搜索
蓄电池运行管理与分析培训中国铁塔2016年5月一•蓄电池构成及原理简介二•蓄电池失效分析与运行维护三•蓄电池安装和维护管理放电充电一、蓄电池构成及原理介绍阀控密封铅酸蓄电池是能源转化和化学储能装置PbSO4PbPbO2负极正极一、蓄电池构成及原理介绍电能和化学能的转换、储存如何实现？充入电能才能释放电能一、蓄电池构成及原理介绍一、蓄电池构成及原理介绍一、蓄电池构成及原理介绍•多孔电极活性物质极板•活性物质固定网架•电流导通板栅•电解质储存介质，气体通道•隔离正负极板隔板•密封形成正压，防止酸液外漏壳体•电流导出电极端子电池长期搁置状态长期储存期，二氧化铅与电解液直接进行反应：PbO2+H2SO4=PbSO4+H2O+O2一、蓄电池构成及原理介绍阀控密封蓄电池实现转换的化学过程阀控密封铅酸蓄电池原理蓄电池构造原理蓄电池容量定义：蓄电池容量是在基准温度以一定放电倍率下释放出的电量为什么要限定温度？电解液的活性（硫酸的流动性）,铅离子溶解速度温度修正：放电容量可通过下式进行换算：式中：•Cr—非基准温度时的放电容量•t—放电时的环境温度（℃）•k—温度系数（/℃）•放电率≥10小时率，为0.006；•1小时率≤放电率≤10小时率，为0.008；•放电率＜1小时率，为0.01一、蓄电池原理及相关标准蓄电池失效模式分析电池水水蓄电池失效模式失水活性物质脱落热失控不可逆硫酸盐化板栅腐蚀普通浮充和循环条件下，主要为晶间腐蚀，并伴随着板栅伸长蠕变，一般这种变形超过4%时极易导致电池失效。电池温度越高，板栅腐蚀速率越快。正极充电电位越高（非电池电压），板栅腐蚀速率越快。充放电电流密度越大，板栅腐蚀速率越快。电解液密度升高，板栅腐蚀加速。失效模式：板栅腐蚀和变形板栅腐蚀生产硫酸铅、二氧化铅；充放电过程铅膏体积膨胀、收缩；失效模式：活性物质脱落电形成的硫酸铅摩尔体积48.2Cm3/mol,二氧化铅摩尔体积是24-25Cm3/mol，相互转化过程造成疏松、软化并脱落循环使用越频繁，铅膏疏松效应越明显，主要表现为正极活性物质疏松、软化和脱落。深度过放电α-β-PbO2理论。α-PbO2含量高，正极活性物质循环性能好，但容量低，β-PbO2则相反。在化成工序中尽量多生成α-PbO2。PbO2凝胶理论。正极活性物质（PbO2）内部存在凝胶区和晶体区，随着循环进行，凝胶区向晶体区转化，PbO2颗粒之间的结合力越来越低，造成活性物质疏松软化。Sb等碱性金属元素有利于凝胶区的保持负极形成充电时难以转化的大块硫酸铅颗粒，造成容量损失。循环应用中，电池长期运行在欠充电条件下，容易引起负极硫酸盐化。在HRPSoC应用中，由于大电流、充放电频繁转换，造成硫酸盐集中于负极表面，从而影响负极充电。过小的电流进行充放电，容易引起。浮充应用中，负极去极化太严重，容易引起。电池温度越高，电解液密度越大，越容易引起。失效模式：不可逆硫酸盐化放电后不能及时充电和欠充电长期运行形成粗大硫酸铅晶体难于充电恢复充电电压高，电解水速度加快，蓄电池内部温度升高充电电流大运行环境温度高失效模式：电池水水环境温度高、充电电流大、电压高导致蓄电池失水，蓄电池内部失去电子、硫酸传导、散热介质，导致蓄电池失去化学反应活性，并且内阻增大浮充电流与温度的关系，过高的浮充电流增加板栅腐蚀，失水和热失控的危险。运行环境温度高运行环境温度高充电电压高，电解水速度加快，蓄电池内部温度升高充电电流大工作环境温度过高/充电设备电压失控充电量增加内部温度升高电池内阻下降充电电流又升高内阻进一步降低恶性循环失效模式：热失控电池失水导致热传导效率降低，电阻加大发热量增加，容量衰减，壳体变形；个别端柱连接不紧固，使蓄电池组连接电阻增加，连接部位发热，整组电池欠充电充电电压低,不能满足满容量充电充电电流小，整流器模块不足，充电限流值设置低过充电（充电电压过高、充电电流过大或充电时间过长）导致水损失过快、板栅腐蚀加速、活物质劣化加速；过放电或放电后未能及时充足电导致微枝晶短路、负极板不可逆硫酸盐化；开关电源没有温度补偿功能，环境温度变化后未能及时调整充电电压，致使电池过充和欠充等。