蓄電池的安裝與維護(UPS同行必學)

蓄電池的安裝與維護

12/10/2024112/10/20242鉛酸蓄電池：正負極板材料主要采用金屬鉛，介質采用硫酸H2SO4的蓄電池閥控式鉛酸電池：正常使用時，電池保持氣密和液密狀態(tài)，當內部氣壓超過預定值時，平安閥自動開啟，釋放氣體；當內部氣壓降低后平安閥自動閉合，同時防止外部氣體進入蓄電池內部，使其密封。蓄電池在使用壽命期間，正常使用情況下無需補充添加電解液。AGM玻璃棉吸附電池：正負之間的隔板采用玻璃棉，既起到防止正負極板的短路的作用，又起到固定硫酸的作用，使電池內部沒有游離的硫酸。GEL膠體電池：在硫酸中參加一種添加劑，使硫酸處于膠體狀態(tài)。平安閥的動作：為了防止閥控電池內壓異常升高損壞電池槽而設定開閥壓力。為了防止外部氣體自平安閥侵入，影響電池循環(huán)壽命，而產(chǎn)生閉閥壓力。開閥壓力為10-49kPa,閉閥壓力為1-10kPa;12/10/20243初充電：新的蓄電池在交付使用前，為完全到達荷電狀態(tài)所進行的第一次充電，稱為初充電。初充電通常采用定電流、定電壓兩階段充電方式，當充電電流為1-2mA/AH、2-3h穩(wěn)定不變時，那么認為充電終了。初充電的工作程序應參照制造廠家說明書來進行；均衡充電：為補償蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的電壓不均衡現(xiàn)象，使其恢復到規(guī)定范圍內而進行的充電，稱為均衡充電。閥控電池的均充電壓為，均衡充電電流為0.1C10〔C10的意義是電池組以10小時率電流放電，放電終壓為1.8V時，電池所能放出的容量；電池的容量＝放電時間＊放電電流〕。浮充電：在充電裝置的直流輸出端始終并接著蓄電池和負載，以恒壓充電方式工作。正常運行時，充電裝置在承擔經(jīng)常性負荷的同時向蓄電池補充充電，以補償電池的自放電，使蓄電池組以滿容量的狀態(tài)處于備用。單體閥控電池的浮充電壓2.2-2.3V,通常取2.25V.浮充電流為80mA/100Ah;12/10/20244恒流限壓充電：先以恒流方式進行充電，當蓄電池端電壓上升到限壓值時，充電裝置自動轉換為恒壓充電，直到充電完畢。12/10/20245恒流放電：蓄電池在放電過程中，放電電流值始終保持恒定不變，直到輸出電壓為規(guī)定的終止電壓為止。恒功率放電：在放電過程中，電池放電功率始終保持不變，直到輸出電壓為規(guī)定的終止電壓為止。最大放電電流：在電池外觀無明顯變形、導電部件不熔斷的條件下，電池所能容忍的最大放電電流。我國有關規(guī)定：以30I10A放電3分鐘，極柱不熔斷、外觀無異常。12/10/20246容量：通常用安時〔Ah),或瓦時〔Wh)表示，即放電電流的安培數(shù)乘以放電時間的乘積，或放電的瓦數(shù)放電乘以時間乘積。標稱容量：有較為嚴格的規(guī)定：即在25℃的環(huán)境下，采用10小時率的電流進行放電，至終止電壓為1.80V時放出的容量。實際容量：在當時的環(huán)境下，放出的容量值。環(huán)境溫度、放電電流均為實際值，沒有經(jīng)過任何修正。容量試驗：蓄電池組按規(guī)定的恒定電流進行充電，將蓄電池充滿容量后，按規(guī)定的恒定電流進行放電，當其中一個蓄電池放至終止電壓時為止。按以下公式進行容量計算： C==I*t〔C是電池組容量，Ah；I是恒定放電電流A；t是放電時間h〕12/10/20247容量保持率：電池到達完全充電之后，靜置數(shù)十天，由保存前后容量計算出的百分數(shù)。我國規(guī)定電池靜置90天，不低于80%。核對性放電：長期按浮充電方式運行的閥控電池，從每一只電池的端電壓來判斷電池的現(xiàn)有容量和內部是否失水和干裂是很難的，可靠的方法是通過核對性放電找出電池存在的問題，判斷電池的容量。其方法是蓄電池組脫離運行，以規(guī)定的放電電流進行恒流放電。只要其中一個單體電池放到規(guī)定的終止電壓，應該停止放電。密封反響性能：在規(guī)定的試驗條件下，電池在完全充電狀態(tài)，每安時放出的氣體量〔ml〕。密封反響效率不低于95%。12/10/20248(1)標稱電壓：2伏；實際電壓：2.15伏左右。新電池的荷電狀態(tài)可根據(jù)電池的開路電壓測量來判斷，新電池的開路電壓應在充電后20℃下靜置24小時測量?！泊朔ú贿m用于舊電池〕荷電狀態(tài)（StateofCharge）開路電壓/單體（V/cell）100%2.1580%2.1060%2.0740%2.0420%2.002－1閥控鉛酸蓄電池根本性能12/10/20249(2)V開＝2.15V?。?.25V均＝2.35

