核心提示： 2有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶對(duì)低溫起動(dòng)能力的要求件）規(guī)定，將充足電的蓄電池在-18±It環(huán)境中至少放置20h，取出后在1min之內(nèi)以起動(dòng)電流（放電60s，單體蓄電池平均電壓不得低于1.40V. B/T4282
2有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和用戶對(duì)低溫起動(dòng)能力的要求件）規(guī)定，將充足電的蓄電池在-18±It環(huán)境中至少放置20h，取出后在1min之內(nèi)以起動(dòng)電流（放電60s，單體蓄電池平均電壓不得低于1.40V. B/T4282―92（摩托車用鉛酸蓄電池）規(guī)定，蓄電池在-10±1環(huán)境中放置10h以上，然后以50/w（A）電流放電5s，單體蓄電池平均電壓不得低于1.40V；放電90s時(shí)單體蓄電池平均電壓不得日本ISD5302―1997（摩托車用鉛蓄電池）規(guī)定，蓄電池在-10±1丈環(huán)境中放置10h以上，然后用大電流（例如12V/6Ah電池用50A；8Ah電池用70A等）放電，其第5 s的電壓不低于1.6V/單體；放電至終止電壓（F=1.0V）的時(shí)間不少于1.7min.中國(guó)一些摩托車制造廠要求配套電池在-1 -15T；條件下，以（8~10）C，。（A）的電流放電，在第5s時(shí)單電池平均電壓要高于1.58放電至1V的時(shí)間要大于1.5~2min.可以看出，摩托車廠家對(duì)電池低溫起動(dòng)性能的要求，在一些指標(biāo)上都高于國(guó)內(nèi)外有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
3國(guó)內(nèi)電池的實(shí)際水平目前國(guó)內(nèi)一些廠家生產(chǎn)的摩托車用電流起動(dòng)性能雖然可以滿足上述標(biāo)準(zhǔn)和摩托車廠家對(duì)電池低溫大電流起動(dòng)性能的要求，但余量太小。表1和2刊出了某廠生產(chǎn)的12V/6Ah摩托車用閥控式密封鉛蓄電池大電流恒流放電過程中電池電壓的變化?？梢钥闯?，放電5s時(shí)的電池電壓為1.83V，遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)的要求，但放電至終止電壓（1.0V/單格）的時(shí)間卻顯得非常緊張，尤其在電池充電不足或電池壽命后期就很難滿足上述要求了。
VRLA的大12V/6AhVRLA用70A放電時(shí)的電壓變化時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（S）電ni表2 12V/6AhVRLA用50A放電時(shí)的電壓變化時(shí)間（s）電壓（V）時(shí)間（s）電壓（V）4歐姆內(nèi)阻對(duì)電池電壓降的影響鍵性作用。為了進(jìn)一步分析影響電池壓降的因素，從表1和2的數(shù)據(jù)可以看出，大電流放電時(shí)電我們利用電池大電流放電儀自動(dòng)記錄出放電初期的池的壓降主要是在電流接通的瞬間發(fā)生的，也就是電壓變化如表3所示。
說電池的歐姆內(nèi)阻對(duì)大電流放電時(shí)的電壓降起到關(guān)表312￥/411￥11用70厶放電時(shí)初期電壓變化時(shí)間（ms）電壓（V）時(shí)間（ms）電壓（V）我們?cè)谠缙诠ぷ髦性?jīng)指出，對(duì)一個(gè)實(shí)際電池而言，如果正負(fù)極結(jié)構(gòu)是相似的，則可以用來代表其簡(jiǎn)化等效電路。當(dāng)在AB端加上階躍電流Z時(shí)，則AB間的電壓將產(chǎn)生如所示的變化。
