公司在全国拥有合作客户近500家,在沈阳、贵阳、济南等地均设有分公司。并于2007年从法国引进技术后,推出自主“时高”系列产品,广泛应用于、金融、通信、、教育、交通、电力、商业、制造等领域,得到了**及用户的肯定。
额定容量
额定容量又称为标称容量,即在制造厂规定的条件下,蓄电池能放出的低工作容量,例如,97 A·h电池标称100 A·h,有些厂家的电池则是在使用几个循环之后,实际容量达到或**出标称容量。
10.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,也叫做安时效率。
基站蓄电池从目前使用情况来看,普遍存在蓄电池容量下降过快,使用寿命短的问题,短短1~2年时间蓄电池的容量只有标称容量的30%~40%,有的只有10%~20%,而大部分基站蓄电池经过1~4年运行,其容量只有其标称容量的50%左右,远远达不到其设计使用寿命,与交换局站同类蓄电池相比,其使用寿命也大大降低。本文对基站电源运行过程中蓄电池的损坏原因进行了分析,提出延长基站蓄电池使用寿命的方法。
蓄电池寿命的定义
蓄电池的寿命一般是指浮充状态下的使用年限。对于在非浮充状态下工作的蓄电池,其寿命是从循环放电次数和放电深度两个维度来衡量的,如表1所示。所以不能简单地以能使用多少年来衡量蓄电池的寿命。
对于蓄电池的循环放电次数来说,必须是在蓄电池放电后充足电能,要充足电能充电时间至少需要(依据YD/T799-2002的规定)。对于充电不足的情况,其循环放电次数很难确定,肯定要**表1中描述的数据。
放电深度对电池使用寿命的影响也非常大,电池放电深度越深,其循环使用次数就越少,如表1所示,因此在使用时应避免深度放电。
蓄电池寿命终止的因素
对于阀控密封铅酸蓄电池来说,有四种失效模式:正极板腐蚀、失水、热失控、硫酸盐化。其中正极板栅腐蚀由于合金工艺技术的提高,腐蚀速度非常慢,一般是10~15年。
失水的途径比较多:节流阀设计不合理,频繁开启;电源对蓄电池频繁均充;环境温度过高。其中高温是主要的因素,高温会加速蓄电池失水速度,导致蓄电池容量下降。以25℃为基准,当蓄电池运行环境上升10℃,寿命减少50%,如图1所示。
热失控是指蓄电池在充电过程中产生的热量未及时释放出,温度和化学反应之间形成一个正回馈,出现失控。热失控对蓄电池是毁灭性的,造成蓄电池外壳变形,严重者造成蓄电池爆炸。热失控的原因是机房环境温度**过45℃、高温下浮充电压过高(没有温度补偿功能)、充电电流**过设计值(**过2.5C10)。
硫酸盐化是指在较板上生成白色坚硬的硫酸铅结晶,颗粒比较大,活性低,充电时难以转化为活性物质的硫酸铅,导致电池容量下降或功能衰退。盐酸化的原因是电池在安装使用前曾长时间搁置储存(**过3个月)、持续过放电或经常过量放电或小电流深放电、环境温度过高或过低、经常充电不足和没有定期执行均充。
影响基站电池运行寿命的因素
很多基站的位置偏远,交流电供电不稳定或频繁停电,甚至根本就没有交流电;基站没有空调或户外站点,环境温度高;站点偏远且数量多,无法做到精细化维护。以上是基站蓄电池工作环境的基本状况。
通过对中国基站蓄电池损坏情况的分析,采集新疆、浙江、陕西、云南几个省蓄电池损坏的标本分析,并结合海外越南、埃及、巴基斯坦、埃塞俄比亚基站电源的损坏数据,我们得出影响蓄电池运行寿命的有以下几个因素:
1、交流频繁停电
频繁停电、停电时间长、停电时间无规律,使蓄电池频繁充放电,或者基站根本就没有交流电,通过柴油发电机和蓄电池交替供电,是造成蓄电池容量下降过快和使用寿命缩短的一个主要原因。
