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一、電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用和意義
在UPS供電系統(tǒng)中,蓄電池大多采用免維護蓄電池,蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的主要作用就是儲存電能,一旦市電中斷,由電池放電供給逆變器,由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟?,維持UPS的電源輸出,確保負(fù)載在一定的時間內(nèi)正常用電。
在市電正常供電時,電池在整流-充電電路中儲存電能,同時對直流電路起到平滑濾波的作用,并在逆變器發(fā)生過載時,起到緩沖器的作用。
而在日常工作中,人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護的而不加重視,然而由于對蓄電池的不合理使用,產(chǎn)生了蓄電池的電解液干涸,熱失控,早期容量損失,內(nèi)部短路等問題,進(jìn)而嚴(yán)重影響到供電系統(tǒng)的可靠性,有資料表明,蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為60%,由此可見,加強對UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS供電系統(tǒng)故障率,有著越來越重要的意義。
二、蓄電池的工作原理
UPS直流電源設(shè)備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池,傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結(jié)構(gòu),電池在使用過程中,有氫氣和氧氣以及酸霧逸出,不僅污染環(huán)境還具有危險性,維護時需要加水,加酸,已逐漸被市場淘汰,現(xiàn)在UPS供電系統(tǒng)中蓄電池大多采用閥控式密封鉛酸(VRLA)蓄電池,閥控式鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點是在充電時正極板上產(chǎn)生的氧氣,通過再化合反應(yīng)在負(fù)極板上還原成水,使用時在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護,所以又稱為免維護鉛酸蓄電池,可見,免維護只是與普通蓄電池相比,運行中免去了添加純水或蒸餾水,調(diào)整電解液液面的項目,并非免去一切電池維護工作。
閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理,基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,其正極活性物質(zhì)是二氧化鉛(PbO2),負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛(Pb),電解液是稀硫酸(H2SO4),其電極反應(yīng)方程式如下:PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O。
三、兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比較
目前閥控式密封鉛酸蓄電池主要有兩類,即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池和硅凝膠密封鉛蓄電池(如德國的陽光電池)。
兩種電池極板相同:正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金,負(fù)極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金,并使用緊裝配和貧液設(shè)計,在電池的上蓋中設(shè)置了一個單向的安全閥,由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金,提高了負(fù)極析氫過電位,從而抑制氫氣的析出,同時,采用特制安全閥使電池保持一定的內(nèi)壓。
兩種電池隔板不同:即分別采用超細(xì)玻璃纖維棉(AGM)隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”硫酸電解液,它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的,但給正極析出的氧氣到達(dá)負(fù)極提供的通道是不同的,對AGM密封鉛酸蓄電池而言,AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液,正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的,對膠體密封鉛酸蓄電池而言,電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),它將電解液包藏在里邊,電池灌注的硅溶膠變成凝膠后,骨架要進(jìn)一步收縮,使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間,給正極析出的氧氣提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
四、蓄電池的使用注意事項
2.防止過放電。
3.蓄電池放電到終止電壓后,繼續(xù)放電稱為過放電,過放電會嚴(yán)重?fù)p害蓄電池,對蓄電池的電氣性能及循環(huán)壽命極為不利。
4.蓄電池放電到終止電壓時內(nèi)阻較大,電解液濃度非常稀薄特別是極板孔內(nèi)及表面幾乎處于中性,過放電時內(nèi)阻有發(fā)熱傾向,體積膨脹,放電電流較大時,明顯發(fā)熱(甚至出現(xiàn)發(fā)熱變形),這時硫酸鉛濃度特別大,存在枝晶體短路的可能性增大,況且此時硫酸鉛會結(jié)晶成較大顆粒,即形成不可逆硫酸鹽化,將進(jìn)一步增大內(nèi)阻,充電恢復(fù)能力很差,甚至無法修復(fù),蓄電池使用時應(yīng)防止過放電,采取“欠壓保護”是很有效的措施,另外,由于電動車“欠壓保護”是由控制器控制的,但控制器以外的其他一些設(shè)備如電壓表,指示燈等耗電電器是由蓄電池直接供電的,其電源的供給一般不受控制器控制,電動車鎖(開關(guān))一旦合上就開始用電,雖然電流小,但若長時間放電(1-2周)就會出現(xiàn)過放電,因此,不得長時間開啟,不用時應(yīng)立即關(guān)掉。
5.防止過充電。
6.前面已經(jīng)對過充電進(jìn)行了闡述,過充電會加大蓄電池的水損失,會加速板柵腐蝕,活性物質(zhì)軟化,會增加蓄電池變形的幾率,應(yīng)盡量避免過充電的發(fā)生,選擇充電器參數(shù)要與蓄電池良好匹配,要充分了解蓄電池在高溫季節(jié)的運行狀況,以及整個使用壽命期間的變化情況,使用時不要將蓄電池置于過熱環(huán)境中,特別是充電時應(yīng)遠(yuǎn)離熱源,蓄電池受熱后要采取降溫措施,待蓄電池溫度恢復(fù)正常時方可進(jìn)行充電,蓄電池的安裝位置應(yīng)盡可能保證良好散熱,發(fā)現(xiàn)過熱時應(yīng)停止充電,應(yīng)對充電器和蓄電池進(jìn)行檢查,蓄電池放電深度較淺時或環(huán)境溫度偏高時應(yīng)縮短充電時間。