當(dāng)0
電池簡(jiǎn)化等效電路圖當(dāng)時(shí)間i―o時(shí)，正負(fù)極板附近液層中反應(yīng)物其中代表電池的歐姆內(nèi)阻、艮是電池的反應(yīng)電阻、Cd是正負(fù)極板間的雙層電容、￡是階躍電流作用的時(shí)間、iV是表征電極反應(yīng)產(chǎn)物擴(kuò)散特性的參數(shù)、i.是電極反應(yīng)交換電流密度。（1）式等階躍電流作用下電池電壓的變化和生成物的濃度尚無明顯變化，即濃差極化尚未出現(xiàn)、雙電層電容放電尚未進(jìn)行，并且電化學(xué)極化也很小，因而電池電壓的變化主要是由跟反應(yīng)物和生成物濃度無關(guān)的歐姆內(nèi)阻引起的。如果將電池放電初期（約。5s以內(nèi)）的電池電壓變化對(duì)77作圖，應(yīng)得到一條直線，其截距可得成用表3的數(shù)據(jù)作圖，可以得到如所示的直線。由其截距11.90V跟電池開路電壓12.93V之差，可以求出12V/6M的VRLA歐姆內(nèi)阻值為14.3mH，這跟用交流阻抗法測(cè)定的結(jié)果一致。
電流放電時(shí)的電壓變化這里使用的是作圖法求電池的歐姆內(nèi)阻，也可以采用中所用的直接測(cè)定電池恒電流/放電時(shí)于0.5~1ms之內(nèi)的電壓變化來求得電池的歐姆內(nèi)阻匙=此時(shí)~ /是一條通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，并且不會(huì)隨/流動(dòng)方向而變化，具有典型的歐姆內(nèi)阻特征。
5電池歐姆內(nèi)阻的組成既然電池大電流起動(dòng)放電初期的電壓降是由電池的歐姆內(nèi)阻引起的，那么為了有的放矢采取措施降低電池歐姆內(nèi)阻，有必要了解一下電池的歐姆內(nèi)阻組成。
12V/60Ah鉛蓄電池的內(nèi)阻分布情況如表4.表4 12V/60Ah鉛蓄電池內(nèi)阻分布項(xiàng)目極柱連接條板柵隔板極板之間的電解液層極板空隙中的電解液層活性物質(zhì)合計(jì)可以看出，板柵和極柱連接條的電阻占電池總內(nèi)阻的65%，舉足輕重；相反，活性物質(zhì)電阻卻微不足道，不像人們通常認(rèn)為的那樣，不論電池新舊如何也不論電池的剩余容量有多少，一概把極板硫酸鹽化看成是電池內(nèi)阻增加的決定性因素。事實(shí)上我們?cè)贙中已經(jīng)指出，閥控式密封鉛蓄電池的容量在50%以上時(shí)，其歐姆內(nèi)阻幾乎是不變的。
6改善電池低溫起動(dòng)能力的途徑既然板柵和極柱連接件電阻占有電池內(nèi)阻的65%，那么為了提高電池的低溫放電能力，首要任務(wù)是要合理設(shè)計(jì)板柵結(jié)構(gòu)和極群連接方式，使其具有最小的電阻。有關(guān)這方面的措施，在中已有許多報(bào)導(dǎo)，例如采用矮形極板、放射形板柵筋條、適當(dāng)增加豎筋的截面積和數(shù)目、單格電池之間采用穿壁焊連接方式、極柱嵌有銅芯等。
值得注意的是，當(dāng)采用Pb/Ca合金作密封電池正板柵時(shí)，應(yīng)適當(dāng)提高板柵合金中的Sn含量，盡量減少在板柵和活性物質(zhì)之間界面生成的鈍化層的影響。因?yàn)楹笳呒葧?huì)降低密封電池的低溫起動(dòng)能力和充電接受能力，又會(huì)影響正極活性物質(zhì)的利用率，縮短電池壽命。
汽車和摩托車用的蓄電池經(jīng)常處于未充足電的狀態(tài)。尤其是摩托車用電池，由于頻繁起動(dòng)而且行駛距離較短（即允許的充電時(shí)間短），電池有時(shí)會(huì)處于深度放電狀態(tài)，這就加速了其硫酸鹽化進(jìn)程。目前從摩托車上退役下來的電池，大部分均因?yàn)殡姵匚醇皶r(shí)充足電導(dǎo)致極板嚴(yán)重硫酸鹽化。如果用戶能每周給電池充足一次電，那么將會(huì)有益于延長(zhǎng)電池使用壽命。
