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加强蓄电池维护管理,节约设备运行成本的措施
www.comcw.cn 2008-01-07 16:01 中国网通黑龙江省分公司维护中心传输设备支援中心 宋莲英

一、加强蓄电池维护管理的意义
1.保证供电系统的安全
2.降低设备运行成本
      蓄电池是实现通信不间断供电的重要组成部分。从大量的运行实例来看,由于蓄电池的使用维护不当,导致蓄电池组在短期使用后其容量大大低于标称容量。加强蓄电池的定期维护管理,可使蓄电池的实际使用寿命接近(或适当延期)设计寿命,尽可能避免由于蓄电池故障所造成的企业运行成本的上升。
3.节约能源
4.减少污染
      电池中的有害物质主要包括大量的重金属和酸、碱等电解质溶液。废酸、废碱等电解液可能污染土壤,使土壤酸化或碱性化。
二、阀控密封铅酸蓄电池工作原理及特性
1.铅酸蓄电池工作原理
      铅蓄电池内的阳极 (PbO2) 及阴极 (Pb) 浸到电解液 ( 稀硫酸 ) 中,两极间会产生 2V 的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化: 
( 阳极 ) ( 电解液 ) ( 阴极 ) 
PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ( 放电反应 ) 
( 过氧化铅 ) ( 硫酸 ) ( 海绵状铅 ) 
( 阳极 ) ( 电解液 ) ( 阴极 ) 
PbSO4 + 2 H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2 H2SO4 + Pb ( 充电反应 ) 
( 硫酸铅 ) ( 水 ) ( 硫酸铅 ) 
(1)放电中的化学变化 
      蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应 , 生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。
(2)充电中的化学变化
      由于放电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸 , 铅及过氧化铅 , 因此电池内电解液的浓度逐渐增加 , 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度,这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即等于充电结束。
2.阀控密封铅酸蓄电池的特性
(1)温度特性
(2)充电、放电特性
a.充电方式对寿命的影响
      国内外大量研究的结果表明,充电方式决定了蓄电池使用的寿命,有一些蓄电池与其说是使用坏的,不如说是充电方式不妥被损坏的。
b.放电对容量的影响
      大家知道,不同倍率的放电电流会使蓄电池有不同的容量。在通信电源直流供电系统中配置的蓄电池容量也不同的,对蓄电池在实际放电电流下运行的容量应有一个准确的计算。
      这里值得注意的是,在小电流条件下,较大的硫酸铅晶体就不容易被还原。如硫酸铅晶体长期得不到清理,必然会影响蓄电池的容量和使用寿命。
(3)不均衡性对阀控式蓄电池的影响
      重视并减小浮充状态下蓄电池的电压运行的差异。
(4)热失控现象
      当充电电流增大时,造成了蓄电池失水、内阻增大、容量衰减和在充、放电过程中产生大量的热量。这些热量如来不及扩散使温度剧增,就会形成热失控。
热失控产生的原因还有没及时减小浮充电压、安全阀不严或开阀压过低等等。
三、阀控密封铅酸蓄电池在通信企业中使用情况分析
1.使用特点

