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电力知识

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UPS蓄电池的维护经验
UPS(Uninterruptibie Power Supply,不间断电源)是近年来发展起来的一种新型不间断电源技术,随着我国社会经济的快速持续发展,众多企事业单位都使用了UPS,阀控式密封铅酸蓄电池是UPS的重要组成部分。蓄电池在UPS中能够起到在市电断电时放出能量,转换成负载设备不停电而继续可用的作用。所以蓄电池的性能直接影响到UPS的效能。因此很有必要对其进行细致的学习研究。
  1 铅酸蓄电池的种类
  1)防酸隔爆铅酸蓄电池
   这种蓄电池在早期的UPS中应用较多,若使用维护得当,也会有较长的使用寿命,但由于在运行中会出现大量的电解液水分散失,需经常性地测量电解液的温度、密度,添加电解液或蒸馏水,造成维护的工作量加大,目前的UPS中已很少使用。
  2)阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)
   因其体积较小,密封性能好、维护量少而被广泛应用于各类UPS中。阀控式密封铅酸蓄电池防止电池内部电解液散失有两种技术方法:
   一种技术是将硫酸电解液与硅胶体混合后充满电池壳内部,制成胶体电池(简称GIEL)。
   另一种技术是利用超细玻璃棉将电解液不饱和地吸附住,制成吸液式电池或贫液式电池(简称AGM)。
   由于后者具有贫液结构,因此,阀控式密封铅酸蓄电池具有体积小、重量轻、安装简便、维护量少、较好的大电流放电性能等特点,在UPS中采用得较多,国内厂家也大多生产AGM蓄电池。
  2 蓄电池的工作原理
  (以阀控式密封铅酸蓄电池作例)
  1)阀控式密封铅酸蓄电池的结构
   正极板:二氧化铅(PbO2)
   负极板:海绵状铅(Pb)
   电解液:稀硫酸(H2SO4)
   超薄玻璃纤维隔板
   铅钙合金极板栅架
   蓄电池壳
  2)工作原理
   正极发生的化学反应:
  Pb02+H2S04+2H++2e-→PbSO4+H2O
   负极发生的化学反应:
  Pb+H2S04→PbSO4+2H++2e-
   蓄电池内部总的化学反应:

    由上面的化学反应式可知,在反应过程中会出现水分子分解,正极析出氧气,负极析出氢气,因此,这是防酸隔爆铅酸蓄电池需要经常添加电解液或蒸馏水的直接原 因。而阀控式密封铅酸蓄电池在正极板和负极板之间留有一定的间隙,以备析出的气体可以交换流通参加正常的化学反应。其结构、技术、工艺可以使蓄电池本身不 需要经常添加电解液或蒸馏水,减少了大量的维护工作。
  3 UPS电源系统中阀控式密封铅酸蓄电池使用
  1)UPS中阀控式密封铅酸蓄电池电压的设定UPS分为三相进线三相出线、三相进线一相出线、一相进线一相出线三种方式的连接结构。无论哪一种都必须严格依照设备供应商对设备蓄电池的只数、电压等要求进行设定。
  2)UPS电源系统中蓄电池容量的配置实际使用中电池的容量与很多因素有关,如充电饱和程度、环境温度、放电电流大小、蓄电池的使用年限等等。
   一般应用下面的公式:
   
   公式中:C是蓄电池容量,t是蓄电池放电时间,S是UPS容量,cosφ是功率因数,E是蓄电池电压,N是蓄电池的只数,η是UPS的效率。
  3)正确安装
  (1)检查安置蓄电池的支架是否牢固,连接处螺丝是否拧紧,要排除非正常使用造成的壳体损坏。
  (2)要保证正负极柱之间的安全净距。
  (3)极柱间连接线要牢固,接触要吻合,必要时要涂抹凡士林或导电膏,线径要达到要求。
  4)保证环境温度
  (1)环境温度适宜会保证蓄电池的额定端电压,见下表:

  (2)环境温度适宜会保证蓄电池的额定容量随温度变化蓄电池的容量有如下公式:
   
  C25:环境温度为25℃时蓄电池的额定容量
  C15:环境温度为15℃时蓄电池的容量
  K:温度系数,一般取7‰~9‰
   由上面的公式可知:温度适宜会保证蓄电池的容量更接近额定容量。
  5)正确充电
  (1)浮充:电解液、极板中搀杂着杂质,形成内部自放电,浮充目的是抵消因自放电而造成的蓄电池亏电。即让蓄电池处于充满电状态。
  (2)均充:因个体原因,自放电程度会有不同,浮充后每一只蓄电池的容量不会达到统一。定期提高浮充电压达到均充值,使每一只蓄电池恢复原有容量。
  6)正确放电
   根据蓄电池的容量、性能以及综合负载设备的宕机电压值设定终止电压;市电断电时要首先保证重要的设备,必要时可以断掉非重要设备。
  4 常见故障及其原因
  1)电压(容量)骤然下降
   蓄电池仅仅用了一年后或是距其额定使用寿命还有很长时间,在浮充和在放电时测量,与其他蓄电池相比较,明显的低于其他蓄电池单体端电压(容量)。
  (1)电压(容量)骤然下降的原因之一电压(容量)骤然下降的原因可能是贫液结构的超细玻璃棉和蓄电池的正、负极板不能完全的吻合,造成化学反应只能局部进行,影响蓄电池的容量放出。
  (2)电压(容量)骤然下降的原因之二运输中可能造成正、负极板断裂。
  2)贫液过贫
   在浮充过程中测量时与其他蓄电池单体端电压区别不大,在放电时测量,与其他蓄电池相比较,明显的低于其他蓄电池单体容量。
  (1)贫液过贫的原因之一
   阀控式密封铅酸蓄电池在浮充过程中,有部分气体析出,即有部分电解液在化学反应过程中散失。表现为蓄电池的排气阀功能失效,周围有“爬酸”现象。
  (2)贫液过贫的原因之二
   浮充电压过高,化学反应加剧,单位时间内析出的气体过量,气压过高,达到排气阀的开启压力而开启,散失电解液。
  (3)贫液过贫的原因之三
   阀控式密封铅酸蓄电池安装的环境温度过高。
  3)蓄电池壳体变形
  (1)壳体变形的原因之一
   阀控式密封铅酸蓄电池在浮充或大电流充/放电时,浮充电压过高或充/放电电流过大,化学反应加剧,化学反应放出的热量逐渐积累,蓄电池极板自身温度升高,引起蓄电池内阻增大,热量进一步增加,形成恶性循环。
  (2)壳体变形的原因之二
   安置蓄电池的支架随着时间的迁移发生变形,极柱间短连接铜排松动。
  (3)壳体变形的原因之三
   蓄电池排气阀发生堵塞

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