最后應(yīng)當(dāng)指出，凡是可以提高電池放電性能的措施，例如在負(fù)極鉛膏中適當(dāng)提高炭黑添加量以及加人其他的優(yōu)質(zhì)添加劑，都會(huì)對(duì)提高電池低溫起動(dòng)能力有益。
7結(jié)論密封鉛蓄電池大電流放電時(shí)的電壓降主要是由電池的歐姆內(nèi)阻引起的。
合理設(shè)計(jì)板柵結(jié)構(gòu)和連接方式，是提高電池低溫起動(dòng)能力的重要措施。
正確選擇板柵合金成分和負(fù)極活性物質(zhì)中的添加劑，會(huì)有利于提高電池低溫起動(dòng)能力和充電接受能力。 近年來，受國(guó)際和國(guó)內(nèi)兩個(gè)市場(chǎng)的驅(qū)動(dòng)，中國(guó)鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)持續(xù)高速增長(zhǎng)，已成為世界最大的鉛酸蓄電池生產(chǎn)國(guó)、出口國(guó)和消費(fèi)國(guó)。然而，因受到電池回收、環(huán)境污染等問題的困擾，鉛酸電池市場(chǎng)近年來飽受詬病。那么，我國(guó)鉛酸電池市場(chǎng)的現(xiàn)狀如何，鉛酸電池如何憑借技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)，獲得新生？為此，媒體記者采訪了駱駝集團(tuán)股份有限公司高級(jí)顧問戴經(jīng)明。 行業(yè)翹楚：鉛酸電池的“江湖地位” 在幾十年的發(fā)展歷程中，鉛酸電池積累了成熟的技術(shù)、可靠的安全性、較高的再利用率，以及其它一系列技術(shù)和市場(chǎng)方面的優(yōu)勢(shì)，從而奠定了鉛酸電池在我國(guó)電池市場(chǎng)的老大地位，而且在可預(yù)見的未來，這種主導(dǎo)地位是難以被撼動(dòng)的。根據(jù)中國(guó)電器工業(yè)協(xié)會(huì)鉛酸蓄電池分會(huì)的預(yù)測(cè)，2015年國(guó)內(nèi)蓄電池市場(chǎng)容量將達(dá)到1500-1600億元，國(guó)際市場(chǎng)容量則有望達(dá)到220-250億元的新高。而中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)編制的《中國(guó)化學(xué)與物理電源（電池）行業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》預(yù)計(jì)，我國(guó)“十二五”期間鉛酸蓄電池將保持15%的增長(zhǎng)速度，2015年銷售收入有望達(dá)到1700多億元的規(guī)模。這些數(shù)據(jù)表明，鉛酸電池仍然是我國(guó)和世界電池市場(chǎng)的主流，而且保持著良好的發(fā)展勢(shì)頭。 戴經(jīng)明表示，在我國(guó)電池市場(chǎng)中，鉛酸蓄電池占到三分之二的市場(chǎng)份額，是不可或缺、無法替代的。鉛酸電池與其它種類的電池應(yīng)揚(yáng)長(zhǎng)避短，實(shí)現(xiàn)不同細(xì)分市場(chǎng)內(nèi)的互補(bǔ)，才能滿足市場(chǎng)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求。 希望與危機(jī)：鉛酸電池市場(chǎng)的現(xiàn)狀 居安還應(yīng)思危，“思危”包括：鉛酸電池行業(yè)的增長(zhǎng)點(diǎn)在哪？遇到的挑戰(zhàn)有哪些？