三者間0.1伏關系；說明充電電壓與電池電壓之間保持特定壓差才能保證充電效果。

(3)V開～C新新電池容量與開路電壓成正比。

(4)V開～d液電解液比重與開路電壓成正比。

(5)DOD〔放電深度〕～循環(huán)次數(shù)成反比。

放出電量越大，充放次數(shù)越少；國內較好指標：80％DOD，循環(huán)次數(shù)約1000次。

(6)充電量/放電量，應大于1.2倍。

(7)℃～d液電解液比重配置與溫度成反比。

2－2閥控鉛酸蓄電池根本性能12/10/202410(8)雖無記憶效應，但不能虧電。Pb〔負〕＋PbO2〔正〕＋H2SO4?PbSO4＋H2O以上反響中關鍵是由右至左的充電反響要得到保證，且越完全越好。即：理論上充電越完全，硫酸鉛反響越徹底。可以認為：閥控密封鉛酸蓄電池維護工作的重點，是如何保證蓄電池的充電效果和建立并完善蓄電池行之有效的充電方法。(9)單體電池充電電壓＜2.40伏。2.40伏為閥控電池體系的水解電位。國產(chǎn)蓄電池單體充電電壓不要超過2.38伏〔即48伏系統(tǒng)充電電壓不要超過57伏〕。

2－3閥控鉛酸蓄電池根本性能12/10/202411電池容量與放電率的關系

2－4閥控鉛酸蓄電池根本性能10小時率:1C10 5小時率: 0.85C103小時率:0.75C10 1小時率: 0.55C1012/10/202412電池容量與溫度的關系

2－5閥控鉛酸蓄電池根本性能10小時率：0.006/℃ 5小時率：0.007/℃3小時率：0.008/℃ 1小時率：0.01/℃12/10/202413電池容量、放電率、溫度之間的關系Ct=Ce*[1+K(t-25)]Ce--25度基準溫度容量

t--放電時環(huán)境溫度K--溫度系數(shù)〔10h率K=0.006，3h率K=0.008，1h率K=0.01〕2－6閥控鉛酸蓄電池根本性能

12/10/202414電池壽命與溫度的關系

2－7閥控鉛酸蓄電池根本性能根據(jù)Arrhenius關系2

{(T-25)/10}高于25oC時每升高10oC，系數(shù)雙倍增長超過30oC后，壽命縮短系數(shù)嚴重上升低于25oC時，系數(shù)無效12/10/202415電池壽命與浮充電壓的關系

