的活性和充放电特性。
定期充放电
UPS蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处于浮充状态而不放电,会导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面,导致内阻增大、活性下降,使蓄电池的使用寿命大大缩短。对于市电供电良好的单位,需要每隔三个月进行一次“治疗性”充、放电过程,即电池带载放电、再充电操作,并记录相关数据,与以前放电记录进行比较分析电池性能状况,对电池组整体进行维护检查,真正遇到市电停电时,才能有效保护负载安全。
严禁深度放电
蓄电池的使用寿命与蓄电池的放电深度密切相关。深度放电会造成蓄电池内部极板表面硫酸盐化,导致蓄电池内阻增大,严重时会使个别电池出现“反极化”现象和电池的永久性损坏。电池的放电深度严重影响电池的使用寿命,非迫不得已,不要让电池处于深度放电状态。
定期测量电池浮充电压、内阻
随着UPS使用时间的延长,总有部分电池的充放电特性会逐渐变坏,内阻增大、端电压明显下降,需要及时发现、及时更换,否则会影响整组电池的使用。这种电池的性能不可能在依靠UPS内部的充电电路来解决,继续使用会存在隐患,需要维护人员定期进行测量检查每个单体电池的电压、内阻,发现超出范围的电池进行确认、及时更换。
其他注意事项
①每次蓄电池组放电后应及时充电;
②不要使蓄电池组被过电流或过电压充电;
③蓄电池应避免长期搁置不用,也不能长期浮充而不放电。
蓄电池的智能管理
蓄电池在正常情况下处于静态存放、备用工作状态,为防止用户在完全不知情的情况下,由于市电供电中断而造成UPS在极短时间内进入“蓄电池电压过低自动关机”的工作状态,从而停止向负载供电。这就要求维护人员不仅需要每日按照规定的时间段进行现场巡视外,还需要将蓄电池管理纳入UPS监控系统,UPS实时对电池的状态进行检测,并将电池的相关信息通过网络传送到值班室或控制室以便工作人员了解电池的状态,以保证电池的工作质量。为了提高电池的使用寿命,减少维护工作,降低维护成本。应建立良好的电池维护系统,一定要具备:
1、自动均/浮充转换。即供电正常时对电池进行均恒充电。电池放电后自动对电池进行均恒充电,当电池充满后,自动转为浮充电。
2、充电限流。采取先恒流后恒压的充电方式。充电初期,充电电流较大,UPS根据所配置的蓄电池电池容量,自动将充电电流限制在0.1~0.2C,对蓄电池进行恒流充电,确保蓄电池充电时安全快速。当蓄电池容量达到80%以后,UPS转为浮充电压对蓄电池进行恒压充电。
3、后备时间显示及低电压报警。当UPS由于各种原因切换到蓄电池供电时,用户需要及时地了解系统的后备时间,且采取相应的措施。当蓄电池电压降到低限时,报警通知用户,然后自动关机以防止蓄电池深度放电。
4、温度补偿。环境温度变化时,必须对浮充电压进行校正,校正系数为18mV/℃(标称12V的电池)。为简单计,可以分级校正。
电池静置时,温度太高,电池的自放电加剧。电池使用条件推荐为20℃~25℃,温度太低,电池放电容量降低,充电接受能力下降。温度太高,反应加剧,导致失水,极板腐蚀加剧。电池的充电电压通过温度补偿来改变,温度高时,充电电压降低,使电池处于最佳浮充状态。
因此,保证电池服务最佳方案是将环境温度控制在20℃~25℃,控制放电次数、放电深度、放电和充电电流以及定时充放电的周期。
长期以来,无论是国内还是国外,也不论是通信系统还是UPS系统,人们都习惯于用两组电池并联起来与一台UPS或一台通信设备配套使用。不知道是因为习惯势力还是因为别的什么原因,这种并联使用的方式竟成了设计者们和使用者们的一条必须遵循的原则,但笔者认为,则大可不必,只要用户能按照电池生产厂家的使用说明书对电池维护保养好,只用一组电池也就足够了,不但足够,而且这一组电池的使用效果(如:电池的稳定性、可靠性、均衡性、尤其是电池的使用寿命等)会比用两组电池并联使用时的情况好得多。特别是对于阀控式密封铅酸蓄电池来讲尤其是这样。那么,笔者为什么积极的主张(甚至是不赞成)不宜将电池组并联使用,并联使用哪些利弊呢?