二、蓄电池容量失效分析蓄电池失效的常见维护因素蓄电池运行管理分析(以2VAGM产品为例)：浮充、均充电压设置问题：25度温度下浮充电压2.25/单体，均充电压2.35V/单体；电压低充电不足，电压高出现失水电池容量设置：蓄电池管理参数计算的基础。设置错误的危害：充电电流控制、放出容量计算错误均充设置问题：启动条件设置：条件有放电时间0.5-1h、放出或剩余容量5%-15%、转均充电流（0.05C）、电池组电压等，启动条件结合实际情况合理性分析、设定运行：限流值0.1-0.15C、整流模块输出总电流结束：均充转浮充条件有均充转浮充电流、充电系数、均充时间蓄电池容量失效分析周期均充：定期启动均充，定期对蓄电池组进行进行均衡充电，激活、活化落后电池并对整组电池进行补充电。参数有均充周期（30-360天）、均充时间等放电保护：保护蓄电池并防止过放电。一般以蓄电池组电压进行控制。温度补偿问题：给出的标准电压是在25度环境下的参数只，需要根据蓄电池温度进行的均、浮充电压自动调整，但必须设置上下限限制。蓄电池温度探头安装在蓄电池侧面中间部位。3.5mV/℃/cell蓄电池容量失效分析运行工况稳定性：输出电压、输出电流、均充启动、均充结束等蓄电池管理不同厂家产品的参数会存在差异。合金体系、铅膏配方等因素影响！蓄电池失效分析案例1主题：着火内容：***省**市通信基站在2009年12月开通，在2012年3月12日上午9点左右蓄电池起火现场信息：1.配置GFM-500电池2组，基站负载电流50A左右；2.其中1组起火，另一组完好，外观正常3.该基站在3月11日下午14：20市电停电，在3月12日凌晨2点左右市电来电。二、蓄电池失效分析—案例现场图片1：二、蓄电池失效分析—案例现场图片2：二、蓄电池失效分析—案例原因分析：关键词：连接不紧固有大电流通过电池螺栓松动导致螺栓不能压紧连接铜排，铜排与电池端子不能紧密、紧固接触，铜排与端子连接点电阻增大，充放电过程中此连接点通过电流时发热量增大，当电阻、电流、时间达到一定件，产生热量不断聚集引起端柱温度升高。当端柱温度超过电池壳体燃点引起壳体灼烧。预防措施：1.连接时连接件放置顺序铜排→平垫→弹簧垫→螺栓，连接应牢固；2.电池连接的扭距应为12--14N/m，3.必须确保使用弹簧垫并将弹簧垫压平、压紧二、蓄电池失效分析—案例同类问题图片二、蓄电池失效分析案例2主题：过放电机房/基站名称：***火炬园云计算机房项目客诉反馈日期：2014.03.12；产品出厂日期：2013.11.23产品规格/数量/组：SP12-100/32/1安装方式：四层柜式反馈内容：蓄电池电压低无法接入系统现场勘察：蓄电池组已处于断开状态，经测量蓄电池开路电压4.09V-7.02V分析：1、蓄电池组在安装、调试后接入系统，但将市电切断；2、在系统切断市电情况下蓄电池组与UPS连接，蓄电池组在长期对UPS放电后造成严重过放电；UPS电路板是需要耗电的，成为长期小电流放电的负载；二、蓄电池失效分析—案例案例3：主题：过放电内容：**省**市通信基站在2011年9月开通，在2013年3月容量测试时只能放出额定容量70%现场信息：1.配置GFM-500蓄电池2组，出厂日期：2011.62.基站停电频率平均每月2次左右，停电时长6H3.该基站在2011.7.23安装完毕，市电未接通，在2011.9.13日期间蓄电池组与开关电源未断开；开关电源存在1-2A放电原因分析：小电流过放电导致蓄电池组过放电并且长时间未充电，蓄电池组出现硫酸盐化容量衰减预防措施：1.新建基站安装完成后蓄电池组不能接入电源系统，熔断丝断开，最好将蓄电池组连接线不接通2.