2－8閥控鉛酸蓄電池根本性能12/10/202416

2－9閥控鉛酸蓄電池根本性能125％100％75％50％25％0浮充電壓及溫度與電池壽命的關系

12/10/202417

三、影響蓄電池性能的幾大因素

運輸、儲存及安裝工作環(huán)境—溫度、通風用電環(huán)境—放電頻度和深度充電電壓、電流、時間的設定維護12/10/2024183－1－1蓄電池的使用–倉儲控制1.應遵循FIFO〔先進先出〕原那么–電池開路時，總是進行不可逆轉的劣化，縮短工作壽命2.因自放電而喪失25%容量時需對電池進行補充電，電池假設降至很低的OCV，而不進行重新充電，最終必將導致不可逆轉的容量損失。3.刷新恒壓充電–開路電池超過6各月或開路電壓跌至12.48V。充電電壓14.4V，充電時間16-24小時。4.恢復恒壓充電–如電池已自放電跌到12.12至12.42V之間，充電電壓14.4V，充電時間48小時12/10/2024193－1－2與自放電有關的因素影響電池自放電的幾個因素：1.環(huán)境溫度：較高的溫度導致電池較大的自放電。25℃時，自放電率約為3.5%，溫度每升高10℃，自放電速度增加一倍2.存放時間：存放時間越長，自放電越大3.環(huán)境濕度：濕度越高，自放電越大4.電池設計：a.板柵合金b.板柵厚度，板柵越薄，自放電越大c.電解液比重，比重越大，自放電越大12/10/202420圖一：自放電和環(huán)境溫度關系如圖一所示：LIBERTY“AGM〞閥控式鉛酸蓄電池在倉儲環(huán)境溫度為25C時，每個月的自放電量約為3.5%，但如果環(huán)境溫度每增加11.1C，自放電量將加倍。明顯地，盡可能低的倉儲環(huán)境溫度會最大程度地延長電池的自放電時間。3－1－3與自放電有關的因素12/10/2024213－1－4電池間的間距及連接線的鎖緊扭矩在使用時，電池與電池之間至少保持1/2〞的間距。以維持一定量的空氣對流，減少熱失控發(fā)生的可能性。鎖緊扭矩，過大的扭矩會損壞電池的端柱，過松那么會導致接觸電阻升高。12/10/2024223－2－1蓄電池工作環(huán)境閥控式鉛酸蓄電池盡管在極端的環(huán)境溫度下也能工作，但其額定于77℉〔25℃〕，理想的工作溫度范圍為70℉〔27℃〕，之間。在較冷的溫度環(huán)境下操作會減少預期的備份時間，在較暖和的環(huán)境溫度下操作那么會縮短電池的壽命并增加熱失控的可能性12/10/2024233－2－2排氣和通風12/10/2024243－3－1供電環(huán)境-浮充和均衡充電電壓建議的浮充電壓為單元格25電池)，并考慮溫度補償-溫度補償系數(shù)是每華氏度

0.0028V/單元格(每攝氏度

0.005V/單元格)。建議的均衡充電電壓為2.40至2.47VDC/單元格25電池)12/10/2024253－3－2蓄電池的運行注意要點正確選定浮充電壓系統(tǒng)浮充電壓可允許最多±１％的范圍在15~35℃環(huán)境溫度中，可不加溫度補償措施單體間浮充電壓的偏差充電電流:充電電流限制在0.1~0.2C10,循環(huán)使用時，當環(huán)境溫度高于35℃時，最大允許電流為0.05C10紋波電流:浮充使用時<5A/100Ah(額定容量)；半浮充式(緩沖式,開關式)時,允許瞬時可到達20A/100Ah放電電流：實際容量隨放電電流而變化，應防止0.05C以下小電流放電環(huán)境溫度：實際容量隨溫度而變化終止電壓：不同的放電電流其終止電壓也不同放電深度：可以100%深度放電，未經(jīng)制造廠商特殊允許，不得進行更深程度的放電經(jīng)局部放電或完全放電之后的電池必須立即充電12/10/2024263－4－1開路電壓測試開路電壓試驗在效勞的電池OCV小于11.5V或新電池OCV小于12V，應認為有短路。OCV=電解液比重+0.8412/10/2024273－4－2充電電流接受試驗充電電流標準〔25℃，且電池已充滿時〕浮充電壓為13.8V，應能接受0.75–1.75mA/AH的電流故障判斷a.假設電流大大高于預料〔3-4倍〕，可能是電池存在短路單元格b.假設電流太小或實際上不存在，那么可能為以下幾種情況：1.可能電池里存在開路2.電池已經(jīng)嚴重放電，電解液中硫酸幾乎完全消耗3.擱置時間太長，未經(jīng)補充電，極板上的硫酸鹽不能恢復成活性物質

