淺談通信機房閥控密封鉛酸蓄電池科學有效地維護(下)
10 VRLA工作的環境及其溫度補償
溫度和浮充電壓的變化將給蓄電池帶來嚴重危害,造成蓄電池過量腐蝕、極板過度腐蝕或水分過量流失,從而使壽命銳減或容量陡降。為解決這一關鍵性問題,必須密切關注蓄電池的溫度補償問題,蓄電池必須與具有溫度補償功能的智能型開關電源配套使用。其實目前大多數智能型開關電源都有溫度補償功能,但由于未引起重視而使該功能長期處于取消狀態,造成不必要的損失。
蓄電池應工作在適宜的環境溫度下,環境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響。開關電源都有電池溫度補償功能,每℃每只蓄電池補償1～3mV。樞紐樓由于冬季和夏季環境溫度在20～25℃之間,蓄電池的溫度補償應該設定為1mV為佳;而對于環境差的模塊蓄電池的溫度補償應該設定為3mV,總之,蓄電池的最佳工作環境溫度為20～25℃。
開關電源監控模塊接入蓄電池的溫度傳感器應盡可能放置在最接近每組電池溫度最高點的地方,建議將其放置在每組蓄電池的中間位置的電池上。當啟動電池溫度補償功能之后,浮充電壓和均衡電壓都按照以下方式進行補償:
Utc=Un-TC×N(T-20)
其中Utc-經溫度補償后的浮充或均充電壓,單位:V;
Un-未經補償的電壓,即開關電源設置的浮充或均充電壓,單位:V;TC-在監控模塊前面板上設置的溫度補償系數,單位:mV/℃;
N-每組電池的只數,對于48V系統為24節;
T-溫度傳感器指示的溫度(單位:℃)。溫度補償功能的溫度有效范圍是:10～35℃。
監控模塊的面板上有“設定系數”按鍵,按設定系數按鍵后,監控模塊上的字母數字顯示器將顯示當前的補償系數,該值可以通過“增加”、“減小”和“確認”鍵進行修改,電池溫度補償系數的范圍在0.1～5mV/℃。
當監控模塊檢測到蓄電池的溫度與設定的溫度相比有差異時,監控模塊能夠根據上述方程式設定的反比例關系對輸出電壓進行調整,浮充電壓會自動跟隨電池溫度變化而進行補償,溫度高浮充電壓低,溫度低浮充電壓高。所以,由于蓄電池獨有的特性,應采取相應的維護管理措施,解決電池溫度補償問題,是根據環境溫度對蓄電池電壓補償最簡單有效的方法,也是提高蓄電池使用年限,保障供電安全的最佳選擇。
11 VRLA的核對性放電試驗和容量放電試驗
(1)蓄電池的核對性放電試驗
蓄電池端電壓的測量不能只在浮充狀態,還應在放電狀態下進行。端電壓是反映這種電池工作狀況好壞的一個重要參數。浮充狀態下進行電池端電壓測量,由于外加電壓的存在,測量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能測量出正常數值,實際上是外加電壓在該蓄電池兩端造成的電壓差。當市電停電時,蓄電池若有容量有問題則放電時間很短,若電池開路停電時通信設備直接掉電,造成通信阻斷故障。所以每年定期對電池進行一次帶載核對性放電試驗,讓蓄電池內部有效物質充分的進行一次活化,以防止蓄電池內部硫酸鉛形成鈍化。根據環境溫度和負載電流的大小,計算出蓄電池的實際容量,放出蓄電池實際容量的30%～40%,并利用電池監控系統對蓄電池組進行檢測截圖打印存檔,同時檢查蓄電池連接條接觸情況,對蓄電池連接條有松動的進行緊固,確保蓄電池組安全穩定地運行。
(2)蓄電池的容量放電試驗
目前各通信電源直流供電系統中,開關電源與蓄電池為并聯浮充供電,蓄電池組無法脫離供電系統,無法單組做蓄電池容量試驗。
根據維護規程每三年對蓄電池組進行容量試驗,蓄電池使用6年后每年進行容量試驗一次,電池組放出容量的80%以上合格。
①第一種方法:將直流供電系統中的一組電池組脫離系統,接上智能假負載,調整負載大小使放電電流保持在某值(一般0.1C10放電率),當電池組中某一單體電池的端電壓最先到達放電終止電壓時,放電測試結束。根據電池組的放電時間和放電電流來計算其容量,然后用備用的開關電源設備對放電后的電池組按0.1C10的充電率進行充電,充電結束后并入直流供電系統。電池組離線式容量試驗,測試數據準確,電池組實際容量計算方便,便于了解電池組實際容量。但當該供電系統只剩下一組電池后備,系統備用電池供電時間明顯縮短,且不清楚在線電池組是否存在質量問題;尤其使用六年以上的電池組,一旦市電中斷,該電池組對通信設備放電保障風險系數增大。所以用此種方法對電池組進行容量試驗時,要求油機發電機組必須處于最佳工況狀態下,以確保發電機組、開關電源等設備正常運行。
