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文檔簡介

1、影響電池使用壽命的因素及預(yù)防措施蓄電池是UPS的重要組成部件,在市電停電時其提供的后備能量保證UPS輸出不中斷,如電池供電容量不足,則系統(tǒng)會發(fā)生后備時間不足、宕機的危險。可見電池性能直接影響電源系統(tǒng)的可靠性。實踐表明,蓄電池問題是UPS問題中最常見的一種。絕大多數(shù)UPS使用的是密封式免維護鉛酸蓄電池,所謂的免維護并非完全不需維護,而是指不需要象傳統(tǒng)鉛酸蓄電池那樣定期加水。由于結(jié)構(gòu)和材料的原因,電池的價格通常都比較高,因此正確對蓄電池組進行維護保養(yǎng),是延長UPS使用壽命、降低系統(tǒng)運營成本的關(guān)鍵。常見電池的壽命為35年,但應(yīng)用中會有少量電池提前損壞。這是因為,電池的壽命除了與內(nèi)部材料、化學(xué)組成有關(guān)

2、外,還與溫度環(huán)境、電網(wǎng)環(huán)境、操作使用、維護保養(yǎng)等密切相關(guān)。例如,在經(jīng)常停電(如供電不足、電網(wǎng)改造等)的地區(qū),電池發(fā)生故障的比例相對就高些。近兩年,我國部分地區(qū)因電力供應(yīng)不足,經(jīng)常發(fā)生拉閘限電,嚴重的地區(qū),甚至是三天供電兩天停電。這樣的供電環(huán)境,對電池十分不利,往往會導(dǎo)致電池容量下降,壽命提前終止。在這些地區(qū),電池更加需要適當?shù)谋pB(yǎng)與維護。一、有關(guān)影響電池壽命的因素  (一)有關(guān)電池容量的標準: 關(guān)于電池容量的定義,一般是以20HR來定義的,即在25條件下以0.05C放電可以放電20小時,屬于標準容量。關(guān)于電池壽命終止是以0.25C放電,25條件下放電容量僅為額定容

3、量的50%以下。 (二)有關(guān)電池壽命 浮充壽命現(xiàn)以NP型電池為例,浮充壽命一般在35年20,三年時,有一些電池壽命終止,五年時,NP電池壽命基本終止。電池浮充壽命受放電次數(shù)、放電深度、浮充充電的溫度、浮充充電的電壓等因素影響。 以下是電池浮充壽命特性:  (三)電池未充飽、過放電對電池壽命的影響 電池未充飽情況下沒有及時進行充電就放電,會造成電池極板硫化,使活性物質(zhì)不能還原,從而影響電池的容量,最終導(dǎo)致電池壽命提前終止。 因鉛酸電池放電后產(chǎn)物是硫酸鉛,在正常工作中,負極板上的PbSO4顆粒小,放電很容易恢復(fù)為絨狀鉛,但有的時

4、候電池內(nèi)部生成了難以還原的硫酸鉛,稱為硫酸鹽化,從而導(dǎo)致蓄電池的內(nèi)阻增大,甚至使個別電池產(chǎn)生“反極性”現(xiàn)象。引起負極鹽化的原因很多,諸如放電后不能及時充電,長期充電不足,電池長期擱置,引起嚴重的自放電,高溫下長期放電,這種硫酸鉛用常規(guī)方法很難還原,而活性物質(zhì)的減少勢必影響到電池的容量,最終影響電池的壽命。放電時,當電池達到終止電壓1.80V(單格電壓),此時若繼續(xù)放電,則放電速率加快,同時這期間也屬于電池的過放電過程,如果發(fā)生了過放電,則必須及時對電池進行補充電,否則會導(dǎo)致電池內(nèi)部硫酸鹽化,要恢復(fù)本來容量將有很大困難。電池的過放電會對電池的使用壽命造成很大的影響,一次深度的過放電可能會使電池的

