第一章 概述 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第二章 阀控铅酸蓄电池的定义和分类 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第三章 阀控式铅酸蓄电池的基本结构 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第四章 阀控式铅酸蓄电池的基本原理 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第五章 阀控式铅酸蓄电池的性能参数及充放电特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第六章 阀控式铅酸蓄电池的安装 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第七章 阀控式铅酸蓄电池的操作及维护 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第八章 阀控式铅酸蓄电池安装操作、维护使用注意事项 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第九章 阀控式铅酸蓄电池的储存、运输及搬运 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第一章 概述 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
广州安池东电子科技有限公司是一家专业生产、代理和销售电源设备集成商,产品主要有蓄电池,充电器,高频开关直流电源系统,UPS(不间断电源系统),防雷器等;附属产品有:电池架,电池柜,蓄电池(组)监控/测试设备等;连带工程有:线缆制作,配电柜组装,控制柜组装,电动机维护保养,继电保护、继电控制电路维修等。作为中国电源设备的先驱,本公司在技术、产品、质量、服务等方面都具有无可比拟的优势。 本公司代理的蓄电池为阀控式密封铅酸蓄电池,电解液全部吸附在隔膜和极板中,电池中无游离电解液。电池充电时所产生的氧气可在电池内自行复合,因此在电池使用期间无酸雾和气体逸出,不污染环境,并能减少维护成本。 阀控式铅酸蓄电池应用范围很广:电信通讯、长途传输局、站、PABX/ISDN/ADSL系统、热电厂、变电站操作电源、不间断电源(UPS)系统、太阳能、风能储能系统、离岸、石化、维生后备电源等等。 阀控式铅酸蓄电池在正常使用中,不会对人身和环境造成危害。但是在不正常的操作情况下,或由于损坏、误用、滥用,可能会有氢气、酸雾逸出和电解液泄漏等异常情况,甚至引起电池爆炸的危险。为此我公司建议您在安装使用前务必详细阅读本手册,并严格按本手册要求及有关安全规程操作。
未能遵循本手册要求,用其它的非原产件进行维护,或未经授权擅自修理(如打开安全气阀)都将导致保证期限内索赔责任无效。 |
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第二章 阀控铅酸蓄电池的定义和分类 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1阀控式铅酸蓄电池的定义 阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA电池),其基本特点是使用期间不用加酸加水维护,电池为密封结构,不会漏酸,也不会排酸雾,电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀),该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示),即当电池内部气压升到一定值时,排气阀自动打开,排出气体,然后自动关闭,防止空气进入电池内部。 2.2 阀控式铅酸蓄电池的分类 阀控式铅酸蓄电池分为AGM(贫液)和GEL(胶体)电池两种,AGM采用吸附式玻璃纤维棉(Absorbed Glass Mat)作隔膜,电解液吸附在极板和隔膜中,贫电解液设计,电池内无流动的电解液。根据型号不同,有的电池可以竖放工作,有的电池可以卧放工作;胶体(GEL)采用SiO2作凝固剂,电解液吸附在极板和胶体内,硅粒子的体积极小,表示积极大,它分散于电解液内,形成一个立体的链子网络,同时衍生为微孔系统,受强大的毛细管现象所吸附,电解液被吸附在微孔系统,胶体电解质上下浓度一致,不会产生酸分层现象,均匀性好。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第三章 阀控式铅酸蓄电池的基本结构 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