基站停电频次过高,内停电数次,甚至连续停电数天,使基站蓄电池在放电后尚未充足电的情况下又放电,蓄电池长时间处于欠充状态。如连续多次发生欠充,将造成蓄电池容量累积性亏损,硫酸盐化加剧,蓄电池容量将在较短时间内下降,其使用寿命将较快终止。
2、蓄电池存储时间太长
蓄电池在存放过程中存在自放电,如果长时间得不到补充,就会出现硫酸盐化现象。这种现象如果没有得到及时改善,蓄电池容量会降低甚至损坏不能使用。蓄电池在存储过程中,环境温度对容量影响也非常大,如表2所示。
3、基站的环境温度过高
基站停电后,空调停机。由于基站为封闭机房,基站室内温度将大幅上升。温度过高使阀控式密封电池内部失水量加剧,电解液饱和度下降(玻璃纤维棉隔膜内电解液减少)使电池容量降低,缩短使用寿命。
4、电池安装开通质量
蓄电池的安装是否符合规范,对蓄电池的使用使命影响非常大。安装时没有将蓄电池之间的连接器固定螺钉拧紧,接线柱与连接器之间接触电阻,在充放电时将产生大量热量而烧坏,造成整组蓄电池损坏;蓄电池温度传感器没有安装或安装错误,在温度高时会因为无法调整充电电压到合适值,蓄电池出现热失控现象,造成蓄电池损坏;开通时没有在单元中调整蓄电池管理参数至合理值,造成蓄电池损坏。
5、没有正确地设置蓄电池管理参数
开关电源涉及到蓄电池管理的参数有蓄电池容量、充电电流系数、均浮充电压、一二次下电电压、自动均充的条件、温度补偿电压,如果这些参数设置不合理,会对蓄电池的寿命造成影响。例如一二次下电电压设置电压过低,使蓄电池出现过放电甚至深度过放电现象,加剧蓄电池负极板硫酸化,将使蓄电池容量下降,使用寿命缩短。蓄电池容量设置不正确,影响蓄电池充电电流,造成蓄电池充电电流过大而损坏。
延长基站供电蓄电池寿命的方法
根据造成基站蓄电池运行寿命减少的因素,结合实际情况我们提供如下几个延长蓄电池寿命的方法。
1、增加油机供电
对于频繁停电的站点,通过增加固定油机或移动油机来**蓄电池在停电后能得到及时补充充电,或者避免蓄电池深度放电。对过于频繁停电的站点,除了采用上面的方法之外,还需要采取的蓄电池来解决问题,例如用GEL电池。GEL在循环使用寿命上比AGM次数多1.5~2倍。建议在这种站点使用2V电池,避免使用12V电池。
对于没有交流电的站点,柴油发电机很难保证(油价上涨和不能及时加油)供电,需要采取新的供电方案,可考虑采用太阳能供电系统。
2、减少蓄电池过放并及时补充
在电源供电方案规划期,需要根据负载电流,结合蓄电池的放电曲线配置比较合适的蓄电池容量,在要求的放电时间内避免蓄电池过放。一般原则是在蓄电池放电达到规划要求的时间时,蓄电池放出的容量≤80%。
电源开通后,如果暂时没有市电接入或暂时不使用电池,必须断开蓄电池的所有负载,使蓄电池处于开路状态。避免蓄电池小电流放电,造成蓄电池容量下降或者失效。
在电源蓄电池管理方面,尽量避免蓄电池在仓库放置时间**过3个月,如果**过3个月不能安装,那么就要考虑对蓄电池进行充电。
根据实际使用情况调整蓄电池欠压保护的电压,尽量避免蓄电池出现过放电和深度过放电(小电流过放电)。对于频繁停电的站点,为了延长蓄电池运行寿命,要求一次负载下电电压≥47V,二次下电电压≥46V。
在电源开通后,人工控制执行对蓄电池均衡充电,均衡充电时间≥10小时。对于频繁停电的站点,可以增加蓄电池充电电流,以缩短蓄电池充电时间,增加充电前期充入的电量。通过单元,将充电电流系数调高为0.18~0.22C,大充电电流系数不能**过0.25C。
