蓄电池知识30505.doc

蓄电池知识--基本概念2007-07-03 22:03一、蓄电池  （一）基本定义 1、电能可由多种形式的能量变化得来，其中把化学能转换成电能的装置叫化学电池，一般简称为电池，电池有原电池和蓄电池之分 电后不能用充电的方式使内部活性物质再生的叫原电池，也称一次性电池 3、放电后可以用充电的方式使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能的电池，叫蓄电池，也称二次电池 （二）、常用技术术语 1、充电：蓄电池从其他直流电源获得电能叫做充电  2、放电：蓄电池对外电路输出电能时叫做放电  3、浮充放电：蓄电池和其他直流电源并联，对外电路输出电能叫做浮充放电有不间断供电要求的设备，起备用电源作用的蓄电池都处于该种放电状态  4、电动势：外电路断开，即没有电流通过电池时在正负极间量得的电位差，叫电池的电动式  5、端电压：电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压  6、安时容量：电池的容量单位为安时，即：  电池容量Q（安时）=I放×t放  I放为放电电流（安）  t放为放电时间（小时）  7、电量效率（安时效率）：输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫作安时效率。

  电量效率（%） =（Q放÷Q充）×100% =（I放×t放）÷（I充×I充）×100% Q放和Q充分别是放电和充电容量（安时  8、自由放电：由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗容量损失搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率  自由放电率（%）= （Q1－Q2）÷Q1×100% Q1为搁置前放电容量（安时）  Q2为搁置后放电容量（安时）  9、使用寿命：蓄电池每充电、放电一次，叫做一次充放电循环，蓄电池在保持输出一定容量的情况下所能进行的充放电循环次数，叫做蓄电池的使用寿命 二、铅酸蓄电池  （一）定义 铅酸蓄电池是是蓄电池的一种，主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池 （二）型号含义： 根据JB2599-85部颁标准，我国铅酸电池型号分为三段，其安排和含义如下：  串联的单体电池数—电池的类型和特征—额定容量  当电池数为1时，称为单体电池，第一段可以省略  电池的类型是根据主要用途划分，代号用汉语拼音第一个字母.　VRLA蓄电池分为吸附式（AGM）和胶体式（GEL）两种，两者的性能有一些差别例如，与GEL比较，AGM的功率密度较高，大电流放电能力较强，但自放电较大，浮充电压较高，浮充电流较大，热容量较小，散热性能较差，容易产生热失控，寿命较短等。

但两者均具有以下特点： 　　a）蓄电池是一个密封系统 　　b）在蓄电池内部进行氢气和氧气再复合，在正常情况下不产生气体和酸雾 　　c）在故障情况下，安全阀打开释放内部的气体 　　d）采用不流动的电解液 　　e）蓄电池壳子是不透明的 　　f）采用多个较薄的极板构成较大容量的蓄电池 　　g）对于中小容量的系统可使用6或12 V的单体蓄电池 　　h）对于大容量的系统可使用2 V的单体蓄电池 　　i）可安装在敞开的蓄电池架上或大的蓄电池柜内 　　j）设计寿命有20年、10年的，但其典型的实际寿命分别只有10-13年和5年左右值得注意的是，VRLA蓄电池的预期寿命比传统的铅酸蓄电池的寿命短得多 　　我国的VRLA蓄电池产品的发展和应用是从AGM开始的近年来，GEL VRLA蓄电池也有了很大的发展 　　VRLA蓄电池曾被称为“免维护”蓄电池，这是由于VRLA蓄电池设计为密封式，在蓄电池内部实现了氧再复合循环，电解液中的水分不会损失，因而不需要定期加水，也不需要测电解液的比重，可以说在这方面是不需要（也不能）进行维护的然而，VRLA蓄电池并非完全不需要维护最初被称为“免维护”蓄电池，实际上是对VRLA蓄电池的误解，也是对用户的一种误导。

