蓄電池運轉管理與分析培訓中國鐵塔2021年5月.

放電充電一、蓄電池構成及原理引見閥控密封鉛酸蓄電池是能源轉化和化學儲能安裝.PbSO4PbPbO2chargedischargechargedischarge負極正極一、蓄電池構成及原理引見電能和化學能的轉換、儲存如何實現？充入電能才干釋放電能.一、蓄電池構成及原理引見.一、蓄電池構成及原理引見.一、蓄電池構成及原理引見多孔電極活性物質極板活性物質固定網架電流導通板柵電解質儲存介質，氣體通道隔離正負極板隔板密封構成正壓，防止酸液外漏殼體電流導出電極端子.

電池長期擱置形狀

長期儲存期，二氧化鉛與電解液直接進展反響：

PbO2+H2SO4=PbSO4+H2O+O2一、蓄電池構成及原理引見閥控密封蓄電池實現轉換的化學過程.閥控密封鉛酸蓄電池原理蓄電池構造原理.蓄電池容量定義：蓄電池容量是在基準溫度以一定放電倍率下釋放出的電量為什么要限定溫度？電解液的活性〔硫酸的流動性〕,鉛離子溶解速度溫度修正：放電容量可經過下式進展換算：式中：Cr—非基準溫度時的放電容量t—放電時的環境溫度〔℃〕k—溫度系數〔/℃〕放電率≥10小時率，為0.006；1小時率≤放電率≤10小時率，為0.008；放電率＜1小時率，為0.01一、蓄電池原理及相關規范.蓄電池失效方式分析電池水水蓄電池失效方式失水活性物質零落熱失控不可逆硫酸鹽化板柵腐蝕.普通浮充和循環條件下，主要為晶間腐蝕，并伴隨著板柵伸長蠕變，普通這種變形超越4%時極易導致電池失效。電池溫度越高，板柵腐蝕速率越快。正極充電電位越高〔非電池電壓〕，板柵腐蝕速率越快。充放電電流密度越大，板柵腐蝕速率越快。電解液密度升高，板柵腐蝕加速。失效方式：板柵腐蝕和變形板柵腐蝕消費硫酸鉛、二氧化鉛；充放電過程鉛膏體積膨脹、收縮；.失效方式：活性物質零落電構成的硫酸鉛摩爾體積48.2Cm3/mol,二氧化鉛摩爾體積是24-25Cm3/mol，相互轉化過程呵斥疏松、軟化并零落循環運用越頻繁，鉛膏疏松效應越明顯，主要表現為正極活性物質疏松、軟化和零落。深度過放電α-β-PbO2實際。α-PbO2含量高，正極活性物質循環性能好，但容量低，β-PbO2那么相反。在化成工序中盡量多生成α-PbO2。PbO2凝膠實際。正極活性物質〔PbO2〕內部存在凝膠區和晶體區，隨著循環進展，凝膠區向晶體區轉化，PbO2顆粒之間的結合力越來越低，呵斥活性物質疏松軟化。Sb等堿性金屬元素有利于凝膠區的堅持.負極構成充電時難以轉化的大塊硫酸鉛顆粒，呵斥容量損失。循環運用中，電池長期運轉在欠充電條件下，容易引起負極硫酸鹽化。在HRPSoC運用中，由于大電流、充放電頻繁轉換，呵斥硫酸鹽集中于負極外表，從而影響負極充電。過小的電流進展充放電，容易引起。浮充運用中，負極去極化太嚴重，容易引起。電池溫度越高，電解液密度越大，越容易引起。失效方式：不可逆硫酸鹽化放電后不能及時充電和欠充電長期運轉構成粗大硫酸鉛晶體難于充電恢復.充電電壓高，電解水速度加快，蓄電池內部溫度升高充電電流大運轉環境溫度高失效方式：電池水水環境溫度高、充電電流大、電壓高導致蓄電池失水，蓄電池內部失去電子、硫酸傳導、散熱介質，導致蓄電池失去化學反響活性，并且內阻增大浮充電流與溫度的關系，過高的浮充電流添加板柵腐蝕，失水和熱失控的危險。.運轉環境溫度高運轉環境溫度高充電電壓高，電解水速度加快，蓄電池內部溫度升高充電電流大任務環境溫度過高/充電設備電壓失控充電量添加內部溫度升高電池內阻下降充電電流又升高內阻進一步降低惡性循環失效方式：熱失控電池失水導致熱傳導效率降低，電阻加大發熱量添加，容量衰減，殼體變形；.個別端柱銜接不緊固，使蓄電池組銜接電阻添加，銜接部位發熱，整組電池欠充電充電電壓低,不能滿足滿容量充電充電電流小，整流器模塊缺乏，充電限流值設置低過充電〔充電電壓過高、充電電流過大或充電時間過長〕導致水損失過快、板柵腐蝕加速、活物質劣化加速；過放電或放電后未能及時充足電導致微枝晶短路、負極板不可逆硫酸鹽化；開關電源沒有溫度補償功能，環境溫度變化后未能及時調整充電電壓，致使電池過充和欠充等。二、蓄電池容量失效分析蓄電池失效的常見維護要素.蓄電池運轉管理分析(以2VAGM產品為例)：浮充、均充電壓設置問題：25度溫度下浮充電壓2.25/單體，均充電壓2.35V/單體；電壓低充電缺乏，電壓高出現失水電池容量設置：蓄電池管理參數計算的根底。設置錯誤的危害：充電電流控制、放出容量計算錯誤均充設置問題：啟動條件設置：條件有放電時間0.5-1h、放出或剩余容量5%-15%、轉均充電流〔0.05C〕、電池組電壓等，啟動條件結合實踐情況合理性分析、設定運轉：限流值0.1-0.15C、整流模塊輸出總電流終了：均充轉浮充條件有均充轉浮充電流、充電系數、均充時間蓄電池容量失效分析.周期均充：定期啟動均充，定期對蓄電池組進展進展平衡充電，激活、活化落后電池并對整組電池進展補充電。參數有均充周期〔30-360天〕、均充時間等放電維護：維護蓄電池并防止過放電。普通以蓄電池組電壓進展控制。溫度補償問題：給出的規范電壓是在25度環境下的參數只，需求根據蓄電池溫度進展的均、浮充電壓自動調整，但必需設置上下限限制。蓄電池溫度探頭安裝在蓄電池側面中間部位。3.5mV/℃/cell蓄電池容量失效分析.運轉工況穩定性：輸出電壓、輸出電流、均充啟動、均充終了等蓄電池管理不同廠家產品的參數會存在差別。合金體系、鉛膏配方等要素影響！