12/10/2024283－4－3浮充電壓測試LIBERTY電池的浮充電壓：25℃，LIBERTY電池的浮充電壓為13.5–13.8V系統(tǒng)中個別電壓低于13.3V，電池可能短路系統(tǒng)中個別電池電壓高于14.5V，電池可能有開路電池系統(tǒng)浮充狀態(tài)中，電壓差的允許范圍：對于一組正在浮充的電池〔12V〕，各個電池的浮充電壓范圍在13.1–14.2之間，屬于正常12/10/2024293－4－4容量試驗電池容量缺乏的幾個原因：容量試驗前，電池未完全充滿測試時電池溫度較低，故放電時間較短電池容量確實缺乏a.自然老化，容量下降b.長時間浮充電壓過低，電池長期處于欠充狀態(tài)c.長時間擱置，未進行補充電，導致活性物質無法轉換d.電池放電后，未及時進行補充電c.充電電壓長期過高，導致電池失水12/10/2024303－4－5電池的使用壽命和影響因素設計壽命，使用壽命，浮充壽命，循環(huán)壽命電池的壽命一般是指在恒溫環(huán)境條件下進行浮充狀態(tài)運行的有效時間，并不是指實際使用壽命，由于使用的各種條件變化，均會影響電池的壽命。影響因素環(huán)境溫度充電電壓與電流放電的深度與頻度交流紋波電流其他：密封失效、活性物質脫落等12/10/2024313－4－6同富液式電池相比，閥控式電池的獨有故障12/10/2024323－4－7蓄電池的健康狀況的判斷傳統(tǒng)的電解液比重測量已無法進行.浮充電壓測量已失去其原有的意義,但過度偏離對于電池的健康狀況有預示意義.阻抗和電導的測量在壽命的后期對于發(fā)現(xiàn)故障電池有些意義.唯一可信的判斷方法是進行容量考核,在運行壽命后期,為確保系統(tǒng)運行平安,應定期進行容量考核.免維護電池？少維護電池！閥控式鉛酸蓄電池是否需要維護？12/10/202433四、定期維護及檢修指南5、季度維護6、半年維護7、年度維護8、兩年維護9、數(shù)據(jù)分析和糾正行動10、環(huán)境與電池溫度11、電池目測檢查12、電池系統(tǒng)的浮充電壓13、電池系統(tǒng)接地故障14、電池系統(tǒng)浮充電流與電壓15、閥控式鉛酸蓄電池定期維護總結12/10/2024344－1－1C&D電池系統(tǒng)總說明12/10/2024354－1－2電池的串聯(lián)這一電池系統(tǒng)通常是由一組2伏的單元格，或多個6V、10V或12V的電池串聯(lián)成一個提供較高電壓的系統(tǒng)。如圖1：如圖1所示4只額定12V的電池可以串聯(lián)成為一個額定48V電壓(24個單元格)的系統(tǒng)。12/10/2024364－1－3電池的并聯(lián)如圖2所示，兩個各為48V，90AH容量的串聯(lián)電池組能夠并聯(lián)成為一個提供180AH的48伏系統(tǒng)。多列串聯(lián)的電池可以并聯(lián)成為一個容量等于各單列容量總和的總系統(tǒng)。如圖2：12/10/2024374－2閥控式鉛酸蓄電池的平安問題閥控式鉛酸蓄電池的維護和使用需要由熟悉鉛酸蓄電池的人員實施，并且應注意人身和設備的平安。非專職人員必須遠離電池以及維護活動。12/10/2024384－2－1電氣平安電池系統(tǒng)有電擊和高短路電流的危險。維護閥控式鉛酸蓄電池時必須注意以下告戒：去除一切個人金屬物件〔如：手表，戒子等)采用絕緣工具穿戴全套眼鏡和橡皮手套注意電路極性不要連接或斷開帶電電路電池上面不可放置金屬工具和物品在金屬電池架上搬動電池前，先用接地故障探測器檢查電池是否被無意接地12/10/2024394－2－2電氣平安某些類型的閥控式鉛酸蓄電池充電系統(tǒng)整流器可能沒有采用隔離式變壓器。這種情況下，在電池系統(tǒng)上進行維護和收集(測量)數(shù)據(jù)時必須特別小心。有時閥控式鉛酸蓄電池裝在非常緊湊的機箱內。同樣在這種情況下，在電池系統(tǒng)上進行維護和收集(測量)數(shù)據(jù)時必須特別小心。12/10/202440皮膚如果接觸了電解液，應立即用清水徹底地清洗，如果電解液進入眼睛必須用清水徹底沖洗10分鐘，或用特殊的中和性洗眼液，并立即就醫(yī)照料。任何濺出的電解液須用“SpillKit〞里的特殊溶液或以一磅重的蘇打加一加侖的水混合成的溶液予以中和。4－2－3化學事故處理12/10/20244112/10/2024424－2－5閥控式鉛酸蓄電池的廢棄和搬運閥控式鉛酸蓄電池不能隨便遺棄，必須由專門的回收機構回收。閥控式鉛酸蓄電池在搬運時要小心輕放，以免損壞電池；同時也要注意以免砸傷自己。12/10/202443切不可拆卸C&D閥控式鉛酸蓄電池的排氣閥或對電池進行加水。因為這很不平安并將導致保用失效。4－2－6告誡告誡！12/10/202444為了獲得最正確的可靠性，推薦每季度檢查一次電池系統(tǒng)。一般，定期維護須檢查的工程有：.系統(tǒng)充電電壓.環(huán)境溫度.取樣電池的溫度.電池間連接件的電阻和松緊度.單只電池的浮充電壓.瞬間高放電率負載試驗.電池系統(tǒng)容量試驗4－3－1定期維護的準備12/10/202445盡管是可選的工程，仍建議對各只電池的電阻阻抗和電導率試驗。確認所有需要的維護工具、設備和平安裝置齊全無缺和功能正常。給電池組里所有電池都編號，以使對該電池的記錄和數(shù)據(jù)分析具有針對性。4－3－2定期維護的準備12/10/2024464－4－1維護工具和設備要求12/10/202447以下為根據(jù)實際維護類型而選用的設備：數(shù)字式電壓表毫歐表電池電阻阻抗或電導測試裝置100安培瞬間負載測試裝置系統(tǒng)負載(如果在電池組上進行測試，采用直流負載。如果在UPS輸出端上測試那么選用交流負載)。4－4－2維護工具和設備要求12/10/202448每季度必須完成以下檢查工程：保證電池機房清潔無碎屑，并且照明良好保證所有平安實施無缺并功能正常測量并記錄電池機房室溫電池的目檢工程如下：清潔度電池端柱是否損或有過熱痕跡電池槽和蓋的損壞過熱痕跡4－5－1季度維護12/10/202449測量和記錄電池系統(tǒng)的直流浮充電壓，此時也可選擇測量和記錄交流皺波電壓測量每一個電池端柱與接地間的直流電壓以發(fā)現(xiàn)不正常的接地測量和記錄取樣電池的溫度測量和記錄每個電池的浮充電壓測量和記錄系統(tǒng)均衡充電電壓4－5－2季度維護12/10/202450重復各項季度檢查工程隨機地進行10秒高放電率試驗(如：100安培)，以確認單個電池的功能正常隨機測量和記錄各個電池的電阻/阻抗/電導，以描繪出一段時間后每個電池的趨勢，并發(fā)現(xiàn)電池組中各個電池與標準相比是否有大的不同4－6半年維護12/10/2024514－7年度維護重復各項季度檢查工程重新按照說明書所列的扭矩緊固電池間的連接電纜，如果已進行連接電阻測量并沒有發(fā)現(xiàn)阻抗大于安裝時的20%。這項檢查可以省略12/10/202452電池每兩年必須進行一次工作負載或效勞要求有關的電池定額之下的容量試驗。最理想的是和原始安裝時的驗收結果相同。一旦發(fā)現(xiàn)電池已降至額定容量的85%，便必須進行每年的容量試驗。4－8兩年期維護12/10/202453