2.1阀控式铅酸蓄电池的定义 阀控式铅酸蓄电池的英文名称为Valve Regulated Lead Battery(简称VRLA电池),其基本特点是使用期间不用加酸加水维护,电池为密封结构,不会漏酸,也不会排酸雾,电池盖子上设有单向排气阀(也叫安全阀),该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值(通常用气压值表示),即当电池内部气压升到一定值时,排气阀自动打开,排出气体,然后自动关闭,防止空气进入电池内部。 构成阀控式铅酸蓄电池的主要部件是正、负极板、极柱、密封垫、电解液、分隔板、电池壳和盖、安全气阀,此外还有一些配件如连接铜巴/软线、保护盖、紧固螺钉等。 3.1 正极板 阀控式铅酸蓄电池在使用过程中无须加酸加水维护,要求正极板栅合金耐腐蚀性好,自放电小,不同厂家采用的正极板栅合金并不完全相同,主要有:铅-钙,铅-钙-锡,铅-钙-锡-铝,铅锑-镉及纯铅等等。不同合金性能不同,既要求具有良好的浮充性能,又必须适合循环使用。 3.2 负极板 阀控式铅酸蓄电池的负极板栅合金一般采用铅-钙合金,严格控制含钙量,提高析氢电位,抑制析氢的副反应,尽量减少析氢量,有效防止腐蚀,以保证最佳的再化合效率。 3.3 极柱 铜质芯棒可抵受高倍率放电电流通过,极柱含螺纹,安装时安全,可靠,快捷。 3.4 密封垫 由极柱密封件,防腐衬垫和橡胶环管三个部件组成,确保极柱根部与顶盖接触面没有空隙。除保证密封性良好,更有效防止极柱出现缝隙腐蚀现象。由于极柱密封技术是阀控式铅酸蓄电池生产的一项关键技术,不同的厂家采用的方式不完全相同。 3.5 电解液 阀控式铅酸蓄电池电解液中的稀硫酸含量一般按理论量的1.5倍设计,电解液比重一般在1.24g/ml~1.30g/ml之间。 3.6 隔板 对酸液呈惰性,起绝缘作用,能有效地将正、负极板分隔。使用的材料是玻璃纤维棉,表面带微孔,允许氧气从中迁移,以便进行氧循环中和反应。具有优良的耐酸和抗氧化能力,以及吸收和滞留电解液的能力。 3.7 电池壳和盖 阀控式铅酸蓄电池壳盖的结构设计主要是强度设计、散热设计和盖上的极柱密封设计。强度设计要求电池外壁在正常外力作用下不会破裂,且承受内部气压时不会膨胀变形。散热设计要求电池外壳散热面积大,材料导热性好且壁厚越薄越好,壁厚一般为10mm左右。壳和盖上、下两部分接合处成卡槽状,在高温条件下溶合为一体。盖上刻有极柱的极性,且极柱底部用不同的颜色加以区分(红色为“+”,蓝色或黑色为“-”),便于安装连接。 3.8 安全排气阀 安全排气阀是阀控式铅酸蓄电池的一个关键构件,安全阀质量的好坏直接影响电池使用寿命、均匀性和安全性。低压单向阀能保证及时排放过量内压,又防止大气进入电池内。具有滤酸、隔爆、耐酸、耐高、低温等功能。通常使用的安全阀主要有:柱式、帽式和伞形安全阀。 3.9 配件 连接条是用来连接每个电池的元件。采用导电性能良好的铜质作为电流载体,用螺钉固定,把单个电池连接成电池组,以满足实际需求。保护盖是盖在连接铜巴(若连接铜巴裸露)和接线柱上的绝缘盖,防止意外短路和触电。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第四章 阀控式铅酸蓄电池的基本原理 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 阀控式铅酸蓄电池的电化学原理 阀控式铅酸蓄电池采用安全阀密封及用超细玻璃纤维吸附电解液,板栅选用特殊的多元合金,具有较高的析氢电位,同时设计合适的正负活性物质比例,使电池在充电末期,氧气首先从正极析出,正极析出的氧气通过玻璃纤维分隔板的孔隙扩散到负极,与负极的活性物质海绵状的铅反应生成氧化铅,氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水,硫酸铅再通过充电生成铅,这样正极分解水产生的氧气又在负极还原成水,如果氧气复合效率达到100%,则没有水的损耗。通过合理的设计,电池的氧气复合效率达到99%以上。 