根据基站停电次数及时间,对于停电次数多且停电时间长的站点,延长均衡充电时间,改变均衡充电时间周期设置,把原设置一般180天周期调整为30天或15天,以减少盐酸化现象的发生。
3、减少高温影响
如果蓄电池安装在机房或者方舱内,需要安装空调,确保机房环境在合适的温度。对于户外电源,需要在电池柜上搭建凉棚避免阳光直射。可以通过地埋的方式,把蓄电池放在的地窖内,确保蓄电池的工作环境温度不会太高。户外电源好使用温度范围比较宽的GEL电池,以减少高温或低温对电池造成的影响,以延长使用寿命。
4、定期维护
蓄电池在运行一段时间后,会出现个别电池落后(一般情况下落后电池端电压不得小于正常的20mV)或失效的现象。如果不及时发现,那么落后的电池会越来越落后,直至失效。失效的电池会导致其他好的电池随时间推移慢慢失效,进而使整个电池组报废。一般要对蓄电池每隔3个月进行一次维护,主要检查蓄电池组中有无漏液、有无外壳变形、有无落后电池存在、蓄电池连接处有无锈蚀和固定螺钉松动、环境温度是否正常等。只有做到及时发现及时处理,才能确保蓄电池的正常使用寿命。
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UPS电源铅酸电池损坏的四个原因:
①失水②硫化物③不平衡④热失控(滚筒充电),前两者①占市场上电池损坏的97%。
1)分析:铅酸蓄电池失水的主要原因
铅酸电池中的电解质与人体内的血液一样有**。一旦电解液消失,就意味着电池报废。电解液由稀硫酸和水组成。充电过程中,很难避免失水,充电方式不一样,失水量也不一样。普通的三段式充电模式,充电过程中的水损失是智能脉冲模式的两倍以上!除了电池的自然寿命还有一个损失的生命:单个电池**过90克的水分损失,电池报废。在室温(25℃)下,普通充电器失水量约为0.25克,智能充电脉冲为0.12克。在高温(35℃)下,通用充电器损失0.5克水,智能充电脉冲为0.23克。点击这里计算,普通充电器经过250次水充电干燥循环后,600次循环后水循环中新的三相脉冲将充电干燥。因此,智能脉冲可以延长电池寿命一倍以上。
铅酸电池在充电过程中是大的问题。
根据美国科学家(J.A.Mas)对铅酸蓄电池充电过程中气体释放的原因和规律的研究,铅酸蓄电池可接受的充电电流如下,以达到低的气体释放速率:
临界冲气曲线公式为:I=I0e-at%h^2
在充电过程中,充电电流**过临界放气曲线的部分只能使电池与水发生反应产生气体并升温,不能增加电池的容量
1、恒流充电阶段,充电电流保持恒定,充满功率快速增加,电压升高;
2、恒压充电阶段,充电电压保持恒定,充电电力继续增加,充电电流减小;
3、电池充满,电流**浮充转换电流,充电电压降至浮充电压;
4、浮充电阶段,充电电压保持浮充电压;
普通三相充电的阶段是恒流充电,主要是考虑到电路设计较方便,而不是佳的电池性能设计。
根据铅酸蓄电池充入气体的演变过程,三相充电过程中一般的气体释放过程如下:恒流充电的后一个周期和恒压充电的预充电,电流**过临界气体的演变范围,导致电池的气体放出,导致寿命下降。
**过临界气体释放范围的电流只会导致电池产生气体和温度升高,而不会转化为电池能量,从而降低了充电效率。
解决方法:脉冲解决失水问题
智能脉冲恒定速度的阶段比普通充电器的恒流+恒压阶段缩短近一个小时,而这一个小时的高压充电是水分分配的关键时刻。智能脉冲在打开电压参数的基础上,把光线转换成智能脉冲是非常准确的,而普通的充电器以电流参数为转向灯,一旦电池硫化,内阻,充电电流也,很难转灯电流,很容易造成高压段长时间充电,加速水解。