过去，大多数用户忽视了VRLA蓄电池的维护，或者不了解如何进行维护而放弃了VRLA蓄电池维护工作，导致VRLA蓄电池早期故障的出现，使电池的寿命降低，甚至造成电池破裂、爆炸，引起火灾 　　值得注意的是，VRLA蓄电池维护工作至今仍然是一个薄弱环节据了解，近年来由于VRLA蓄电池故障引起的通信电源停电和通信中断的重大事故屡有发生目前在我国电信部门正在应用的VRLA蓄电池，有不少已使用多年，可以说已进入其故障高发期，或者说存在着严重的故障隐患，有关方面对此应该引起足够重视为了确保电信电源稳定可靠地运行，加强VRLA蓄电池维护和故障检测是各电信运营商的当务之急其中，如何对VRLA蓄电池运行和试验数据进行正确的分析是首先要解决的问题，这是搞好蓄电池日常维护工作的基础 　　以下笔者提出VRLA蓄电池的必要的维护项目，介绍VRLA蓄电池运行和试验数据的分析方法 1、VRLA蓄电池必要的定期维护 　　VRLA蓄电池一般不会释放出氢、氧气体和酸雾，不需要防酸机房和特殊的通风，不需要定期加水、测量比重等，但定期维护工作是必不可少的例如，蓄电池的浮充电压、浮充电流、温度、蓄电池的内阻和蓄电池互相连接电阻的测量，定期的容量试验以及直观检查等。

　　根据国际标准IEEE 1188，固定型VRLA蓄电池必要的定期维护应包括以下主要内容 　　1.1　每月维护 　　a）直观检查：包括蓄电池正负极端子是否损坏和发热，蓄电池盖和壳子是否损坏，蓄电池是否温度过高 　　b）测量蓄电池系统的DC浮充电压和纹波电压 　　c）测量蓄电池系统的正负极对地的直流电压以检测接地故障 　　d）测量蓄电池系统的浮充充电电流 　　e）测量蓄电池机房温度和标示蓄电池的温度 　　1.2　季度维护 　　a）重复每月维护项目 　　b）测量每个蓄电池的内阻 　　1.3　半年维护 　　a）重复季度维护项目 　　b）测量每个蓄电池DC浮充电压 　　c）瞬时大电流负载试验以确定各蓄电池的功能是否正常（可选） 　　1.4　年度维护 　　a）重复半年维护项目 　　b）测量蓄电池之间的连接电阻 　　c）重新拧紧蓄电池之间的连接螺丝，使转矩达到厂家要求的数值如果已测量蓄电池连接电阻，其数值没有比安装时的数值大20%，可以不重新拧紧 　　初始安装验收时进行一次容量放电试验每两年进行一次容量放电试验当蓄电池的容量已下降到额定容量的85%时，应每年进行一次容量放电试验 2、VRLA蓄电池运行数据的分析和处理 　　2.1　蓄电池直观检查 　　2.1.1　蓄电池壳子是否清洁 　　每个蓄电池都应保持清洁。

如果蓄电池盖上有污垢和灰尘，就有可能在蓄电池端子之间或端子与地之间形成导电通路，引起短路或接地故障 　　2.1.2　蓄电池壳子和盖子是否损坏 　　如果蓄电池壳子和盖子破裂和有渗透，应更换蓄电池蓄电池壳子上有裂缝时，导电的电解液会从蓄电池中渗透出来，造成接地故障即使没有电解液渗透，也是非常严重的问题因为电解液的水分可能通过裂缝蒸发损失，使电解液干涸，最后造成蓄电池的内阻增大和产生的热量增大 　　如果蓄电池壳子严重膨胀和永久性变形，说明这个蓄电池已经过热并遭受热失控热失控还会导致蓄电池产生更多的气体、电解液干涸和极板损坏在这种情况下，应更换蓄电池 　　2.1.3　蓄电池端子是否损坏 　　蓄电池正负极端子弯曲或其他形式的损坏可造成连接电阻的增大端子损坏的蓄电池应更换如果在端子上的保护油脂熔化，表明连接点已经很热，这是端子松动的结果在此情况下，应将此连接端子拆开，检查损坏情况，然后重新安装 　　2.2　环境温度和蓄电池温度 　　VRLA蓄电池一般是按标准环境温度25℃设计的其理想的工作范围是21-27℃当工作于较低的温度时，VRLA蓄电池放电容量达不到其额定容量，备用放电时间减少；当工作于较高的温度时，VRLA蓄电池寿命将会缩短，且容易发生热失控。

