3.5 UPS用固定铅酸电池的选用

UPS用固定密封铅酸电池的选用上海西恩迪蓄电池有限公司January30,20202摘要幻灯片•概述•UPS配置电池的种类•胶体&AGM•电池的容量选择•电池的寿命选择•电池的电压和串并联•电池能够承受的纹波系数•电池室排气和通风•电池室排气和通风（续）•固定铅酸电池标准January30,20203概述蓄电池是UPS的心脏，不恰当的电池配置，会影响UPS的后备时间不足、不能放电等事故，或者造成资源浪费。January30,20204UPS配置电池的种类1.防酸式铅酸电池（开口电池、富液电池）早期使用较多，优点：寿命长、可靠性性好、浮充电电流小；缺点：维护工作量大、体积大、占地面积大。2.VRLA免维护铅酸电池（密封电池、贫液电池）相对于早期的开口电池，体积小，维护工作量小，而广泛应用于UPS电源中。VRLA电池由于固定硫酸的载体不同，分为GEL和AGM.GEL:硫酸电解液和SiO2混合物充满电池内腔。AGM:吸附式超细玻璃纤维不饱和的吸附硫酸电解液。January30,20205胶体&AGM胶体AGM比较循环原理都采用阴极吸收原理，正极充电到70%时，正极析氧，负极充电到90%时，负极析氢气。胶体是经过初期的“富液式”反应，凝胶产生的裂缝，提供氧循环通道。所以，前期使用必须通风良好。AGM有10%的隔膜空隙，不填充电解液，正极的氧气通过这些空隙，到阴极复合。AGM√GEL体积由于电解液较AGM电解液多20%，又采用富液式的非紧装配，所以体积较AGM大。AGM√GEL电气性能离子在凝胶中扩散的途径越弯曲，结构中孔隙越狭窄，所受到的阻碍也越大。因而胶体密封铅蓄电池内阻要比AGM密封铅蓄电池要大。所以，AGM高功率放电性能更优秀。AGM√GEL热失控AGM密封铅蓄电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入，因而电池内部的导热性差，热容量小。充电时正极产生的氧到达负极和负极铅反应时会产生热量，如不及时导走，则会使电池温度升高；如若没有及时降低充电电压，则充电电流就会加大，析氧速度增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引起热失控现象。AGMGEL√工作温度胶体电池低温性能的问题，胶体电池的热容量大，因此自身温度缓冲性能好一些，从测试结果来看-30度要搁置12小时以上才能完全冷透。从容量上来看如果持续低温使用，那么-30度以下胶体电池有较大优势，启动性能则明显有优势，AGMGEL√摇溶性由于胶体属于触变性凝胶，胶体电池在受到剧烈震动的时候内部胶体会软化，因此如果安装在车辆上使用一般来说应该保持蓄电池直立放置，否则容易出现漏液，除非是采用了特殊的挡板设计。AGM√GEL一致性胶体的微裂缝的形成是随机性的，有太多的影响因素。如果微裂缝分布不均匀，必然导致电池很多性能方面的不足。AGM√GEL寿命就设计而言两个因素：正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度对寿命影响最大。AGM√GEL√January30,20206胶体&AGM-胶体的内部状况January30,20207胶体&AGM-电性能恒功率放电比较(EPV1.75V)050010001500200025003000101520304560时间(mins)单节放电功率(w)阳光A412/100A(100AH,设计寿命10年）松下LC-XB12110(100AH,设计寿命6年)GNBSprinterS12V370(100AH,设计寿命10年)西恩迪C&D12-370DNT(100AH，设计寿命12年)恒功率放电表比较（EPV1.75V）101520304560阳光A412/100A(100AH,设计寿命10年）163613481176972742613松下LC-XB12110(100AH,设计寿命6年)2134170514871130852675GNBSprinterS12V370(100AH,设计寿命10年)2748215417821344978774西恩迪C&D12-370DNT(100AH，设计寿命12年)27612153185913601015836January30,20208电池的容量选择1.蓄电池容量AH的选择放电截止电压为1.8V，可提供的恒电流与放电时间乘积—C10放电截止电压为1.75V,可提供的恒电流与放电时间的乘积—C20然而，不同品牌相同容量电池仅仅代表他们在10小时率或20小时率，容量一致，而在10分钟、20分钟、1小时能够提供的恒功率或者恒电流将有很大的差异。所以，UPS电池选择，一定是考察在后备时间段的恒功率或恒电流。January30,20209电池的寿命选择1.蓄电池浮充寿命在标准温度和连续浮充状况下，放电容量能够达到80%额定容量的年限。标准温度中国定义为25摄氏度。（欧洲一般定为20摄氏度，10年—7年）由于使用环境温度的影响，一般要考虑浮充寿命的裕量。（寿命系数考虑在0.7—0.8）2.