放電結束后的電池組充滿電后再并入供電系統,此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關電源對并入的電池組進行大電流充電,產生火花,易發生安全事故。為了解決打火花問題,必須調整開關電源輸出電壓,然后與充滿電的電池組電壓相等后進行并聯浮充。
該放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極保險,尤其是脫離電池組負極保險時需要特別小心并做好絕緣處理,操作不當引起負極短路,將造成系統供電中斷和人身安全事故的發生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調的制冷時間,影響機房設備運行環境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發通信供電設備故障。電池組離線放電原理圖如圖3所示。
②第二種方法:將供電系統的開關電源輸出電壓設定為46.4V,讓蓄電池組對通信設備供電,并根據負載電流的情況,接入(或不接入)假負載進行調整放電電流,使之達到電池組標準的放電倍率。放電時要每小時測量電池組的總電壓和單體電池的端電壓、室溫和負載電流,并利用電源監控系統設定電池組放電電壓和單體電池電壓的告警點,測試和監控任何一只電池達到告警門限停止放電。同時柴油發電機組處于最佳的工況狀態,確保放電后期市電停電造成供電系統中斷。放電完成后,調整直流供電系統的輸出電壓對負載供電,同時按0.1C10的充電率限流對電池組進行充電。為了保證供電系統安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預期效果,若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發現,此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數更大。同時由于放電深度有限,對電池組測試的目的無法達到,關鍵是在全容量放電的實踐中會經常發現有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來。這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發現,此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法準確檢測具體放電多長時間。同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據自身情況自然分攤系統的負載電流,落后電池組內阻大,放電電流小,而正常電池組內阻小,放電電流大,這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到進行電池組放電性能質量檢測目的。電池組全在線放電原理圖如圖4所示。
③第三種方法:全在線充、放電過程:被測電池組的正極與全在線(充)放電設備串聯,不需要調整開關電源的浮充電壓值,使被測組電池組所在支路的電壓略高出開關電源輸出或另一組電池的浮充電壓,這樣使該電池組對實際負荷進行放電,放電過程中被測電池組電壓隨著放電時間的變化而逐漸下降,通過全在線(充)放電設備進行自動電壓補償調整,保證被測電池組始終保持恒定電流或恒定的功率進行放電,當電池組放電終止即電池組總電壓、容量、時間和單體電池電壓達到預期所設置的放電門限值時,放電試驗自動結束。自動轉入對被測電池組的全在線充電恢復過程,以消除兩組電池之間存在的電壓差,并引導在線開關電源輸出,經過充電、等電位控制保護電路自動對被測放電后的電池組進行限流充電,自動完成在線等電位連接,恢復系統的正常連接后,全在線充、放電設備退出,結束蓄電池組充電恢復等電位連接過程。實現了該電池組在線充、放電試驗目的和了解了該電池組的續航能力。
全在線充、放電設備串接電池組進行的操作過程,拆、接線只在電池組正極,無須拆電池組負極,只在負極接一根放電設備的工作電源線,操作過程不存在短路危險,充、放電全部在線自動運行;充、放電電流保持恒定;測試記錄自動進行;被測電池組按0.1C10率直接對負載放電和對電池組充電;無須看守;大大減輕工作強度,提高工作效率。全在線電池組充放電的連接圖如圖5所示。
