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摘 要： 蓄電池是組合通信電源系統的重要組成部分,所占的投資比例不小,加強對蓄電池的管理,改善其使用狀況,從而有效地延長蓄電池的使用壽命,具有重要的意義。目前,電力系統通信電源配套的蓄電池大多是先進的閥控式密封鉛酸蓄電池,根據變電站的通信設備需求,其每節單
蓄電池是組合通信電源系統的重要組成部分,所占的投資比例不小,加強對蓄電池的管理,改善其使用狀況,從而有效地延長蓄電池的使用壽命,具有重要的意義。本文選自：《安徽電力》創刊于1984年，由安徽省電機工程學會、安徽省電力科學研究院主辦。主要在電力、電機工程范圍內開展學術及技術上的探索與討論;交流有關規劃、設計、制造、施工、運行、檢修以及科研實驗、技術革新等方面的新成果，新技校、新工藝、新經驗。目前,電力系統通信電源配套的蓄電池大多是先進的閥控式密封鉛酸蓄電池,根據變電站的通信設備需求,其每節單體電壓一般有2V、6V和12V三種,一般在樞紐大站,常采用壽命長、可靠性高的2V電池,在小型變電站,根據安裝要求,可采用其他兩種電池,使用時將多節單體串連,組成48V的蓄電池組。在對電源系統可靠性要求較高的場合,一般采用兩組蓄電池并聯運行、浮充供電的方式。
蓄電池的使用壽命
由于自放電作用,存放過程中,免維護電池的剩余容量將逐淅減少,通常,電池剩余容量下降到50%的時間,稱為存放壽命。在不同的溫度下,電池的剩余容量與存放時間有一個對應的關系。當環境溫為250C時,存放壽命可達18個月。當環境溫度為400C時,存放壽命只有5個多月,因此免維護電池的存放溫度不能太高。
蓄電池的使用壽命與環境溫度關系很大。通常來說,若以25℃為基準,平時不能超過+15度～+30度。溫度升高,電池組放電容量會增加,但壽命降低,如果在高溫下長期使用,工作環境溫度每上升10℃,蓄電池的使用生命減半。若溫度太低,會使蓄電池容量下降,溫度每下降1度,其容量下降1%。所以,當電源處于浮充工作狀態時,需要通過降低浮充電壓來進行補償,補償系數為環境溫度每上升1℃,每節電池單體(2 V的單體)的浮充電壓降低3-5 mV。 但是溫度補償功能只能在一定的范圍內起作用,蓄電池最好是工作在20-25℃的環境下。如果蓄電池電壓在放出其額定容量80%(對照相應放電率的容量如C10、C3等參數)之前已低于1.8V/單格(1小時率放電為1.75V/單格),則應考慮加以更換。
蓄電池浮充運行狀態
決定電池壽命的要素有三個:第一是產品質量;第二是維護的情況;第三是決定電池是否處于良好的浮充運行狀態。當交流電正常供應時,負載電流由交流電經整流后直接供電于負載,蓄電池處于微電流(補充其自放電所耗電能)充電狀態;當交流電停供時才由蓄電池單獨供電于負載,故蓄電池經常處于充足狀態,大大減少了充放電循環周期,可延長了電池壽命。
1.蓄電池浮充電壓與溫度的關系
應注意的是,在浮充運行中,閥控電池的浮充電壓與溫度有密切的關系,浮充電壓應根據環境溫度的高低作適當修正。在淺度放電的情況下,閥控電池在2.27V/C(25℃)下運行一段時間是能夠補充足其能量的;在深度放電的情況下,閥控電池充電電壓可設定為2.35～2.40V/C(25℃),限流點設定為0.1Q,經過一定時間(放電后的電池充足電所需的時間依賴于放出的電量,放電電流等因素)的補充容量后,再轉入正常的浮充運行。
為了彌補運行中因浮充充電流調整不當造成的欠壓,補償閥控蓄電池放電和爬電漏電所造成蓄電池容量的虧損,應2-3個月對電池進行一次補充充電。