从使用者的角度,赛特蓄电池检测的目的是确定赛特蓄电池的健康状态(SOH)和充电状态(SOC),前者是为了确定蓄电池需不需要换,后者是为了确定蓄电池需不需要补充充电。我想这是蓄电池维护检测的核心。国内外的业内人士十几年来,一直在努力寻求一种适合于使用者,在工程环境,而不是实验室,操作的检测方法。现在,北美、欧洲、南亚国家(除了中国以外)都普遍采用以内阻测试为核心的维护检测手段。
下面是我们六年来的测试心得:
1, 正确理解内阻的标准值。
对一个品牌,一个型号的赛特蓄电池,它的初始内阻是一定的,你可以用电池状态测试仪测出初始内阻值,然后用一个不干胶标签贴在电池上。派司德公司的电池状态测试仪会根据电池的使用年限、荷电状态和测试时的温度,对这个初始内阻值进行修正,然后才可以用来作比较。当内阻测试值高于初始值40%,可以断定蓄电池已经变坏或很快就要变坏。实际上,变坏电池的内阻值远远不止是40%,通常都是两倍以上。我们在广东电网公司和广西电网公司的测试结果以充分证明了这一点。
2,正确理解固有容量,保有容量和充电状态。
固有容量是蓄电池可以存储的能量的最大极限值。保有容量是长光蓄电池在当前条件下可以提供的能量值。荷电状态是指蓄电池目前实际接受的能量有多小。固有容量下降,蓄电池欠充都会导致,保有容量的减少。保有容量是我们实际上真正关心的值。保有容量的评估是很复杂的事,保有容量实际上只是个模糊概念,因为大家在谈论保有容量时,一般不提在某一放电率和某一温度下的保有容量,但不同放电率下和某一温度下的保有容量是不同的,不过没有关系,我们可以靠端电压来粗略的判断充电状态,然后根据固有容量的变化情况,来计算出常温下的蓄电池保有容量。变电站和通讯基站的环境温度接近于25°,平时又在浮充状态下,充电状态评估值接近于100%。注意。这里我讲的是开端电压,不是在线测得浮充电压。
有些朋友购买了内阻仪或电池状态测试仪,但没有发挥其作用,内阻仪躺在库房了睡觉,其原因如下:
1, 仪器本身不好用。买的设备测试的一致性不好,温漂过大。有些内阻仪,对同一节电池,测试接触点不同,测出的内阻值可相差一倍以上,第一次测试值和第十次测试值也可能相差一倍,这样的仪器是不能用来判断蓄电池的健康状态的。
2, 使用的方法不对头。在判断时,使用仪器生产厂家推荐的标准值,把好电池判断成坏电池,把坏电池判断成好电池。蓄电池实际上没有标准内阻值的感念,相同容量的相同类型的蓄电池的内阻值是不同的,我们国内很多专家,花了很多时间已证明了这一结论,我们的内阻仪不是靠标准值来判断蓄电池的健康状态的,IEEE1188-2005标准上也是说蓄电池的内阻的初始值。这里需要订正的是,我们说得内阻值实际上只是一个判断的当量而已。
3, 用内阻仪代替放电仪来判断保有容量,结果发现结果出入很大。前面,我提到的保有容量不等于充电状态,保有容量的等于充电状态和内阻变化率的乘积,现在很多内阻测试仪给出的容量值是固有容量,而放电仪核对的是保有容量,所以会有出入。如果假设蓄电池在100%的充电状态时,固有容量就等于保有容量。因为篇幅的关系我不能展开叙述这个问题,我们的智能蓄电池状态测试仪,有计算保有容量功能,我们在万里蓄电池厂已验证了测试的可靠性。但不是所有内阻仪都有这个功能的,选择时有询问清楚。
用内阻测试方法,是目前唯一可行的蓄电池维护检测的方法。内阻测试内阻仪的操作方法很简单,同万用表差不多,但背后的测试机理却很复杂,不同类型的蓄电池评估的指标不同,测试后的显示的量也不一样。一次,二次蓄电池的不一样、备用电源和启动电源赛特电池的也不一样,深度放电的蓄电池和浅度放电蓄电池得更不一样,购买时一定要选择好适合你用的仪器,另外要补充一些理论知识,了解长光蓄电池的使用特性,这样才能保证你的蓄电池一直保持着良好的技术状态。
赛特电池的应用来源于UPS电源的产生和发展。随着UPS电源技术的不断完善和推广使用,UPS蓄电池这一名词也随之诞生。UPS电源作为一种可持续不间断电源,它的可持续不间断与UPS蓄电池是密不可分的。当机房服务器或其他设备在市电突然断开时,UPS电源开始为其持续供电,保证设备的正常运行,避免设备因断电而带来的不良因素。同时,与UPS电源连接的UPS蓄电池组也开始通过逆变器将化学能转换为电能输送出去。这就说明在长时间断电的情况下,UPS电源与UPS蓄电池密不可分,缺一不可,可见UPS蓄电池在UPS电源方案配置中的重要性。