蓄电池组安装完成后进行补充电，确保蓄电池满荷电二、蓄电池失效分析—案例案例4主题：热失控**通信商汇聚机房配置的GFM-1500蓄电池发现整组鼓胀二、蓄电池失效分析—案例现场信息描述：1、机房是板房机构；2、只开通部分负载设备；3、动环监控未启用，在建项目；4、开关电源关闭无法查看历史运行记录原因分析：工作环境温度过高蓄电池内部温度升高电池内阻下降充电电流又升高内阻进一步降低恶性循环预防措施：1.基站空调安装并按照28℃控制基站温度2.蓄电池温度探头安装并开启温补功能，正确设置温补参数二、蓄电池失效分析—案例案例5内容：**通信基站在2012年7月15日开通，在7月26日市电停电后很快就出现蓄电池电压下降到一次下电出现通信中断问题。并且两只电池端子发热及连接铜排发热。现场信息：1.该基站配置GFM-500电池2组，在2012年5月份安装2.经现场查勘一组中2只蓄电池安装反3.测量两只电池开路分别为-0.042V、-0.022V，已经反极原因分析：电池安装反电池内阻增大，在充电过程中电池发热量增大预防措施：1.电池组内安装是串联方式，必须是相邻电池的正极和负极连接2.安装后逐只检查连接是否正确3.蓄电池组连接完成后测量蓄电池组开路电压应不低于50V二、蓄电池失效分析—案例二、蓄电池失效分析—案例三、蓄电池安装和维护管理1•蓄电池的运输、仓储2•产品安装3•使用和维护4•常见故障分析蓄电池的运输蓄电池荷电态出厂，搬运时应做好端柱防护，防止蓄电池短路，禁止使用钢绳等金属线类，严禁短路；电池端柱部位不能受压，安全阀不允许松动；严谨蓄电池倒置放置，搬运时轻拿轻放，严禁倒置、翻滚、摔掷、暴晒和雨淋蓄电池的仓储蓄电池存放前应为满荷电状态，严禁放电后存放；蓄电池可存放在-15-45℃环境中，当存放环境温度在-10-30℃内，应每隔6个月进行一次补充充电；当存放环境温度在31--45℃内，应每隔3个月进行一次补充充电。三、蓄电池安装和维护管理最长贮存时间（搁置寿命）不超过18个月（25℃），即使正常补充电的情况下。蓄电池存放位置应远离热源或易于产生火花的物体；蓄电池存放中应保持正立，端子面不受力，安全阀不松动，严禁将无外包装的电池重叠堆放；蓄电池应存放在干燥、通风、清洁环境，不能置于有大量红外线、放射线辐射、可能水浸及完全密闭的的环境中，同时，应避开热源、阳光直射；电池存放应避免有机溶剂或其他具有腐蚀性的物品和气体三、蓄电池安装和维护管理•产品安装检查：配组情况外观安装方式：置地式柜式架式安装注意事项：搬运电池时，不要触动接线柱和安全阀安装过程中应使用绝缘工具，戴好绝缘手套严禁用手提接线端子电池之间、电池组件之间、电池组与开关电源之间的连接应尽可能合理以降低连接件压降不同容量、不同性能的蓄电池不能互连使用三、蓄电池安装和维护管理安装末件连接件或导通电池系统前，应认真检查，确保安装正确。端子要清洁连接板要与端子平行，电池排放间距要均匀避免短路安装后启动均充对蓄电池充电安装后如电源系统不接通市电，蓄电池组不要与包括电源在内的任何负载连接，包括蓄电池巡检仪等设备，避免小电流过放电导致蓄电池容量失效。三、蓄电池安装和维护管理•使用和维护均衡充电和补充电电池在下列情况下需对电池组进行均衡充电或补充电：—电池系统安装完毕，投入运行前应先对电池组进行补充充电—电池组浮充运行每三个月,或当有两只以上电池电压低于2.18V时—电池搁置停用时间超出三个月—电池全浮充运行达三个月均衡充电/补充电的方法推荐如下：以0.1C10A～0.15C10A的恒定电流对电池组充电至电池平均电压上升到均充电压，然后改用以均充电压恒压充电，均充时间一般为16h。当均衡充电后，对于仍低于2.18V/单体的落后电池，应进行0.1C10A放电3-4h，然后再进行均衡充电。三、蓄电池安装和维护管理使用一个月及日常维护、检查重点：1、系统及单体连接是否可靠检查/次；2、排除可能的安全隐患（如端子包裹异物）；3、可能造成泄漏的部位，如端子、排气阀、壳盖间的密封检查