2.低電壓恒壓充電(均衡充電)技術
所謂低壓恒壓充電,即過去傳統的恒壓充電法,但其不同點是,低電壓恒壓充電一般采用每只蓄電池平均端電壓為2.25～2.35V的恒定電壓充電。當蓄電池放出很大容量(A·h)而電勢較低時,充電之初為防止充電電流過大,充電整流器應具有限流特性,故仍處于恒流充電狀態。當充入一定容量(A·h)后,蓄電池電勢升高,充電電流才逐漸減小。這種充電方式由于有以下優點而被推廣使用。
充電末期的充電電流很小,故氫氣和氧氣和產生量極小。它能改善勞動條件、降低機房標準,是全密閉電池適用的充電方式;充電末期的電壓低,對程控電源等允許用電壓變化范圍較寬的用電設備供電時,可在不脫離負載的情況下進行正常充電,以簡化操作,提高可靠性;整流器的輸出電壓最大值較小,可減小整流器中變壓器的設計重量。
3.關于浮充電壓的選擇
蓄電池浮充電壓的選擇是對電池維護得好壞的關鍵。如果選擇得太高,會使浮充電流太大,不僅增加能耗,對于密封電池來說,還會因劇烈分解出氫氧氣體而使電池爆炸。如果選擇太低,則會使電池經常充電不足而導致電池加速報廢。
蓄電池的維護
1.蓄電池組的充放電維護
常用的正常充電法有:恒流充電法、恒壓充電法和分級定流充電法等。
采用恒流充電法時,充電電流始終保持不變。在充電過程中,蓄電池的端電壓逐漸升高,為了保持充電電流穩定不變,外電源的電壓必須逐漸升高。采用這種方法,充電時間較短,但是由于充電末期,大部分充電電流都用來電解水,所以蓄電池中將產生大量的氣泡。這樣不僅浪費了電能,而且還會使極板上的活性物質脫落,因此這種方法較少采用。
采用恒壓充電法時,外電源的電壓保持恒定。在整個充電過程中,由于電源電壓保持不變,所以剛充電時,充電電流相當大,隨著蓄電池端電壓不斷升高,充電電流逐漸減小。因此,采用這種充電方法時,可以避免蓄電池過量充電,但是由于充電初期,充電電流過大,所以也有可能損壞極板。
2. 低電壓保護與二次下電措施
為此,要求電源系統的功能要全面,如具備定時均充、二次下電、溫度補償、無級限流等功能,同時必須建立完善的電源維護體系。
除了定時均充外,蓄電池的日常管理的內容也是非常多的,包括低電壓保護、二次下電、溫度補償、無級限流等等,這些措施可以保證蓄電池處于良好的使用狀態,延長其使用壽命。
蓄電池在輸出能量時,其兩端電壓不斷下降,當下降到一定值(一般稱為終止電壓)的時候,就必須斷掉其能量輸出回路,否則可能導致蓄電池過放電,使其壽命縮短甚至報廢。這種在終止電壓時,使蓄電池斷掉負載防止過放電的動作和措施,叫做低電壓保護。
二次下電比低電壓保護更進一步。當電池兩端電壓降到一定值時(一般比終止電壓高),就斷掉一部分次要負載,只給剩下的主要負載供電。之后當電壓下降到終止電壓時,則將主要負載也斷掉,實現對蓄電池的保護。這種兩級斷開負載的動作和措施即為二次下電。二次下電的好處是在保證蓄電池不過放電的同時,可以給重要設備提供更長的供電時間,盡量減少通信中斷的損失。如果需要實現系統的二次下電功能,開局時,須將直流輸出負載分成主要和次要負載,接到相應的分路上。先進的電源設備的二次下電功能非常靈活,可以隨意調節一、二次下電的電壓,并且可以設置成不做二次下電和低電壓保護,滿足優先保障通信的需求。
目前比較常用的正常充電法是分級定流充電法。采用這種充電法時,充電過程一般分為兩個階段:第一個階段用10小時率電流充電,通常需要6-7小時,單只蓄電池的端電壓可上升到2.4V。第二階段用20小時率電流充電,直到端電壓(2.6-2.8V)連續兩小時穩定不變為止,這一階段約需要14-17小時。