2)分析:铅酸电池固化的原因
长期电池潴留,充电过程中长期过度充电和充电不足,使用大电流放电,较易导致电池固化。它的外观是:一个灯,一个充满电,我们称之为电池“假货损坏”。硫酸盐硫酸盐附着在板上,减少了电解质和板的反应区域,电池容量迅速下降。失水会增加电池的固化;硫化会增加电池的失水量,容易形成恶性循环。
解决方案:智能脉冲溶液固化
智能脉冲使用智能脉冲尖峰可以打破硫酸铅的晶核,使其难以形成硫酸盐。
智能脉冲充电器:①恒功率,②智能脉冲,③滴灌
普通:①恒流,②恒压,③浮充
3)分析:铅酸电池不平衡
一个电池由三到四个。由于制造过程中,每个电池的平衡无法实现。普通充电器的平均电流先用小容量单电池充电,形成过充电。当电池放电时,小容量电池首先被放电完毕,并形成过放电。长期的恶性循环,让整个电池出现单一的落后,让整个电池报废。充电器浮充级,小电流500mA,其作用是补偿充电,使电池充满。但是它也带来了两个:1,充满电,过量电流不断,电能转化为热量,水分解,加速水分的分配;2,小电流充电,造成大电流分,容易造成电池组不平衡。
解决方案:智能脉冲解决电池不平衡程序
智能脉动失水量是普通充电器的三分之一,水分损失少,电池电压差会小;另一方面水损失大,则电池电压差。随着失水量的增加,硫化会增加,而一般充电器不会消除硫化功能,所以电池组不平衡。智能脉冲充电,水分损失少,电池电压差小,当电池固化后,可将脉冲去除,使整组电池趋于平衡。智能脉冲恒功率级大电流,作用是:1,快速充电,节省充电时间;2,启动电池板消除电池钝化现象,恢复电池容量,使整组电池容量趋于平衡。放电阶段,为消除电流分的影响,电池充满充电不足,充满后自动关闭,减少水分解,保持电池平衡。
4)分析:铅酸电池热失控问题
电池变形不是一个突然,往往是一个过程。当电池充电到容量的80%时,进入高压充电区。此时,氧气首先在正极板上沉淀,氧气通过隔膜上的孔达到负极板。氧气复苏反应在负极板上进行:2Pb+O2(氧气)=2PbO+Q(加热);PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(热量)。当反应达到90%时,氧气产生速率增加,阳极开始产生氢气。大量气体的增加导致电池的内部压力**过阀门压力,安全阀打开,气体逸出,终失去水分。2H2O=2H2↑+O2↑。随着电池循环次数的增加,水逐渐减少,电池出现如下:
1、氧“通道”变平滑,“通道”产生的正氧化很容易达到负值;
2、热容量减小,电池热容量大,失水量大,电池热容量大大降低,电池产生的热量温度迅速上升;
3、由于失水电池**细玻璃纤维隔板发生收缩,使正负极板粘附性变差,内阻,充放电过程中热量增加。经过以上过程,电池内部产生的热量只能通过电池槽热量,如发热量小于发热量,即温升现象。温度上升,使电池的演变过电位降低,气体放出量增加,大量正极氧化通过“通道”在负极表面发生反应,发出大量热量,使温度迅速升高形成一个恶性循环,即所谓的“热失控”。
自由放电率
由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗,容量损失与搁置之前的容量之比,叫做蓄电池的自由放电率。
为客户创造是公司生存的根本,通过点滴积累和持续努力,致力成为客户长期信赖的伙伴和者。
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