提高組合電源使用壽命的方法

　　本來應(yīng)工作10～15年的電池，大都在2～3年內(nèi)損壞，有的甚至連1年的壽命也達(dá)不到，從而造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。除去電池本身質(zhì)量因素外，由于充放電控制不合理而造成電池提前報廢的案例占了較大的比例。對電池的充放電控制不合理產(chǎn)生的影響是巨大的，如電池早期容量損失、不可逆硫酸鹽化、熱失控、電解液干涸等都與充放電控制的不合理有關(guān)。合理可靠地對電池進(jìn)行管理和維護(hù)，能夠保證電池有較長的使用壽命，以維護(hù)投資者的利益。因此，在通信用組合電源系統(tǒng)中，電池管理是其重要的功能之一；電池管理的可靠性和完善性也成了各個電源廠家之間競爭的重點之一。

　　影響電池壽命的因素

　　目前閥控鉛酸蓄電池使用較多的是2V系列和12V系列。這兩種電池的壽命差別較大，一般2V系列的設(shè)計壽命是8～15年，12V系列的設(shè)計壽命是3～6年。由于12V系列的電池價格較便宜，目前在通信系統(tǒng)中使用12V系列的電池比例較高，但2V系列電池的應(yīng)用范圍也在逐漸增加，特別是在一些重要的場所基本上都使用2V系列的電池。

　　蓄電池制造商提供的蓄電池設(shè)計壽命為特定環(huán)境下的理論值，實際使用壽命與外部應(yīng)用環(huán)境關(guān)系較大，它包括：

　　1）環(huán)境溫度的影響環(huán)境溫度的升高，將加速電池板柵的腐蝕和增加電池中水分的損失，從而使電池壽命大大縮短，一般情況下，溫度每升高10℃，電池使用壽命將減少50％，溫度越高影響越大。在通信用閥控密封鉛酸?電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T799－2002中規(guī)定，高溫加速浮充壽命試驗是以環(huán)境溫度55℃下42天的一個充放電試驗折合一年的正常使用壽命,由此可見高溫對電池壽命的影響。

　　2）充電不足長期充電不足使得負(fù)極板形成晶核，極板硫酸化，電池難以還原。

　　3）大電流充電充電電流過大，正極板上的活性物質(zhì)PbSO4還原成PbO2時變化過于激烈，收縮太快且不均，導(dǎo)致電池正極板彎曲膨脹，變形損壞。

　　4）過放電大部分電池放電終止電壓設(shè)置不準(zhǔn)或無法設(shè)置，有的根本沒有過放電保護(hù)裝置，造成蓄電池組的深放電，體積增大，變形，甚至破裂。電池的過放電會對電池的使用壽命造成的影響很大，一次深度的過放電可能會使電池的使用壽命減少1～2年，甚至造成電池的報廢。

　　5）電池長期存放沒有初充電或補充電。

　　因此，為了延長閥控鉛酸蓄電池的使用壽命，應(yīng)高度重視組合電源系統(tǒng)的充放電控制。

　　均浮充控制

　　通信用蓄電池的充電方式主要是浮充電和均衡充電兩種。為了延長閥控電池的使用壽命，必須了解不同充電方式的充電特點和充電要求，嚴(yán)格按照要求對蓄電池進(jìn)行充電。

　　一般密封鉛酸蓄電池投入使用的日期距出廠日期時間較長，電池經(jīng)過長期的自放電，容量必然大量損失，并且由于單體電池自放電大小的差異，致使電池的比重、端電壓等出現(xiàn)不均衡，投入使用前應(yīng)用均充電壓進(jìn)行初充電，否則，個別電池會進(jìn)一步擴(kuò)展成落后電池并會導(dǎo)致整組電池不可用。另外，如果蓄電池長期不投入使用，閑置時間超過3個月后，應(yīng)該對電池進(jìn)行一次補充電。

　　在浮充狀態(tài)下，充電電流除維持電池的自放電以外，還維持電池內(nèi)的氧循環(huán)，但是浮充狀態(tài)下充電電流又是與電池的浮充電壓密切相關(guān)的。因此，為了使閥控鉛酸蓄電池有較長的使用壽命，在電池使用過程中，要充分結(jié)合電池制造的原材料及結(jié)構(gòu)特點和環(huán)境溫度等幾方面的情況，制定電池合理的使用條件，尤其是浮充電壓的設(shè)定。根據(jù)通信用閥控密封鉛酸蓄電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T799－2002的規(guī)定，在環(huán)境溫度25℃時浮充電壓允許變化范圍為2.20～2.27V。浮充電壓設(shè)置過低，電池長期處于欠充電狀態(tài)，不僅會在電池極板內(nèi)部形成不可逆的硫酸鹽化，而且還會在活性物質(zhì)和板柵之間形成高電阻阻擋層，使電池的內(nèi)阻增加、容量下降。浮充電壓設(shè)置過高，電池長期處于過充電狀態(tài)，會使電池充電電流增大，電池負(fù)極析出的h2和正極析出的O2氣體難以全部再化合成h2O，造成電池失水，板柵腐蝕加速，使用壽命提前終止。因此，在組合電源的運行與維護(hù)過程中，應(yīng)根據(jù)電池廠家提供的資料進(jìn)行浮充電壓設(shè)置，如電池廠家推薦的單體電池浮充電壓為2.25V，此時應(yīng)設(shè)置組合電源的浮充電壓為54V(2.25×24)。