阀控式铅酸蓄电池的电化学反应原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来,放电时将化学能转化为电能供给外系统使用。其充电和放电过程是通过电化学反应来完成的,电化学反应式如下: ![]() 从上述反应式可看出,充电过程中存在水分解反应,当正极充电到70%时,开始析出氧气,负极充电到90%时开始析出氢气,由于氢氧气的析出,如果反应产生的气体不能重新复合利用,电池就会因失水而干涸,而阀控式密封铅酸蓄电池能在电池内部对氧气再复合利用,同时抑制氢气的析出,克服了传统开放式铅酸蓄电池需经常加酸加水维护的缺点。 4.2 阀控式铅酸蓄电池的氧循环复合原理 阀控式铅酸蓄电池采用负极活性物质过量设计,AGM或GEL电解液吸附系统,正极在充电后期产生的氧气通过AGM或GEL空隙扩散到负极,与负极海绵状铅发生反应变成水,使负极处于去极化状态或充电不足状态,达不到析氢电位,所以负极板不会由于充电而析出氢气,电池失水量很小,故使用期间不需加酸加水维护。 阀控式铅酸蓄电池氧循环复合过程如下: 可以看出,在阀控式铅酸蓄电池中,负极起着双重作用,即在充电末期或过充电时,一方面极板中的海绵状铅与正极产生的氧气反应而被氧化成一氧化铅,另一方面是极板中的硫酸铅又要接受外电路传输来的电子进行还原反应,由硫酸铅还原成海绵状铅。 在电池内部,若要使氧的复合反应能够进行,必须使氧气从正极扩散到负极。氧的迁移过程越容易,氧循环就越容易建立。 在阀控式蓄电池内部,氧以两种方式传输: 如果氧呈气相在电极间直接通过开放的通道迁移,那么氧的迁移速率就比单靠液相中扩散大得多。充电末期正极析出氧气,在正极附近有轻微的过气压,而负极化合了氧,产生了一轻微的真空,于是正、负间的气压差将加速气相氧经过电极间的气体通道向负极移动。阀控式铅酸蓄电池的设计提供了该通道,从而使阀控式铅酸蓄电池在浮充所要求的电压范围下工作,而不损失水份。 |
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第五章 阀控式铅酸蓄电池的性能参数及充放电特性 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
5.1 阀控式铅酸蓄电池的性能参数 5.1.1 开路电压 蓄电池在开路状态下的端电压称为开路电压,开路电压等于正极的电极电势与负极电极电势之差。 5.1.2 工作电压 工作电压指蓄电池接通负载后在放电过程中显示的电压,又称放电电压。在蓄电池放电初始的工作电压称为初始电压。 5.1.3 容量
蓄电池在一定放电条件下所能给出的电量称为蓄电池的容量,用符号C表示。常用的单位为安培小时,简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。 5.1.4 内阻
蓄电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在,使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压,充电时端电压高于电动势和开路电压。电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化。 5.1.5 使用寿命 在规定条件下,蓄电池的有效寿命期限称为该电池的使用寿命。蓄电池发生内部短路或损坏而不能使用,以及容量达不到规范要求时蓄电池使用失效,这时电池的使用寿命终止。蓄电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指蓄电池可供使用的时间,包括蓄电池的存放时间。使用周期是指蓄电池可供重复使用的次数。 5.2 阀控式铅酸蓄电池的充放电特性 5.2.1 放电中电压的变化 蓄电池在放电之前活性物质微孔中的硫酸浓度与极板外主体溶液浓度相同,电池的开路电压与此浓度相对应。放电一开始,活性物质表面处(包括孔内表面)的硫酸被消耗,酸浓度立即下降,而硫酸由主体溶液向电极表面的扩散是缓慢过程,不能立即补偿所消耗的硫酸,故活性物质表面处的硫酸浓度继续下降,而决定电极电势数值的正是活性物质表面处的硫酸浓度,结果导致电池端电压明显下降。 5.2.2充电中的电压变化 在充电开始时,由于硫酸铅转化为二氧化铅和铅,有硫酸生成,因而活性物质表面硫酸浓度迅速增大,电池端电压急剧上升。由于扩散、活性物质表面及微孔内的硫酸浓度不再急剧上升,端电压的上升就较为缓慢,这样活性物质逐渐从硫酸铅转化为二氧化铅和铅,活性物质的孔隙也逐渐扩大,孔隙率增加。随着充电的进行,逐渐接近电化学反应的终点。