      阀控密封铅酸蓄电池在通信企业中主要采用全浮充工作方式。市电正常时蓄电池组处于浮充状态,电池内部自放电损失的电量由整流设备供给。市电停电时,蓄电池单独放电,保证通信供电不间断。当市电恢复或油机发电时,整流设备与蓄电池组并联浮充充电,基本上是采用恒压限流充电方式,在充电后期是有相当缺憾的。因为目前使用的整流设备,特别是开关电源不具备恒流特性,不能完全补足蓄电池单独放电损失的电量。
2.维护现状
1)认识误区:阀控密封铅酸蓄电池有毋须添加蒸馏水,密封好,可以横放,浮充时无酸味等优点,通常被称为免维护电池,可以和通信设备放一个机房内,这就给维护人员造成一个认识误区,即不用维护。一些常规的维护不做,严重影响着电池的使用寿命。
2)配置不合理:一些乡镇或模块局,存在“小马拉大车”现象。因为经常停电,直流负荷不太大,所以不配油机发电机组,电池容量配得较大,整流设备不能及时补充电池放电后的电量,即蓄电池组长期处于吃不饱状态,使电池容量下降。
3)束手无策:一些维护人员也懂得电池的工作原理,知道维护规则,了解落后电池的情况,但没办法处理。因为电池在线工作,无法断开进行处理,就是规程规定的核对性容量放电试验都不敢做,主要是怕影响通信,只能是任其发展。
3.影响电池组使用寿命原理分析
      从实际报废电池的放电实验测试数据中可以看出,在整组电池中,只有个别电池严重落后,影响着整组电池的使用,多数电池只有一定程度的容量下降,活化后可继续使用。造成个别电池严重落后的内部原因主要有以下几个方面:
1)极板流酸化:在电池的循环使用过程中,由于维护不当,如浮充电压设置的不合理,或“小马拉大车”,或环境温度的影响等原因,使得电池极板内部一些活性物质不能参与化学反应,因而在活性物质与板栅间形成高电阻层,内阻增大,放电后又充不进电,长此以往,容量下降。
2)活性物质脱落:一般是在维护当中,有过充或过放现象存在,使得部分活性物质脱离极板,而不能参与电化反应,使得电池容量减少。
3)极板短路或断路:在电池的使用过程中,由于某种原因使得极板腐蚀、膨胀发生变形而造成极板的短路或断路。这种现象不多见。
四、加强对电池的维护管理,节约设备运行成本的措施
      通常按标准阀控密封铅酸蓄电池全浮充工作状态的设计寿命是8年,由于通信企业的现状,环境好的能用到8年,供电条件差的三年、五年容量就难以保证,不得已只能提前退役了。特别是UPS电池使用时间都达不到正常年限。考虑到停电时,电池是保证供电的最后屏障,如有问题将可能造成通信阻断的严重后果,这是绝对不允许的。
      一般来说,企业中在整组电池的使用过程中,并不是所有电池都有问题,而是个别电池“体质弱”,如果能在其“病”得不十分严重时,及早发现及早治疗,就能提高整组电池的使用寿命,节约设备运行成本。那么如何加强对电池的维护管理呢?建议如下:
(一)加强电池的日常维护工作
1.改变观念,如果将“免维护电池”当作不用维护就错了,“免维护电池”只是相对于过去的防酸电池而言,并不是不需要维护,针对电池的特性,一些日常检测、维护等工作还是很有必要的。
2.根据电池的的温度特性,尽量想办法减低环境对电池容量的影响。在使用中应注意观察电池的温度情况,随时注意观察浮充电压,若充电设备没有补偿温度的功能,就应按温度进行修正。
3.严格按照蓄电池出厂说明书的要求进行管理蓄电池的工作状况。
4.注意测试整组电池的单只电池的充放电(特别是放电时)电压,及时发现落后电池并进行处理。
(二)加强对电池的核对性容量放电试验
      我们通过最近两个多月的核对性容量放电试验数据证明,对于蓄电池由于极板硫酸化致使容量下降问题(或落后电池)的处理,目前能够采取的最好办法,还是对其进行反复的充放电,也就是核对性容量放电,实验效果还是很明显的。
具体情况如下:
1.实验放出容量相关数据
(1)第一次核对性容量放电试验
放出总容量:50.3(50A)+452.0(75A)=502.3AH

  

 
(2)第二次核对性容量放电试验
与第一次保持同等条件下放出总容量:
50.2(50A)+784.4(75A)=834.6AH

  
 

      通过以上两次放电容量对比,蓄电池经过核对性容量放电试验后,其容量的提升是显而易见的。
2.实验对比图形、放电曲线比较
(1)第一次核对性容量放电试验
2006-12-26,09:55是第一次核对性容量放电试验时的单体电压对比图形及放电曲线。


  

 
(2)第二次核对性容量放电试验
2006-12-30,08:24是经过核对性容量放电试验后第二次核对性容量放电时单体电压对比图形及放电曲线。 
 

 



