什么是閥控式鉛酸蓄電池?
閥控式鉛酸蓄電池的極柵主要采用鉛鈣合金,以提高其正負極析氣(H2和O2)過電位,達到減少其充電過程中析氣量的目的。正極板在充電達到70%時,氧氣就開始發(fā)生,而負極板達到90%時才開始發(fā)生氧氣。在生產(chǎn)工藝上,一般情況下正負極板的厚度之比=6:4,根據(jù)這一正、負極活性物質(zhì)量比的變化,當負極上絨狀Pb達到90%時,正極上的PbO2接近90%,再經(jīng)少許的充電,正、負極上的活性物質(zhì)分別氧化還原達95%,接近完全充電,這樣可使H2、O2氣體析出減少。采用超細玻璃纖維(或硅膠)來吸儲電解液,并同時為正極上析出的氧氣向負極擴散提供通道。這樣,氧一旦擴散到負極上,立即為負極吸收,從而抑制了負極上氧氣的產(chǎn)生,導(dǎo)致浮充電過程中產(chǎn)生的氣體90%以上被消除(少量氣體通過安全閥排放出去)。
閥控鉛酸蓄電池-特性???
浮充電壓
浮充電壓=開路電壓+極化電壓
=(電解液比重+0.85)+(0.10~0.18)V
=(1.30+0.85)+(0.10~0.18)V
=2.15V+0.10V
=2.25V
例如,美國圣帝公司的電池電解液比重為1.240g/cm3,所以它的浮充電壓為2.19V。日本YUASA公司的浮充電壓為2.23V。
浮充電流
固定型防酸隔爆蓄電池的浮充電流有兩個作用:
1)補充蓄電池自放電的損失;
2)向日常性負載提供電流。
閥控式鉛酸蓄電池的浮充電流有三個作用:
1)補充蓄電池自放電的損失;
2)向日常性負載提供電流;
3)浮充電流足以維持電池內(nèi)氧循環(huán)。
端電壓的偏差(靜態(tài)偏差與動態(tài)偏差)
動態(tài)偏差在浮充運行初期較大。實際上,剛出廠的蓄電池可能是因為部分電池中處于電解液飽和狀態(tài)而影響了氧復(fù)合反應(yīng)的進行,從而使浮充電壓過高,電解液飽和的電池會因不斷的充電使水分解而“自動調(diào)整”至非飽和狀態(tài),6個月后端電壓偏差逐漸減小。但偏差較大也不排除與有的制造商制造質(zhì)量有關(guān)。
我國GB13337.1-Q1及德國DJN43539-84規(guī)定固定型電池靜態(tài)偏差范圍為電壓平均值的+0.1~0.05V。
郵電部YD/T799-1996規(guī)定,靜態(tài)時,最高電壓與最低電壓值偏差為20mV,動態(tài)時,最高電壓值與最低電壓值偏差不超過50mV。
電力部DL/T637-1997規(guī)定,靜態(tài)時,最高電壓與最低電壓值偏差為30mV,動態(tài)時,最高電壓值與最低電壓值偏差不超過50mV。
閥控鉛酸蓄電池-氣體的復(fù)合???
在正常浮充電電壓下,電流在0.02C以下時,氣體100%復(fù)合,正極析出的氧擴散到負極表面。100%在負極還原,負極周圍無盈余的氧氣,負極析出的氫氣是微量的。若提升浮充電壓,或環(huán)境溫度升高,使充入電流徒升,氣體再化合效率隨充電電流增大而變小,在0.05C時復(fù)合率為90%,當電流在0.1C時,氣體再化合效率近似為零。如圖1所示,這時聚集在負極的氧氣和負極表面析出的氫氣很多,電池內(nèi)壓徒升,排氣閥開啟,造成蓄電池嚴重缺水。
閥控鉛酸蓄電池-溫度的影響???
電池充電時其內(nèi)部氣體復(fù)合本身就是放熱反應(yīng),使電池溫度升高,浮充電流增大,析氣量增大,促使電池溫度升得更高,電池本身是“貧液”,裝配緊密,內(nèi)部散熱困難,如不及時將熱量排除,將造成熱失控。浮充末期電壓太高,電池周圍環(huán)境溫度升高,都會使電池?zé)崾Э丶觿 ?/P>
溫度每升高1℃,電池電壓下降約3mV/單電池,致使浮充電流升高,使溫度進一步升高。溫度高于50℃會使電池槽變形。溫度低于-40℃時,閥控式鉛酸蓄電池還能正常工作,但蓄電池容量會減小。
閥控式鉛酸蓄電池由于結(jié)構(gòu)問題對溫度要求很高,這一點大家都注意到了,為此,在設(shè)計充電設(shè)備時都考慮了溫度補償措施,但溫度采樣點的選取至關(guān)重要,它直接關(guān)系著補償?shù)男Ч?。溫度采樣點有三處,即蓄電池附近的空氣溫度、蓄電池外殼的表面溫度及蓄電池內(nèi)部電解液溫度。第一處最容易,目前基本都采用此法,但這種方法很不準確,因為由于某種原因使蓄電池溫度升高,但蓄電池溫度的升高很難引起蓄電池附近的空氣溫度的升高,因此這種補償措施基本無用;第三處最能反應(yīng)蓄電池的實際情況,但較難實現(xiàn);第二處最實際,也較容易實現(xiàn),目前已有企業(yè)根據(jù)第二處的采樣設(shè)計溫度補償單元。
閥控鉛酸蓄電池-種類???