当极板上所存硫酸铅不多,通过硫酸铅的溶解提供电化学氧化和还原所需的Pb2+极度缺乏时,反应的难度增加,当这种难度相当于水分解的难度时,即在充入电量达70%时开始析氧,即副反应2H2O O2+4H++4e- 充电曲线上端电压明显增加。当充入电量达90%以后,负极上的副反应,即析氢过程发生,两极上大量析出气体,进行水的电解过程,端电压又达到一个新的稳定值,其数值取决于氢和氧的过电位。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第六章 阀控式铅酸蓄电池的安装 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
6.1 蓄电池的拆箱
送到客户的蓄电池都附有一张送货签收单,请仔细核对装箱内容与送货签收单是否相符,如有缺漏,请及时与我公司联系。 6.2 电池架的安装 6.2.1 金属框架
确保框架的正确连接,安装要水平,金属架子要按照相应的规则安全接地。 6.2.2电池柜 确保电池柜能够承受电池的重量,最好垫有绝缘层,通风良好。 6.3 电池安装 6.3.1 串联
就是将蓄电池的正极与另一只蓄电池的负极相连,从而组成电池组。串联单体电池的数量由系统总电压决定,公式如下: 6.3.2 并联
容量相同的电池可以通过并联连接来提供更大的容量,并联连接通过等电位的配线平均分配电流到并联各支路。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第七章 阀控式铅酸蓄电池的操作及维护 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
7.1 阀控式铅酸蓄电池的操作 7.1.1 容量的选择 阀控式铅酸蓄电池的额定容量是10小时率放电容量。电池放电电流过大,则达不到额定容量。因此,应根据设备负载,电压大小等因素来选择合适的容量电池。蓄电池总容量计算公式如下:
式中, 阀控式铅酸蓄电池放电容量系数(η)表
7.1.2 充电器的选择 由于浮充使用和无人值守,要求使用阀控式铅酸蓄电池的充电器具有如下功能:
7.1.3 浮压充电 7.1.3.1浮充工作 阀控式铅酸蓄电池在现场的工作方式主要是浮充工作制,浮充工作制是在使用中将蓄电池组和整流器设备并接在负载回路作为支持负载工作的唯一后备电源。浮充工作的特点是,一般来说电池组平时并不放电,负载的电流全部由整流器供给。当然实际运行中电池有局部放电以及由于负载的意外突然增大而放电。 7.1.3.2浮充充电的作用
7.1.3.3浮充电压的设定 不恰当的电池浮充电压将影响电池寿命及容量。如果浮充电压过高,浮充电流将随之上升,导致电池栅板反应(腐蚀)加速,电池寿命缩短;浮充电压过低,电池工作在欠充状态,导致硫酸铅的堆积,电池容量下降,电池寿命缩短。 根据浮充电压选择原则与各种因素对浮充电压的影响,浮充电压的一般选择范围为2.23∽2.28V.P.C,但不同厂家对浮充电压的具体规定不一样,并还要根据环境温度的变化,对浮充电压作相应调整。 浮充充电与环境温度有密切关系。通常浮充电压是对环境温度为25℃而言,当电池温度偏离25℃时,电池的自放电率、内阻、容量、电解液黏度都会变化,所以当环境温度变化时,需按温度系数补偿,调整浮充电压。不同厂家电池的温度补偿系数不一样,在设置充电器电池参数时,应根据说明书上的规定设置温度补偿系数,一般温度补偿系数为-3mv/℃/单体左右。 在正常的满浮充操作中,不需要限制充电电流。当电池上的充电电压恒定时,充电电流是由电池的充电状态(内阻)确定的。电池在满充之前,充电电流一直随其内阻在变化,直到电池满充后,充电电流才稳定在一个数值上。但充电器必须要有过流保护机制。在稳压充电状态下,当电池的浮充电流不再减小且连续3小时稳定时,可认为该电池已经满充。 7.1.4均充充电 当电池浮充电压偏低或电池放电后需要再充电或电池组容量不足时,需要对电池组进行均衡充电,合适的均充电压和均充频率是保证电池长寿命的基础。对阀控式铅酸蓄电池平时不建议均充,因为均充可能造成电池失水而早期失效,均充电压与环境温度有关,一般单体电池在25℃环境温度下的均充电压为2.30∽2.35V之间,如温度发生变化,需及时调整均充电压,均充电压温度补偿系数为-5mv/℃/节。 均衡充电一般采用恒压限流进行充电,充电电流一般在0.2C10~0.4C10之间,直到充电流降到0.006C10以下且3小时保持不变,就认为电池充足,可转至浮充状态。 