定期維護活動中累積的數(shù)據(jù)須記錄在附表1所示的表格里。分析和糾正行動的決定必須由熟悉閥控式鉛酸蓄電池及其應用與失效模式的人員作出。4－9數(shù)據(jù)分析和糾正行動12/10/202454電池在較冷的溫度環(huán)境下操作會減少預期的備份時間。高出77℉(25℃)每18℉(10℃)，就會縮短電池50%的壽命。室溫過高那么必須采用適當?shù)耐L和空氣調節(jié)機來糾正。在超過122℉(50℃)的溫度下，不可對閥控式鉛酸蓄電池充電，這會造成電池的熱失控。4－10環(huán)境與電池溫度12/10/202455電池的清潔度和正確的電池間的間隔至為重要。電池蓋上累積的污物塵埃和水分能形成導電體因而產(chǎn)生短路和接地故障。當清潔電池時，電池應置于開路位置。用軟布蘸小蘇打水溶液清潔電池。不要用玻璃清潔劑或不明清潔劑和溶液清潔電池。某些石油基的清潔劑會損害電池塑料外殼，導致老化和龜裂。4－11－1電池目測檢查–電池清潔度12/10/202456一旦發(fā)現(xiàn)電池槽/蓋開裂或穿透，就應被更換。電池槽的開裂會使電解液從電池內漏出導致接地短路。電池蓋上的孔隙盡管不會導致電解液滲出，但仍會導致嚴重的處境?？紫稌е码娊庖旱母珊裕⒁鹪搯卧娮柙龃螽a(chǎn)生熱量。電池槽由于過熱和熱失控導致極度地膨脹和產(chǎn)生永久變形。熱失控同樣也會導致電解液干涸和極板失效。4－11－2電池目測檢查–電池槽蓋的損壞12/10/202457彎曲和損壞的端柱會產(chǎn)生高的連接電阻或在負載時熔斷熔絲。端柱損壞的電池必須更換。如果端柱上的保護油脂熔化并流淌到電池蓋上，就說明連接處發(fā)熱，并很可能是由于連接松動或高的連接電阻導致。4－11－3電池目測檢查–端柱12/10/202458在77℉(25℃)時，電解液密度1.280至1.300的閥控式鉛酸蓄電池的推薦的浮充電壓為電池單元格數(shù)乘以2.25至2.30V遇到極端溫度時，浮充電壓應考慮溫度補償。溫度補償系數(shù)是每