閥控式鉛酸蓄電池分為三類,即大型、中性、小型。單體在200Ah及以上為大型,20~200Ah為中型,20Ah以下為小型。
電力系統(tǒng)在設(shè)計上一般均選用大型鉛酸蓄電池,而UPS電源在設(shè)計上則選用中型鉛酸蓄電池。
閥控鉛酸蓄電池-電池容量???
鉛酸蓄電池的極板在制造過程中,對生極板進行充電化成,使正極板上的鉛變成二氧化鉛,負極板上的鉛變成海綿狀鉛。但由于在制造廠對極板進行化成的時間有限,不可能將所有的物質(zhì)均轉(zhuǎn)化成活性物質(zhì),為此,國家標準規(guī)定新電池達到90%容量為合格,只有在今后的日常使用中,容量逐漸達到正常值,安裝2年后要求達到100%。
我國、日本、德國工業(yè)用電池采用10小時率,美國的工業(yè)用電池標準為8小時率。我國電力、郵電標準規(guī)定,10小時率電池,1小時率時容量為0.55C10。日本工業(yè)標準規(guī)定2V,10小時率電池,1小時率時容量為0.65C10;6V、12V,10小時率電池,1小時率時容量為0.6C10。20小時率電池,10小時率時容量為0.93C20,1小時率時容量為0.56C20。電力系統(tǒng)一般在設(shè)計上均選用10小時率鉛酸蓄電池,而UPS電源在設(shè)計上則選用20小時率鉛酸蓄電池。
閥控鉛酸蓄電池-壽命???
工業(yè)電池可分為兩類:一類為深循環(huán)使用的電池,另一類為浮充使用的“備用電源”電池。循環(huán)使用的電池以深循環(huán)次數(shù)來表示其使用壽命,以0.8C10深度充放電循環(huán)使用的電池,其壽命達到1200次以上;而浮充使用的電池,年限可達到10~12年,有的可達到15~20年。蓄電池只有80%容量時認為壽命終止。
閥控鉛酸蓄電池-閥控式鉛酸蓄電池的應(yīng)用???
例如:某UPS的功率輸出為50kVA,其
直流電壓范圍330~480V;
放電時間30min;
單體終止電壓1.67V;
UPS效率0.90;
功率因數(shù)0.95。
計算與選擇
1)將UPS的kVA數(shù)轉(zhuǎn)換為kW數(shù)
50/(0.9×0.95)=58.48kW
2)決定所需電池個數(shù)n
n=330V/1.67V=198
3)確定電池電壓不超過直流電壓范圍
198×2.27=449.46V369.19W的功率,設(shè)計壽命15年。
電力系統(tǒng)蓄電池的選擇
例如:某220kV變電所220V直流負荷為
經(jīng)常負荷16.0A;
事故照明18.2A;
通信電源9.1A;
遠動電源4.5A;
電流統(tǒng)計47.8A;
1小時容量統(tǒng)計47.8Ah。
計算與選擇
1)根據(jù)最高電壓確定蓄電池個數(shù)n
n=1.05×額定電壓/浮充電壓
=1.05×220/2.25
=102.67取n=102個
2)蓄電池放電終止電壓UZ
UZ≥0.85×額定電壓/n
=0.85×220/102
=1.83V
3)蓄電池容量選擇CC
CC=KK×CS/KCC
=可靠系數(shù)×放電容量/容量系數(shù)
=1.4×47.8/0.656
=102Ah
(容量系數(shù)可從表2查出)。
選擇蓄電池的標稱容量C10=200Ah。
注:可靠系數(shù)取1.4,其中已考慮低溫對蓄電池的影響、電池的參數(shù)不一致的影響及當電池容量低80%時為壽命終止。
閥控鉛酸蓄電池-使用注意事項???
閥控式密封鉛酸蓄電池也有人稱之為“免維護電池”,由于使用方便,近幾年來在電力及郵電通信部門得到廣泛的應(yīng)用,但由于不了解閥控式密封鉛酸蓄電池的特性,往往幾年就報廢了,給企業(yè)造成極大的損失。
首先將“免維護電池”當作不用維護就錯了,“免維護電池”只是制造商的廣告用語。閥控式密封鉛酸蓄電池在使用中應(yīng)注意觀察電池的溫度情況,隨時注意觀察浮充電壓,若充電設(shè)備沒有補償溫度的功能,就應(yīng)按溫度每上升1℃,每單體電池浮充電壓下降3mV進行修正。
由于觀察不到閥控式密封鉛酸蓄電池內(nèi)部的情況,因此在使用中應(yīng)定期對其進行放電試驗,以檢測蓄電池容量,避免因其容量下降而起不到備用電源的作用。需要注意的是蓄電池在放電時不要過放電,放電后必須在12h內(nèi)補充電,否則將造成蓄電池的永久損壞。
注意選用閥控式密封鉛酸蓄電池的容量與電池的類型,同樣兩組100Ah220V日本湯淺電池,實際情況是:一組100Ah,36節(jié)電池,10小時率100Ah,1小時率時60Ah,15年壽命;另一組100Ah,18節(jié)電池,20小時率100Ah,1小時率時56Ah,3年壽命??梢娫谌萘可嫌胁顒e,在壽命上亦有差別,在價格上的差別竟是4~5倍。
?