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蓄电池在电力系统的作用
  蓄电池是电力电源系统中直流供电系统的重要组成部分,它作为直流供电电源,主要担负着为电力系统中二次系统负载提供安全、稳定、可靠的电力保障,确保继电保护、通信设备的正常运行。因此,蓄电池的稳定性和在放电过程中能提供给负载的实际容量对确保电力设备的安全运行具有十分重要的意义。
     由于有关蓄电池的使用知识普及不够,蓄电池在使用过程中暴露出许多问题,这些问题严重影响蓄电池的使用寿命,并进而影响到相关设备的运行安全。
  对蓄电池实施在线监测并及时发现失效电池,是蓄电池维护工作的重中之重。蓄电池在线监测系统能实现对蓄电池无论在浮充状态还是充、放电动态过程中的状态检测。
  蓄电池在线监测系统智能化程度高,测量准确,能及时发现蓄电池组存在的早期故障电池,准确判断电池当前的运行状况,能有效地对蓄电池进行实时在线检测。不仅可以保证电力系统安全可靠,而且可以大大提高蓄电池的使用寿命和效率。
蓄电池的运行环境

  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。

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蓄电池的使用与维护
   (1)新电池的充电
  新的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。
  (2)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。
  (3)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。
  (4)利用通讯功能
  现在有大多数大中型的UPS都具有与微机通讯和程序控制等可操作功能。在微机上安装相应的软件,经过串/并口连接UPS,运转该程序,就能够利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、守时设定、自动关机和报警等功能。经过信息查询,能够获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息;经过参数设置,能够设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。经过这些智能化的操作,大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。
  (5)及时更换废/坏电池
  中大型UPS电源配备的蓄电池数量一般从8只到80只不等,甚至更多。满足UPS直流供电需要把单个电池通过电路连接构成电池组。性能和质量的差别,个别电池性能下降、蓄电容量达不到要求而损坏在UPS连续不断的运行使用中出现使难免的。维护人员应在电池组中某个/些电池出现损坏时对每只电池进行检查测试,这样可以排除掉损坏的电池。禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用,更换新的电池时,应该力求购买同厂家同型号的电池。
  (6)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。
充电方式的选择
  (1)恒流充电:恒流充电是用分段恒流的方法进行充电。一般是通过充电装置自身调整来实现的。可以任意选择和调整充电电流,适应性较强,特别适用于小电流长时间充电,也有利于容量恢复较慢的蓄电池充电。缺点是初始充电电流过小,充电后期充电电流又过大充电时间过长、析出气体多,一般在初充电和在小电流进行去硫充电使用。因恒流充电的变型是分段恒流充电,所以充电时为避免充电后期电流过大,应及时调整充电电流,还应注意充电电流的大小、充电时间、转换电流的时机及充电终止电压的选取等,应严格按照充电的范围来操作。
  (2)恒压充电:恒压充电是指每只单格蓄电池均以一恒定电压(一般取单格电池乘以2.5V)进行充电。特点是:初始充电电流相当大,蓄电池电动势和电解液体相对密度上升较快,随着充电的延续,充电电流逐渐减少,在充电终期只有很小的电流通过:充电时间短、能耗低,一般充电4~5h蓄电池即可获得本身容量的90%~95%;如果充电电压选择得当,5h即可完成整个充电过程,且整个充电过程不需人照看,这种充电方式广泛用于补充充电。由于初始充电初电流过大,对放电深度过大的蓄电池充电时,会引起初始充电电流急骤上升,易造成被充蓄电池过流或充电设备损坏。充电过程中由于不能调整充电电流,因此不适用于蓄电池的初充电和去硫充电。充电过程中对蓄电池电压的变化很难补偿,所以对容量恢复较慢的蓄电池完全很难完成。
  (3)快速充电:快速充电是指以大电流方法的充电方式。快速充电不产生大量的气泡又不发热从而可缩短充电时间。目前,常用的快速充电主要有脉冲充电和大电流速减快冲两种。