 
      从以上图中可以看出(这里主要以实验电池组中的其中一只落后电池23号电池电压情况前后对比为例),第一次核对性容量放电,23号电池无论是“核对放电单体电压对比”还是“核对放电单体电压变化分析”图(只选24号做对比),显然是落后于其它电池。而经过核对性容量放电后,从第二次“核对放电单体电压对比”图中可以看出其电压有明显提高,而“核对放电单体电压变化分析”图,23号与24号相比,虽然仍处于落后状态,但距离却拉近不少,相差近五个格(近0.05V)。
3.通过以上数据及放电曲线,足可以证明,做核对性容量放电试验对电池的维护来说,起码有三点好处:
(1)及时检测了解蓄电池容量,做到心中有数,避免因其容量下降而起不到备用电源的作用,确证供电安全。
(2)通过核对性容量放电试验,对蓄电池进行了充分的活化处理,恢复了电池的原有性能,缓解了大部分活性物质的硫酸化,使其重新发挥作用。即使是落后电池,其落后的程度、容量也能得以提升,有利于延长整组电池的使用寿命,进而节约设备运行成本。
(3)在放电的过程当中,能够及时发现落后电池,及早采取必要措施。
4.需要注意的是:
(1)蓄电池在进行核对性容量放电时不要过放电。最好能按10小时率,放出80%容量或单体电池电压达到说明书规定值。
(2)放电后必须在12h内进行及时充电,否则将造成蓄电池的永久损坏。
(3)充电初期,调整整流设备,充电电流严格控制在10小时率之内。待充电电流减低到10小时率后,方可恢复到原来浮充电压值。
(4)核对性容量放电实验后,应按电池出厂说明书的规定要求,适时提高浮充电压,进行一定时间的补(均)充电,对进一步提升落后电池的容量,进而提高整组电池的寿命是大有好处的。
      前面的两次放电是因为落后电池23号的关系,无法进行大电流放电。经过两次核对性放电后,以下是我们实验中,适当提高放电电流(100A)后的两组数据及图形对比。
      2007-1-8是核对性放电后,只是正常浮充电,没有采用均充时的放电情况。
      2007-1-15是核对性放电后,正常浮充电,待浮充电电流下降后,按电池说明书的要求,适当的提高充电电压和均充时间的放电情况。
      从数据和图形的对比中可以感到,无论是容量还是放电曲线,都有明显好转。


5.为了保证通信安全,在对蓄电池进行核对性容量放电时,建议采取必要的安全保护措施。具体做法(试想)是:
(1)如果是两组电池,其中一组能满足负荷容量需求的情况下,应一组一组分开做,做前应检查电池是否有断格现象。在做的过程中还必须保证备用发电机组能及时投入正常工作。
(2)如果是单组电池的情况下,应先并联接入一组容量相当的备用蓄电池组。同时还要保证备用发电机组能及时投入正常工作。确保通信供电安全。
(3)针对一些乡镇或模块局,存在“小马拉大车”现象,在做核对性容量放电时,预先在系统中并联接入一套备用蓄电池组。
(4)UPS系统电池必须在确保并机能正常工作和备用发电机组完好的情况下,分别在每一个独立系统电池中进行。两套UPS系统可以互为备用。
(5)如果只有一套UPS系统的情况下,应先并联接入一组容量相当的备用蓄电池组。在做的过程中,必须保证备用发电机组能及时投入正常工作。
(6)无论是单、双组电池,进行核对性容量放电后的电池,都应先用备用开关电源对其充好电,然后再并入供电系统中。
      总之,在我们通信供电领域中,蓄电池组设备占的比重还是很大的,其运行成本的支出也是不言而喻的。在确保供电安全的条件下,如何进一步了解蓄电池的工作原理及特性,加强对电池的维护管理,能为我们企业节约设备运行成本,应该是我们每一名从事通信电源维护人员的职责,也应该成为我们研究、探讨、追寻的目标。

 
【 责任编辑:郭智信 】【打印】【关闭
 
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