綜上所述三種電池組的容量試驗方法,對柴油發電機組進行檢查,確保容量實驗時市電停電,柴油發電機組供電正常。同時針對各直流供電系統的負載情況,確定電池組的放電倍率和單體電池的終止端電壓,舉例說明(如表4所示,以1000Ah蓄電池為例)。
符合1h率、3h率、5h率或10h率放電,1h率放電電流為0.55C10、3h率放電電流為0.25C10、5h率放電電流為0.168C10、10h率放電電流為0.10C10,目前用智能負載按10h率進行蓄電池放電容量試驗,電池組的能量完全釋放給負載,節約電能。
12 VRLA浮充電壓和充電限流的設定
蓄電池目前多采用在線浮充方式運行,在線蓄電池的浮充電壓必須保持恒定電壓,在該恒定電壓工作下,充放電量應該足以補償蓄電池由于本身自放電而損失的電量及氧循環的需要,保證短時間內使放電的蓄電池充足所需電量,使蓄電池在浮充情況下長期處于充足電狀態,該浮充電壓的設定值即滿足用電設備的供電電壓的要求,又滿足蓄電池浮充電壓需要,也使蓄電池因過充電所造成的損壞程度最低,所以必須設定好開關電源的充電限流數值和開關電源模塊個數,達到浮充限流安全系數,以確保蓄電池運行在最佳狀態下,延長蓄電池使用年限,節約維護投資成本。通信基站開關電源參數設置表如表5所示。
具體操作方法:某樞紐樓的電源機房蓄電池的浮充限流設置,樞紐樓為有人值守機房,兩路市電引入,一臺柴油發電機組為備有電源,事故停電極少。直流供電系統負載電流為480A,蓄電池2000Ah兩組,開關整流模塊100A的14塊,環境溫度保持在23～25℃之間。由于市電停電后,可以在15min內起動油機發電,為了使開關電源工作在最佳效率狀態,同時為了節約電能,對開關電源監控模塊充電限流設置為0.1C10,即每組蓄電池充電電流為200A,開關整流模塊N+1配置開啟10塊,使每塊工作在額定功率50%左右,同時使開關電源工作在最佳的節能狀態。
13 VRLA的運行維護
(1)蓄電池的運行環境要求
蓄電池運行環境要求:安裝蓄電池的機房應配有通風換氣裝置,溫度不宜超過28℃,建議環境溫度保持在10～25℃之間。避免陽光對電池直射,朝陽窗戶應作遮陽處理。確保電池組之間預留足夠的維護空間。
(2)蓄電池使用的注意事項
不同規格、型號和使用壽命不同的蓄電池禁止在同一直流供電系統中使用,新舊程度不同的蓄電池不應在同一直流供電系統中混用。如具備動力及環境集中監控系統,應通過動力及環境集中監控系統對電池組的總電壓、電流、電池單體電壓及溫度進行監測,并定期對蓄電池組進行檢測。通過電池監測裝置了解電池充放電曲線及性能,發現故障及時處理。
(3)蓄電池經常檢查的項目
蓄電池應經常檢查極柱、連接條是否清潔;有否損傷、變形或腐蝕現象;連接處有無松動,電池極柱處有否爬酸、漏液;安全閥周圍是否有酸霧、酸液溢出;電池殼體有無損傷、滲漏和變形,電池及連接處溫升有否異常。根據廠家提供的技術參數和現場環境條件,檢查電池組及單體均、浮充電壓是否滿足要求,浮充電流是否穩定在正常范圍。檢測電池組的充電限流值設置是否正確。檢測電池組的低壓告警、高壓告警設置是否正確。如直流供電系統中設有電池組脫離負載裝置,應檢測電池組脫離電壓設置是否準確。
(4)蓄電池均衡充電的注意事項
①蓄電池的均衡充電:一般情況下,密封蓄電池組遇有下列情況之一時,應進行均衡充,均衡充電電流不得大0.2C10:浮充電壓有兩只以上低于2.18V/只,擱置不用時間超過三個月。放電深度超過額定容量的20%。如有特殊技術要求的,按廠家產品技術說明書要求為準,不能隨意進行均衡充電,均衡充電時電壓設定值不能高于通信設備電壓上限值。一般開關電源均衡充電電壓設定55～56.4V為最佳。
②蓄電池充電終止的判據,達到下述三個條件之一者,可視為充電終止:充電量不小于放出電量的1.2倍;充電后期充電電流小于0.01C10;充電后期,充電電流連續3小時不變化。
(5)蓄電池浮充運行標準
蓄電池平時處于浮充狀態,蓄電池的浮充電壓嚴格按照廠家說明書要求設置。一般蓄電池的浮充電壓為2.23～2.25V(25℃,每2V單體),溫度補償U=Ua(25℃)+(25-t)*0.003(t為環境溫度)。浮充是全組各電池端電壓的最大差值不大于100mV。每月測量蓄電池浮充電壓、浮充電流和單體電池的端電壓。如果廠家技術說明書有特出的說明,以說明書為準。