蓄电池循环寿命放电深度(DOD)80%,蓄电池的能够循环的次数。两者均应重视，无论哪个寿命先到期，都将会导致电池失效。供电环境恶略的情况下，尤其考虑循环寿命。January30,202010电池的电压和串并联一般会有12V/6V/4V/2V四类电池，需要从经济成本和电池需求容量两方面考虑选择；串联的数量取决于与UPS的配套，以节数可以调节为佳；并联组数一般不超过4组。January30,202011电池能够承受的纹波系数蓄电池在UPS中不仅有后备能源的功能，也有直流电容的功效，所以蓄电池能够承受的纹波系数成为一个重要的指标。IEC规定为浮充电压的0.5%RMS.建议纹波电压小于1.5%RMS，如果超过这个值，将产生显著的热量，增加热失控的可能性。January30,202012电池室排气和通风当给一个典型的铅酸电池充电时，超过需要的维护性充电电流的那部分电流将电解水，然后生成氧气和氢气，并从电池释放出来。因为4%的氢气浓度是一个明火爆炸点，所以，氢气的通风特别需要关注。鉴于这个原因，建议氢气累计浓度不超过2%。而VRLA复合效率一般都达到了95%--98%，所以，VRLA一般只有很少气体排出。自然通风或者按照建筑行业标准，每小时要对此产生气体更换2次空气即可。January30,202013电池室排气和通风（续）减少排气量的措施：浮充电压在厂家要求范围内，例如2.25V—2.3V，均充小于2.4V(25℃)；根据环境温度，调节充电电压；不要让电池温度超过50℃；电池间要留10毫米的空间。January30,202014固定铅酸电池标准1•国标GB/T2900.41-2008/IEC60050(482):2003电工术语原电池和蓄电池(代替GB/T2900.11-88)GB/T19638.2-2005固定型阀控密封式铅酸蓄电池GB13337.1-1991固定型防酸式铅酸蓄电池技术条件GB13337.2-1991固定型防酸式铅酸蓄电池规格及尺寸GB/T19639.2-2007小型阀控密封式铅酸蓄电池产品分类GB/T19639.1-2005小型阀控密封式铅酸蓄电池技术条件GB50172-92电气装置安装工程-蓄电池施工及验收规范January30,202015固定铅酸电池标准2•行业标准通信行业标准YD/T799-2002通信用阀控式密封铅酸蓄电池YD/T1360-2005通信用阀控式密封胶体蓄电池YD/T1715-2007通信用阀控式密封铅布蓄电池YD/T1970.10-2009阀控式密封铅酸蓄电池电力行业标准DL/T637-1997阀控式密封铅酸蓄电池订货技术条件DL/T724-2000电力系统用蓄电池直流电源装置运行与维护技术规程DL/T5161.9—2002电气装置安装工程质量检验及评定规程第9部分蓄电池施工质量检验核行业EJ/T525.4-1997核电厂用铅酸蓄电池第4部分：维护、试验和更换方法船舶行业CB1067-87铅酸蓄电池工时定额January30,202016固定铅酸电池标准3•行业标准电子工业部SJT10417-19936V、12V小型密封铅蓄电池SJ/T10712-1996固定型阀控式密封（免维护）铅酸蓄电池轻工业部QBT2947.1-2008电动自行车用蓄电池及充电器第1部分：密封铅酸蓄电池及充电器铁道部TB/T3061-2002铁路机车车辆用阀控式密封铅酸蓄电池环境保护部HJ447-2008清洁生产标准铅蓄电池工业煤炭行业MT/T920-2002煤矿防爆特殊型蓄电池式胶套轮电机车型式与参数出口行业SNT0361-1995出口铅酸蓄电池检验规程January30,202017固定铅酸电池标准4•行业标准机械行业标准（针对于生产制造）JB/T8451-1996固定型阀控密封式铅酸蓄电池（等同于JISC8707-1992）JB/T3941-1999铅酸蓄电池包装JB/T6457.1-2004小型阀控密封式铅酸蓄电池第1部分：产品分类JB/T6457.2-2004小型阀控密封式铅酸蓄电池第2部分：技术条件JB/T6766-1993铅酸蓄电池用橡胶、塑料零件尺寸公差JB/T7630-1998铅酸蓄电池超细玻璃纤维隔板JB/T7630-2008铅酸蓄电池超细玻璃纤维隔板JB/T7630.3-2008铅酸蓄电池烧结聚氯乙烯隔板JB/T56031-92铅酸蓄电池隔板产品质量分等JB/T9654-1999铅酸蓄电池用固化管JB/T10679-2006铅酸蓄电池用极板JB/T6766-1993铅酸蓄电池用橡胶、塑料零件January30,202018固定铅酸电池标准5•IEC标准IEC60254—1铅酸牵引电池—第一部分:一般要求和试验方法IEC60254—2铅酸牵引车电池—第二部分：电池及端子的尺寸、极限标注IEC60896—11固定型铅酸蓄电池—第11部分:排气式—一般要求和试验方法IEC61056—1第二版:一般用铅酸电池(阀控式)—第一部分:一般要求、功能物性—试验方法IEC61056—2第二版：一般用铅酸电池(阀控式)—第二部分:尺寸、端子和标注IEC61982—3电气道路车辆动力用二次电池组—第1部分：试验参数、第3部分性能和寿命实验（适合城市交通用车辆）