7.1.5快速充电 增大充电电压可以减少充电时间。将充电电压增加至2.40V/单元,起始充电电流限定为0.08C10,充电时间可以减小到36~40小时。因此在时间急迫的情况下,可以对电池施以2.40V/单元的充电电压进行充电。在充电电压达到限定值后,充电电流连续3小时不变时终止充电,再转为浮充状态。 7.2阀控式铅酸蓄电池的维护 7.2.1浮充电压 正常的浮充电压,温度补偿系数根据具体的电池类型,按照有关说明书而定。当蓄电池浮充运行时,单元电压不应低于2.16V,如低于此值,则需要进行均衡充电。 7.2.2均衡充电 均衡充电一般采用恒压限流进行充电,充电电压一般不超过2.35V/单元(环境温度25℃),温度补偿系数为-5mv/℃/单元,均充频率为每半年一次,同时充电电流限制在0.25C10~0.4C10。 7.2.3日常维护 7.2.3.1 阀控式铅酸蓄电池并不是不需要管理和维护的,电池的变化是一个渐进和积累的过程,为了保证电池使用良好,作好运行记录是相当重要的,要检测的项目如下:
7.2.3.2 同时也要定期对开关电源的电池管理参数进行检查,保证电池参数符合要求,开关电源的部分参数如下:
7.2.3.3蓄电池容量测试及再充电
容量测试方法 电池在放电和充电时,应定时测量电池,单体电压和电池组总电压,并作好记录。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
第八章 阀控式铅酸蓄电池安装操作、维护使用注意事项 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
8.1 电池安装过程注意事项
8.2 电池放电的过程及注意事项 ① 放电前,应提前对电池组做均充,是电池组达到满充电状态,一般以2.35V/单元充电12小时,再静置12∽24小时。 8.3 电池在维护过程中的注意事项 8.3.1 机房的供电情况为保证蓄电池的使用寿命,最好不要使蓄电池有过放电,稳定的市电以及油机配备是蓄电池使用寿命长的良好保证,油机最好每月启动一次,检查其是否正常工作。 8.3.2 蓄电池的使用环境 电池应安装在远离热源和易产生火花的地方,最好在清洁的环境中使用。建议电池室温在15℃∽25℃之间。另外,选择机房时要留有适当的维护空间。 8.3.3 开关电源的参数设置 一些参数如浮充电压、均充电压、均充的频率和时间、环境温度、温度补偿系数、直流过压告警、欠压告警、充电限流值等,要同各蓄电池厂家所给出的参数一致。 8.3.4 日常维护 因蓄电池的变化是一个渐进的过程,为保证电池的良好使用,作好运行记录是相当重要的,每月应检查的项目如下: ① 单体浮充电压和电池组浮充总电压 ② 电池的外壳和极柱温度 ③ 电池的壳盖有无变形和渗液 ④ 极柱、安全阀周围是否渗液和酸雾溢出 8.3.5 连接铜巴/线要拧紧 电池的连接铜巴/线没有拧紧,会使连接处的接触电阻增大,在大电流充、放电的过程中,很容易使连接铜巴/线发热,甚至会导致电池盖的熔化,情况严重的可能引发明火,造成火灾。 8.3.6 电池的容量检测 对于已运行三年以上的电池,最好能每年进行一次核对性放电试验,放出额定容量的30∽40℅(额定容量按实际放电率计算),每三年进行一次容量放电测试,放出额定容量的80℅,记录单体电压和总电压。 8.3.7 电池的充放电 电池在放电前,应先检查整组电池的连接处是否拧紧,再根据放电倍率来确定放电记录时间间隔,放电时应紧密注意比较落后的电池,以免某个单体电池过放电。 电池的充电一般采用恒压限流的方法,电池在安装后及放电后应及时进行充电,避免过放或欠充而造成容量下降。 |
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第九章 阀控式铅酸蓄电池的储存、运输及搬运 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
9.1 阀控式铅酸蓄电池的储存
如果蓄电池抵达工地后,若不能及时安装使用,请不要拆箱,在此期间应做好下列存放工作: 9.1.2 蓄电池储存一定时间后要对电池进行一次补充电: 9.2 阀控式铅酸蓄电池的运输
单体或整体式电池应呈竖直位运输。为避免短路,极柱应予以适当绝缘保护。必须遵守国家相应规定。 9.3 阀控式铅酸蓄电池的搬运 蓄电池比较笨重,请选择合适的搬运工具,以确保电池的安全,避免外力损坏: |
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