　　根據(jù)《電信電源維護(hù)規(guī)程》規(guī)定，閥控鉛酸蓄電池遇到下列情況之一時，應(yīng)進(jìn)行均衡充電：

　　1）2只以上單體電池的浮充電壓低于2.18V；

　　2）放電深度超過20％；

　　3）閑置不用的時間超過3個月；

　　4）全浮充時間超過3個月。

　　因此，為了延長蓄電池的使用壽命，組合電源系統(tǒng)要檢測電池放電情況，根據(jù)放電時間和放電電流積分計算放電容量，放電容量達(dá)到20％要能在監(jiān)控設(shè)備上記錄下來，在市電正常后要進(jìn)行均充。同時在組合電源系統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備上可以設(shè)置定期均充周期，一般推薦是3個月。

　　正常浮充的情況下，充電電流極小，電池負(fù)極析出的h2和正極析出的O2幾乎完全化合成h2O；在均充時如果電流過大，氣體難以再化合，導(dǎo)致電池內(nèi)部氣壓增大，引起排氣閥門開啟，造成電池失水。因此，在電池均充或浮充時候要限制電池的充電電流，稱為“限流值”。在大多數(shù)情況下，限流值在0.05C～0.25C之間。

　　對于通信用組合電源系統(tǒng)，從整流器控制限流點的方法可以分為調(diào)壓型和調(diào)限流點型兩種。

　　調(diào)限流點型組合電源系統(tǒng)監(jiān)控器首先根據(jù)電池限流值和負(fù)載電流的大小，計算出系統(tǒng)限流值以及分配到每個整流機組的限流值，然后把此參數(shù)下發(fā)給各個整流器即可。同時每隔一段時間，監(jiān)控器根據(jù)負(fù)載電流的變化和檢測到的電池電流值，重新計算調(diào)整限流值并且下發(fā)。監(jiān)控器不需調(diào)壓，只把溫度補償后的浮充，均充電壓值下發(fā)即可。此種方式，電池可以獲得恒定的充電電流。計算公式如下：

　　整流機組限流點=（負(fù)載總電流＋充電電流比率×電池總?cè)萘浚鳈C組個數(shù)

　　調(diào)壓型組合電源系統(tǒng)監(jiān)控器通過閉環(huán)調(diào)整整流器電壓來達(dá)到限流。當(dāng)電池充電電流>1.1倍限流值時，降低整流器電壓；當(dāng)電池充電電流0.9倍限流值時，提高整流器電壓，直至到達(dá)預(yù)設(shè)定電壓點為止；其它情況則維持整流器輸出電壓不變。

　　二次下電

　　如前所述，電池的過放電會對電池的使用壽命造成很大的影響，所以，組合電源的過放電保護(hù)功能也是其一項重要的指標(biāo)。

　　組合電源的二次下電功能可以對電池進(jìn)行過放電保護(hù)。即當(dāng)交流電源停電后電池放電，在電池電壓低于一次下電電壓后，切斷耗電量較大的次要負(fù)載，以維持重要負(fù)載較長的工作時間；在低于二次下電電壓后切斷所有負(fù)載，保護(hù)電池防止過放電。為了提高系統(tǒng)的可靠性，一般要求下電電路具備軟硬件雙重保護(hù)。硬件保護(hù)一般指電池電壓在低于39V時必然下電，高于47V時不允許下電，下電電壓點一般不可任意設(shè)置。軟件下電保護(hù)電壓點一般可以根據(jù)電池容量和放電電流進(jìn)行設(shè)置或組合電源系統(tǒng)自行調(diào)節(jié)。

　　對于蓄電池來說，二次下電的保護(hù)電壓應(yīng)該是電池放電終止電壓，而在通信電源系統(tǒng)中，一般都將蓄電池組的下電電壓保護(hù)點設(shè)置在43V，單體電池的終止電壓約為1.80V。但是蓄電池的終止電壓是與電池正負(fù)極的三種極化密切相關(guān)的，終止1.80V/Cell的設(shè)置是針對大約0.1C左右的放電速率而定的。由于極化的存在，電池在不同的放電電流情況下，終止電壓是不同的。大電流放電時，終止電壓較低；小電流放電時，終止電壓較高。如果負(fù)載在某一個固定的下電電壓點下電，大電流放電可能造成放電不足，不能有效延長負(fù)載工作時間；小電流放電可能造成過放電，影響電池使用壽命。例如一個300A的組合電源的后備電池組為200Ah，負(fù)載為40A（0.2C）時放電終止電壓約42V，而負(fù)載為10A（0.05C）時，放電終止電壓大約為45.6V，如果將下電電壓設(shè)置為43V，對于40A負(fù)載，電池放電不足，而對于10A負(fù)載則是過放電。這樣，在用戶負(fù)載較輕的情況下，如果下電電壓設(shè)置值還是和用戶負(fù)載較重情況下的一樣，就會使得電池長年工作在深度放電狀態(tài)下，這將使電池的實際使用壽命大為縮短。

　　在通信領(lǐng)域中，為了在交流停電后電池能維持較長的時間，一般配置電池的容量較大，蓄電池的放電速率大部分都在0.02～0.05