蓄電池失效分析.案例1主題：著火內容：***省**市通訊基站在2021年12月開通，在2021年3月12日上午9點左右蓄電池起火現場信息：1.配置GFM-500電池2組，基站負載電流50A左右；2.其中1組起火，另一組完好，外觀正常3.該基站在3月11日下午14：20市電停電，在3月12日凌晨2點左右市電來電。二、蓄電池失效分析—案例.現場圖片1：二、蓄電池失效分析—案例.現場圖片2：二、蓄電池失效分析—案例.緣由分析：關鍵詞：銜接不緊固有大電流經過電池螺栓松動導致螺栓不能壓緊銜接銅排，銅排與電池端子不能嚴密、緊固接觸，銅排與端子銜接點電阻增大，充放電過程中此銜接點經過電流時發熱量增大，當電阻、電流、時間到達一定件，產生熱量不斷聚集引起端柱溫度升高。當端柱溫度超越電池殼體燃點引起殼體灼燒。預防措施：1.銜接時銜接件放置順序銅排→平墊→彈簧墊→螺栓，銜接應結實；2.電池銜接的扭距應為12--14N/m，3.必需確保運用彈簧墊并將彈簧墊壓平、壓緊二、蓄電池失效分析—案例.同類問題圖片二、蓄電池失效分析.案例2主題：過放電機房/基站稱號：***火炬園云計算機房工程客訴反響日期：2021.03.12；產品出廠日期：2021.11.23產品規格/數量/組：SP12-100/32/1安裝方式：四層柜式反響內容：蓄電池電壓低無法接入系統現場勘察：蓄電池組已處于斷開形狀，經丈量蓄電池開路電壓4.09V-7.02V分析：1、蓄電池組在安裝、調試后接入系統，但將市電切斷；2、在系統切斷市電情況下蓄電池組與UPS銜接，蓄電池組在長期對UPS放電后呵斥嚴重過放電；UPS電路板是需求耗電的，成為長期小電流放電的負載；二、蓄電池失效分析—案例.案例3：主題：過放電內容：**省**市通訊基站在2021年9月開通，在2021年3月容量測試時只能放出額定容量70%現場信息：1.配置GFM-500蓄電池2組，出廠日期：2021.62.基站停電頻率平均每月2次左右，停電時長6H3.該基站在2021.7.23安裝終了，市電未接通，在2021.9.13日期間蓄電池組與開關電源未斷開；開關電源存在1-2A放電緣由分析：小電流過放電導致蓄電池組過放電并且長時間未充電，蓄電池組出現硫酸鹽化容量衰減預防措施：1.新建基站安裝完成后蓄電池組不能接入電源系統，熔斷絲斷開，最好將蓄電池組銜接線不接通2.蓄電池組安裝完成后進展補充電，確保蓄電池滿荷電二、蓄電池失效分析—案例.案例4主題：熱失控**通訊商會聚機房配置的GFM-1500蓄電池發現整組鼓脹二、蓄電池失效分析—案例.現場信息描畫：1、機房是板房機構；2、只開通部分負載設備；3、動環監控未啟用，在建工程；4、開關電源封鎖無法查看歷史運轉記錄緣由分析：任務環境溫度過高蓄電池內部溫度升高電池內阻下降充電電流又升高內阻進一步降低惡性循環預防措施：1.基站空調安裝并按照28℃控制基站溫度2.蓄電池溫度探頭安裝并開啟溫補功能，正確設置溫補參數二、蓄電池失效分析—案例.案例5內容：**通訊基站在2021年7月15日開通，在7月26日市電停電后很快就出現蓄電池電壓下降到一次下電出現通訊中斷問題。并且兩只電池端子發熱及銜接銅排發熱。現場信息：1.該基站配置GFM-500電池2組，在2021年5月份安裝2.經現場查勘一組中2只蓄電池安裝反3.