　　VRLA蓄电池工作的机房环境温度比25℃高10℃时，其寿命将减少50%环境温度高的问题应通过适当的通风和空调加以解决 　　蓄电池组中的单个蓄电池的温度不应超过环境温度10℃如果全部蓄电池或个别蓄电池的温度过高，这些蓄电池就可能遭受热失控在这种情况下，应停止充电并查明蓄电池温度升高的原因 　　如果发生了热失控，应立即更换蓄电池 　　2.3　蓄电池系统浮充电压 　　2.3.1　蓄电池系统浮充电压的确定和温度补偿 　　蓄电池系统（蓄电池组）的浮充电压应根据厂家规定的单体蓄电池浮充电压值确定系统浮充电压等于蓄电池只数乘以单体蓄电池浮充电压值不同厂家不同型号的蓄电池的浮充电压是不同的假设电解液比重为1.280-1.300的VRLA蓄电池，厂家建议的单体蓄电池的浮充电压为2.25-2.30 V/只（在25℃），则蓄电池系统浮充电压等于蓄电池的只数乘以2.25-2.30 V/只例如，某UPS电源中由32只12 V（包含6个单体）的单块蓄电池组成的蓄电池组，在25℃时蓄电池系统浮充电压应为432（192×2.25）～441.6 V（192×2.30） 　　当环境温度高于25℃时，浮充电压应进行温度补偿（适当降低浮充电压）。

假设温度补偿系数是-0.005 V/只/℃，则在其他温度下的单体蓄电池的浮充电压为： 　　V校正=V25℃-[0.005×（T实际-25）] 　　式中： 　　V校正——在温度T实际下的单体蓄电池的浮充电压 　　V25℃——25℃下的单体蓄电池的浮充电压 　　T实际——蓄电池的实际温度（℃） 　　例如：如果蓄电池的温度是32℃（比25℃高7℃），其平均浮充电压应降低0.035 V/只（7×0.005 V/只/℃），浮充电压的范围应为2.215-2.265 V/只在由192只电池组成的电池组中，总的浮充电压为425.28-434.88 V 　　如果蓄电池工作于较低的温度下，可以适当提高浮充充电电压以缩短再充电时间例如，蓄电池的环境温度为10℃（比25℃低15℃），其平均浮充电压应提高0.075 V/只（15×0.005 V/只/℃），浮充电压的范围应为2.325-2.375 V/只在由192只电池组成的电池组中，总的浮充电压为446.4-456 V 　　2.3.2　蓄电池系统浮充电压对蓄电池工作的影响 　　如果蓄电池系统在一段时间内浮充电压过低，蓄电池将会处于欠充电状态在此期间蓄电池可能会多次放电，每次放电后都未得到充分充电，这将使蓄电池的容量逐渐减少。

最后的结果是市电停电时蓄电池放不出电来蓄电池系统处于欠充电状态的问题一般可以通过长时间的均衡充电（例如48-72h）加以解决但是，如果欠充电的时间持续太长，就可能会出现不可逆的极板硫酸盐化，蓄电池系统就必须更换 　　如果蓄电池的浮充电压过高，将会使蓄电池处于过充电状态蓄电池长时间过充电将会引起过大的充电电流、板栅的腐蚀、气体的产生和电解液的干涸这就造成了蓄电池早期老化和容量的损失 　　长时间的严重过充电可能导致热失控，出现这种情况也必须更换蓄电池系统 　　2.3.3　蓄电池浮充电压的纹波 　　蓄电池的浮充电压是由整流器/充电机供给的，由于整流器是将市电交流电压整流、滤波得到直流电压的，但直流电压仍有残余的交流成分（纹波），因此，在蓄电池系统两端的浮充电压。