  (4)均衡充电:均衡充电是以小电流(1/20C20A)进行1~3h的充电过程。主要用来消除一组浮充电运行(即将直流电源和蓄电池并联连接的工作方式)蓄电池在同样运行的条件下,由于某种原因造成的全组电池不均衡而形成的差别,以达到全组电池的均衡。此方法一般不能频繁使用,但当蓄电池出现下列情况之一时,必须进行均衡充电:
  A蓄电池组长时间在电流放电,或长时间担负直流电荷后未及时充电时。
  B蓄电池个别单格电压、电解液密度偏低,全组电池产生差别时。
  C没有按规定周期实施充、放电。
  (5)恒压限流充电:恒压限流充电主要是用来补救恒压充电时充电电流过大的缺点(方法同恒压充电),通过充电电源和被充蓄电池之间串联一电阻(限流电阻)来自动调节充电电流。当充电电流过大时,其限流电阻上的压降也大,从而减少了充电电压;当充电电压过小时,限流电阻上的压降也很小,充电设备输出的电压损失也小,这样就自动调节了充电电流,使之不超过某个限度。该方法目前广泛应用于免维护电池的初充电和普通蓄电池的补充充电。
  (6)智能充电:智能充电是目前较先进的充电方法,原理是在整个充电过程中动态跟踪蓄电池可接受的充电电流。应用du/dt技术,即充电电源根据蓄电池的状态自动确定充电工艺参数,使充电电流自始至终保持在蓄电池可接受的充电电池曲线附近,保持蓄电池几乎在无气体析出的状态下充电,从而保护蓄电池。该方法适用于对各种状态、类型的蓄电池充电、安全、可靠、省时和节能。
铅酸蓄电池内部短路原因以及处理方法
  (1)铅酸蓄电池短路现象
  ①开路电压低,闭路电压(放电)很快达到终止电压。
  ②大电流放电时,端电压迅速下降到零。
  ③开路时,电解液密度很低,在低温环境中电解液会出现结冰现象。
  ④充电时,电压上升很慢,始终保持低值(有时降为零)。
  ⑤充电时,电解液温度上升很高很快。
  ⑥充电时,电解液密度上升很慢或几乎无变化。
  ⑦充电时不冒气泡或冒气出现很晚。
  (2)造成铅酸蓄电池内部短路的原因有:
  ①隔板质量不好或缺损,使极板活性物质穿过,致使正、负极板虚接触或直接接触。
  ②隔板窜位致使正负极板相连。
  ③极板上活性物质膨胀脱落,因脱落的活性物质沉积过多,致使正、负极板下部边缘或侧面边缘与沉积物相互接触而造成正负极板相连。
  ④导电物体落入电池内造成正、负极板相连。
  ⑤焊接极群时形成的"铅流"未除尽,或装配时有"铅豆"在正负极板间存在,在充放电过程中损坏隔板造成正负极板相连。
  (3)铅酸蓄电池短路的处理方法
  下面主要就充电电流过大,单只电池充电电压超过了2.4V,内部有短路或局部放电、温升超标、阀控失灵现象造成的铅酸蓄电池短路进行分析,总结出如下铅酸蓄电池短路的处理方法。
  ①减小充电电流,降低充电电压,检查安全阀体是否堵死。定期充电放电。UPS电源系统中的铅酸蓄电池浮充电压和放电电压,很多在出厂时均已调试到额定值,而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的,使用中应合理调节负载,比如控制计算机等电子设备的使用台数。
  一般情况下,负载不宜超过UPS额定负载的60%.在这个范围内,蓄电池就不会出现过度放电。铅酸蓄电池存放会因自放电而失去部分容量,因此,铅酸蓄电池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。可以通过测量松下蓄电池开路电压来判断电池的好坏。
  ②以12V电池为例,若开路电压高于12.5V,则表示电池储能还有80%以上,若开路电压低于12.5V,则应该立刻进行补充充电。若开路电压低于12V,则表示电池存储电能不到20%,电池不堪使用。蓄电池在短路状态时,其短路电流可达数百安培。短路接触越牢,短路电流越大,因此所有连接部分都会产生大量热量,在薄弱环节发热量更大,会将连接处熔断,产生短路现象。
  蓄电池局部可能产生可爆气体(或充电时集存的可爆气体),在连接处熔断时产生火花,会引起蓄电池爆炸;若蓄电池短路时间较短或电流不是特别大时,可能不会引起连接处熔断现象,但短路仍会有过热现象,会损坏连接条周围的粘结剂,使其留下漏液等隐患。
  在安装铅酸蓄电池时,应使用的工具应采取绝缘措施,连线时应先将电池以外的电器连好,经检查无短路,最后连上蓄电池,布线规范应良好绝缘,防止重叠受压产生破裂。通过这些细致的工作,才能更好的预防铅酸蓄电池短路,使铅酸蓄电池更安全的使用,寿命也更长。
 蓄电池的管理
  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。
结语
  以上通过对铅酸蓄电池在供电系统中的作用、工作原理、配置维护等方面进行进行全面分析,并结合实际工作经验,提出一些行之有效的方法,帮助大家提高蓄电池维护管理水平,更加明确了蓄电池在保障供电系统安全运行中的重要作用。


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