5、使用壽命減少1-2年,甚至造成電池的報廢。 對于供電系統(tǒng)而言,當用戶的后接負載量很輕時(所謂的“大馬拉小車”現(xiàn)象),會因電池被“深度放電”而造成電池的實際使用壽命成倍地被縮短。這是因為VRLA電池(閥控密封鉛酸蓄電池)是多孔電極,當電極在小電流密度放電時,即i100A/m2時,活性物質(zhì)的作用深度為3×10-3cm5×10-3cm,這時多孔電極內(nèi)部表面可充分利用,一般來說,電流愈小,活性物質(zhì)的利用率愈高,極板深層的活性物質(zhì)也參加反應(yīng),當進行正常充電時,由于反應(yīng)首先在接近電解液的電極表面進行,反應(yīng)產(chǎn)物阻止電解液的進一步向多孔電極內(nèi)部擴散,因而極板深層的放電產(chǎn)物得不到活

6、化,活性物質(zhì)減少,再次進行放電時會出現(xiàn)容量下降甚至放不出電的情況。而蓄電池接受充電電流的能力與蓄電池已放出的電量有關(guān),蓄電池放出的電量越多,充電電流接受比放電電流越小,蓄電池可接受的充電電流越少,也就導(dǎo)致電池在常規(guī)時間內(nèi)充不飽。 (四)經(jīng)常放電對電池壽命的影響 影響循環(huán)壽命的主要因素還有:溫度、放電率、放電深度。 以下是放電深度與循環(huán)壽命的關(guān)系:注:當放電深度達到80%時,放電300次左右,電池的蓄電容量只能達到50%左右。 實踐表明,電池所允許的放電循環(huán)次數(shù)是有限的。對于特定的電池而言,它所允許的電池充放電循環(huán)次數(shù)還與電池的放電電流大小密切相關(guān)。一般來

7、說,電池的放電電流越小,則電池所允許的充放電循環(huán)次數(shù)則越小。(即電池長時間處于充電飽和狀態(tài)或電量虧損狀態(tài)對電池的使用壽命都有很大的影響) 現(xiàn)舉例一組電池實驗數(shù)據(jù),見下表: 工作溫度對電池的影響:電池可在1545范圍內(nèi)運行,但是電池運行最佳環(huán)境溫度為25左右。溫度越高,壽命越短,一般說來,電池的最高環(huán)境工作溫度以不超過為宜。當蓄電池使用環(huán)境溫度變化大(0-45攝氏度)時,環(huán)境溫度的升高,將加速電池板柵的腐蝕和增加電池中的水分損失,使電池壽命大大縮短,溫度每升高10,電池使用壽命減少一倍。當環(huán)境溫度偏低時,盡管它不會對電池的使用壽命造成不利影響,但它會造成密封免維護電池所提供的

8、有效容量(數(shù))下降。  注:當室內(nèi)溫度達到50時,電池浮充使用壽命達不到2年的使用時間。(室內(nèi)不通風(fēng)、沒有降溫設(shè)備致使室內(nèi)溫度過高)      (五)自然老化 使用年限的增加導(dǎo)致電池容量的自我衰減。  圖文解釋 注:在室溫25的環(huán)境下,電池以100安培電流放電時,放電30分鐘,電池電壓降至10.8V。注:在室溫25的環(huán)境下,電池100%深度放電后,對電池進行充電,當充電時間達到5小時,此時的充電電流為0.1C20(例如電池是100AH,0.1C20就是用0.1*C20=0.1*100=

9、10A),充電電量為50%左右,電池電壓為13伏。C20是鉛酸電池中小電池的額定容量,例如電池是100AH,0.1C20就是用0.1*C20=0.1*100=10A注:當電池的放電電流為10A,室內(nèi)溫度為20時,電池的有效容量為90%左右。注:電池在長時間放置不使用的時候,會發(fā)生自放電現(xiàn)象,如溫度在40時候,放置5個月左右,電池的有效容量只有60%左右。注:當室內(nèi)溫度達到50時,電池浮充使用壽命達不到2年的使用時間。(室內(nèi)不通風(fēng)、沒有降溫設(shè)備致使室內(nèi)溫度過高) 注:當每次放電深度達到80%時,放電300次左右,電池的蓄電容量只能達到50%左右。注:當放電電流在10-30安培時,單節(jié)電池的放電截止電壓為10.5V。注:當100AH的電池在25的環(huán)境下使用,電池的放電量可以達到100%,在-15的環(huán)境下使用,電池的放電量只能達到64%。電池在存儲一定的時間后,會發(fā)生自放電現(xiàn)象,例 放置

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