丈量兩只電池開路分別為-0.042V、-0.022V，曾經反極緣由分析：電池安裝反電池內阻增大，在充電過程中電池發熱量增大預防措施：1.電池組內安裝是串聯方式，必需是相鄰電池的正極和負極銜接2.安裝后逐只檢查銜接能否正確3.蓄電池組銜接完成后丈量蓄電池組開路電壓應不低于50V二、蓄電池失效分析—案例.二、蓄電池失效分析—案例.三、蓄電池安裝和維護管理.蓄電池的運輸蓄電池荷電態出廠，搬運時應做好端柱防護，防止蓄電池短路，制止運用鋼繩等金屬線類，嚴禁短路；電池端柱部位不能受壓，平安閥不允許松動；嚴謹蓄電池倒置放置，搬運時輕拿輕放，嚴禁倒置、翻騰、摔擲、暴曬和雨淋蓄電池的倉儲蓄電池存放前應為滿荷電形狀，嚴禁放電后存放；蓄電池可存放在-15-45℃環境中，當存放環境溫度在-10-30℃內，應每隔6個月進展一次補充充電；當存放環境溫度在31--45℃內，應每隔3個月進展一次補充充電。三、蓄電池安裝和維護管理.最長儲存時間〔擱置壽命〕不超越18個月〔25℃〕，即使正常補充電的情況下。蓄電池存放位置應遠離熱源或易于產生火花的物體；蓄電池存放中應堅持正立，端子面不受力，平安閥不松動，嚴禁將無外包裝的電池重疊堆放；蓄電池應存放在枯燥、通風、清潔環境，不能置于有大量紅外線、放射線輻射、能夠水浸及完全密閉的的環境中，同時，應避開熱源、陽光直射；電池存放應防止有機溶劑或其他具有腐蝕性的物品和氣體三、蓄電池安裝和維護管理.產品安裝檢查：配組情況外觀安裝方式：置地式柜式架式安裝本卷須知：搬運電池時，不要觸動接線柱和平安閥安裝過程中應運用絕緣工具，戴好絕緣手套嚴禁用手提接線端子電池之間、電池組件之間、電池組與開關電源之間的銜接應盡能夠合理以降低銜接件壓降不同容量、不同性能的蓄電池不能互連運用三、蓄電池安裝和維護管理.安裝末件銜接件或導通電池系統前，應仔細檢查，確保安裝正確。端子要清潔銜接板要與端子平行，電池排放間距要均勻防止短路安裝后啟動均充對蓄電池充電安裝后如電源系統不接通市電，蓄電池組不要與包括電源在內的任何負載銜接，包括蓄電池巡檢儀等設備，防止小電流過放電導致蓄電池容量失效。三、蓄電池安裝和維護管理.運用和維護平衡充電和補充電電池在以下情況下需對電池組進展平衡充電或補充電：—電池系統安裝終了，投入運轉前應先對電池組進展補充充電—電池組浮充運轉每三個月,或當有兩只以上電池電壓低于2.18V時—電池擱置停用時間超出三個月—電池全浮充運轉達三個月平衡充電/補充電的方法引薦如下：以0.1C10A～0.15C10A的恒定電流對電池組充電至電池平均電壓上升到均充電壓，然后改用以均充電壓恒壓充電，均充時間普通為16h。當平衡充電后，對于仍低于2.18V/單體的落后電池，應進展0.1C10A放電3-4h，然后再進展平衡充電。三、蓄電池安裝和維護管理.運用一個月及日常維護、檢查重點：1、系統及單體銜接能否可靠檢查/次；2、排除能夠的平安隱患〔如端子包裹異物〕；3、能夠呵斥走漏的部位，如端子、排氣閥、殼蓋間的密封檢查/次；4、開關電源設置參數和實踐參數的校正/半年，能否穩定，特別是充電電壓值和充電電流值必需穩定可靠/次；5、浮充電壓與浮充電流的檢查及調整/年；6、定時換氣通風，將工業氣體排出/年年；7、檢查單體電池有無走漏，反極/次；8、檢查排氣閥任務能否正常〔常閉或常開〕；三、蓄電池安裝和維護管理.一、離線測試