UPS蓄电池的一般电压为12V,这与UPS电源机内直流电压有一定的关系。大多数UPS蓄电池的设计使用寿命在5年左右,然而有的UPS蓄电池能够用到6年以上,有的只使用了不到2年。这其中的巨大区别在于产品的质量和维护人员对产品的认知和维护不当造成的,所以,正确的选择UPS蓄电池和定期的检测和维护时非常重要的。
在这里我像大家推荐赛特电池,赛特蓄电池作为国内知名品牌,其销量在全国名列前茅,为客户值得信赖的UPS蓄电池产品。
赛特蓄电池在储存期间,由于长光蓄电池内存在杂质,如正电性的金属离子,这些杂质可与负极活性物质组成微电池,发生负极金属溶解和氢气的析出,又如溶液中及从正极板栅溶解的杂质,若其标准电极电位介于正极和负极标准电极电位之间,则会被正极氧化,又会被负极还原,所以有害杂质的存在,使正极和负极活性物质逐渐被消耗,而造成长光蓄电池丧失容量,这种现象称为自放电。
赛特电池优点:
1、安全性能好:正常使用下无电解液漏出,无电池膨胀及破裂。
2、耐震动性好:完全充电状态的电池完全固定,以4mm的振幅,16.7HZ的频率震动1小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常。
3、耐充电性好:25摄氏度,完全充电状态的电池0.1CA充电48小时,无漏液,无电池膨胀及破裂,开路电压正常,容量维持率在上95%以上.
4、耐大电流性好:完全充电状态的电池2CA放电5分钟或10CA放电5秒.
赛特电池的容量是指它的蓄电能力,它是以充足了电的阳光电池,放电至规定的终止电压的电量,标准YD/T799-2002规定2V、6V、12V密封阳光电池的额定容量均为标准温度下(25℃)10小时放电率(I=0.1C10A)的容量,该标准明确指出6V、12V蓄电池的容量以10h放电率为基准,但是老的行业惯例并且目前绝大部分厂家为:对于2V电池,是以10小时放电率(I=0.1C10A)来定义容量,而对于6V和12V电池,则以20小时放电率(I=0.05C20A)的容量。
电池是将化学能或物理能直接变成电能的储能装。可分为化学电源和物理电源两大类。化学电源包括一次电池和二次电池(即蓄电池)两类,前者只能一次性使用,如手电筒用的锌锰电池;后 者可反复 充放电多次使用,如铅酸蓄电池,镉镍电池,氢镍电池等。
随世界工业
由于蓄电池的实际可使用容量与放电电流大小、系统电压、放电时间、蓄电池工作环境温度、蓄电池储存时间的长短、负载种类和特性等因素密切相关。蓄电池的容量一般是指在20°C,以20h放电率放电到1.75V/单体时,蓄电池输出的功率数(W)。
两种电池隔板不同:即分别采用超细玻璃纤维棉(AGM)隔板和硅凝胶二种不同方式来“固定”硫酸电解液。它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的,但给正极析出的氧气到达负极提供的通道是不同的。对AGM密封铅酸蓄电池而言,AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液,但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧气就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。对胶体密封铅酸蓄电池而言,电池内的硅凝胶是以SiO2质点作为骨架构成的三维多孔网状结构,它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后,骨架要进一步收缩,使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间,给正极析出的氧气提供了到达负极的通道。