離線測試符合信息產業部入網檢測方法要求，結果準確。在電池選型、驗收測試、缺點改換、淘汰離網等性能比較要求較高的場所運用。

〔1〕預備任務：了解市電、油機形狀；

〔2〕檢查電池工藝、外觀、有無漏液、銜接條好壞、環境溫度等及判別電池能否充足并記錄；

〔3〕斷開放電電池組對應熔絲，斷開蓄電池組正負極電池線；

〔3〕銜接蓄電池容量測試儀；

〔4〕丈量開路端電壓；

〔5〕按放電小時率設置容量測試儀，檢查以上步驟無誤后開場放電；

〔6〕察看電壓、電流變化，放電過程留意銜接處溫升，；

〔7〕滿足終止條件、測試自動終止，作現場情況、局站號、標示電池、終止緣由記錄；

〔8〕關機，撤除測試儀負載線〔先電池端〕及采樣線；

〔9〕調低開關電源電壓，使系統與電池組壓差在1V以內；

〔10〕合上對應電池組熔絲；

〔11〕開關電源設為均充形狀、按0.1C10恒壓限流充電，后改為自動管理形狀；

〔12〕進展容量換算，本組電池測試完成。待本電池組充電完成后，再繼續進展下一組電池的容量實驗。.二、在線測試

在線測試只能是一種核對性容量實驗法，經過與廠家提供的參數曲線或驗收測試時存檔的歷史曲線比較、估算容量。普通可用于運用三年以內的年度維護等只需大致判別好壞的情況下運用。

〔1〕做預備任務：了解市電、油機形狀，保證開關電源可下調電壓。

〔2〕察看電池工藝、外觀漏液、銜接條好壞、環境、溫度等并判別電池能否充足并詳細記錄。

〔3〕測系統全程壓降Ｖ降。

〔4〕銜接蓄電池容量測試儀。

〔5〕按放電小時率設置放電參數。

〔6〕檢查以上步驟無誤后開場放電。

〔7〕放電終了后，關機，撤除測試儀負載線及采樣線。并跟蹤對蓄電池組充電。.三、核對性容量實驗法

為了能隨時掌握蓄電池組的大致容量，進展核對性放電實驗是必要的，其方法是：

在直流供電系統中，設置開關電源浮充電壓47V，均充電壓47.1V，讓蓄電池對通訊設備供電，蓄電池組放電前后要測試每只電池的端壓、室溫暖放電時間、放出額定容量的30%—40%為止；

放電終了后，恢復電源設置，對蓄電池充電；

本卷須知：

上述幾種蓄電池的容量實驗方法，是日常維護中常用的方法，但無論哪種方法，在容量測試期間通訊平安都會遭到一定的要挾。

因此在做容量實驗時要防止市電中斷，備用發電組應處于良好形狀.常見缺點分析1.安裝時銜接松動危險

安裝時銜接松動，將會能夠導致蓄電池充電缺乏，放電時系統電壓壓降較大，呵斥通訊設備備電時間縮短，嚴重時引發火災。長期充電缺乏導致蓄電池硫酸鹽化，容量衰減。2.電池極柱旁有少量的白色結晶體

主要緣由是電池外表存在殘留的電解液，而出廠時由于封裝比較快，內部存有一定的水蒸氣，從而在電池外表往往構成比較稀薄的硫酸膜，與極柱中的鉛發生反響構成白色結晶體覆蓋在極柱周圍。判別該景象能否是電池漏液的方法：漏酸的位置首先擦凈，然后涂摸少許的凡士林油，經過一段時間后依然存在該景象，屬電池漏酸；假設沒有那么電池不漏酸。三、蓄電池安裝和維護管理.3.蓄電池失水干涸，引起失水干涸的緣由主要有兩方面：

(1)消費工藝呵斥的：外殼資料水氣浸透率高；殼蓋與殼體密封不良，極柱與上蓋密封不嚴；平安閥開閥壓力低。以上三種工藝的緣由都會呵斥電池的失水，而最終導致干涸景象的產生。

(2)運用過程中不正確運用：

a、浮充電壓過高、設有均充、大電流充放電、放電深度過大、過充、過放等均可導致電池的失水。

b、由a所呵斥的緣由使氧氣無法及時得以復原，氣體排出攜帶水分到電池的體外。

c、電池任務溫度長時間過高。三、蓄電池安裝和維護管理.4.電池均勻性差的緣由

1〕新運轉的電池組電池內游離的電解液過多，且電液量不一致，氧復合效率低，電壓偏高，有些電池充電缺乏，電壓偏低。

2〕VRLA電池浮充電壓確實定主要取決于電解液濃度和極板資料。如在制造過程中，電解液及極板資料不純，或電解液濃度高低不等均會帶來均勻一致性差的問題。

3〕少數電池的平安閥開閥壓力過低，會使VRLA電池過早失水，電壓上升也很快。

4〕在浮充運轉中，串聯電池組各電池間的形狀是不同的，有些充電缺乏，端電壓偏低的VRLA電池，假設遇到一次，兩次深度放電，在恢復性充電時，短時間又很難恢復。長此下去，就會回充缺乏，而導致電池端電壓偏向較大。

5〕針對電池電壓不均采用平衡充電的方法來處理。三、蓄電池安裝和維護管理.5.大電流充電對電池影響

普通說快充電和不控制充電器大電流充電會導致氣體大量分散和蓄電池溫度升高，氣體可以從正極板上帶下微小的活性物質顆粒使其軟化變成泥漿狀，導致蓄電池容量下降，部分軟化的PbO2顆粒經過電流成對流遷移至負極板，荷正電的膠體顆粒被負極活性物質復原為PbSO4，極板邊緣上的海綿狀Pb生長也能會呵斥電池極板短路，在析氣期間，添加了負板上產生的熱量，這會使電解液濃度添加。導致氫的析出過電位降低而加劇析氣，這樣PbSO4轉化為Pb的負極充電反響便遭到妨礙，充電更加困難。

三、蓄電池安裝和維護管理.6.電池放電最初階段電壓下降

VRLA的放電主要分以下三分階段。

a)、電池端電壓由浮充迅速降至開路電壓，此時電壓大至由2.23V降到2.13左右，此過程是由浮充電壓轉為開路電壓，并非實踐開路放電電壓，所以下降特別快。

b)電池端壓由開路壓開場穩步下降，普通正常情況下電池在2.06--1.80期間放電屬平穩過渡期，電池端壓穩步下降。

c)當電池到達終止電壓1.80V，此時假設繼續放電，那么放電速率加快，同時這期間也屬于電池的過放電過程，假設發生了過放電，那么必需及時對電池進展補充電，否那么會導致電池內部硫酸鹽化，恢復本來容量將帶來很大困難。7.電池外表的紋理或裂痕產生的緣由

a)消費電池槽和蓋脫模時所留下的縫合紋。留意縫合紋與一些劃傷或裂紋非常類似，但紋理較淺，留意它們的區別。

b)人為損傷，電池有能夠在搬運或運輸的過程中出現人為的損傷，摔或磕碰等都能夠呵斥電池出現裂痕或開膠，防止這種景象的發生應在搬運過程中留意輕拿輕放。三、蓄電池安裝和維護管理.8.電池外表爬酸或極柱漏液

1〕蓄電池在參與電解液時能夠因某種緣由注入過多的電解液，使之構成富液形狀。

2〕電池在運轉期間屬用戶運用不當，電池任務環境比較惡劣。如長時間過充電，頻繁均充將導致平安閥頻繁開啟，內壓升高從而出現冒氣、爬酸等景象。判別該景象的方法：漏液的位置首先擦凈，然后涂抹少許凡士林