對(duì)此，戴經(jīng)明有自己獨(dú)到的見解。 談到鉛酸電池市場(chǎng)的增長(zhǎng)點(diǎn)，或者說未來發(fā)力的著力點(diǎn)，戴經(jīng)明表示，鉛酸電池有兩個(gè)重大市場(chǎng)：一個(gè)是電動(dòng)車市場(chǎng)，包括混合動(dòng)力車市場(chǎng)；第二個(gè)是儲(chǔ)能市場(chǎng)。目前，這兩個(gè)市場(chǎng)都是發(fā)展中的市場(chǎng)，前景不可限量。多年來，駱駝電池一直致力于汽車用鉛酸電池，因此汽車電動(dòng)化是駱駝電池的一個(gè)重大的市場(chǎng)發(fā)展方向，也是企業(yè)發(fā)展的方向，更是一個(gè)充滿希望的發(fā)展方向。 近十幾年來，社會(huì)對(duì)鉛酸電池工業(yè)污染的質(zhì)疑從未停息。2014年10月，工信部發(fā)布的《汽車動(dòng)力蓄電池行業(yè)規(guī)范條件》征求意見稿，明確動(dòng)力電池要做不含鉛的電池。因此，一些業(yè)內(nèi)人士表示，鉛電池已成為夕陽產(chǎn)業(yè)，將來會(huì)退出動(dòng)力電池市場(chǎng)。 對(duì)此，戴經(jīng)明表示，我國(guó)的鉛酸電池產(chǎn)業(yè)極少有政策支持，而且因?yàn)榄h(huán)保、消費(fèi)稅等問題，給企業(yè)帶來巨大的壓力。在2014年舉辦的某博覽會(huì)上，三分之二的展覽空間被鋰電池占據(jù)，僅看到幾家鉛酸電池行業(yè)巨頭，鋰電池及其他新能源材料電池對(duì)傳統(tǒng)鉛酸電池市場(chǎng)的沖擊由此可見一斑。 總體來說，市場(chǎng)需求給鉛酸電池帶來生機(jī)，而政策的影響使行業(yè)發(fā)展受限，鋰電池產(chǎn)業(yè)異軍突起加劇市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，這“三重奏”是我國(guó)鉛酸電池市場(chǎng)目前現(xiàn)狀的真實(shí)寫照。
技術(shù)革新：化危為機(jī)的基本動(dòng)力 戴經(jīng)明表示，鉛酸電池市場(chǎng)面臨競(jìng)爭(zhēng)壓力和發(fā)展危機(jī)，盡管這些潛在的危機(jī)并未給行業(yè)造成嚴(yán)重威脅，但仍需認(rèn)真對(duì)待。 鉛酸電池行業(yè)的出路在哪？戴經(jīng)明表示技術(shù)革新是唯一的出路。目前，鉛酸電池行業(yè)中具有規(guī)模的企業(yè)都在積極改造生產(chǎn)技術(shù)和工藝，并擴(kuò)大了規(guī)模和產(chǎn)量。所以，盡管沒有政策的相關(guān)支持，但企業(yè)仍取得了較好的效益。 戴經(jīng)明認(rèn)為，近年來，隨著市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)加劇和鋰電池等新能源材料電池的異軍突起，倒逼鉛酸蓄電池在技術(shù)上要有較大的進(jìn)步和革新。從前些年的情況來看，蓄電池價(jià)格普遍低廉、性能相對(duì)穩(wěn)定、消費(fèi)者相對(duì)認(rèn)可，所以，行業(yè)并沒有對(duì)鉛酸蓄電池的技術(shù)提出更多的要求，且鉛酸電池企業(yè)都保有較大的產(chǎn)量和利潤(rùn)。隨著新能源材料的升溫，尤其是鋰電池和石墨烯技術(shù)的突破，消費(fèi)者對(duì)化學(xué)電源需求的提升，如在電動(dòng)車、儲(chǔ)能領(lǐng)域等，消費(fèi)者對(duì)電池續(xù)航能力和使用壽命需求的提升，倒逼鉛酸電池行業(yè)加大了技術(shù)研發(fā)及工藝革新。 駱駝電池正在開展純鉛薄基板電池、負(fù)極采用加碳技術(shù)的電池研發(fā)，而這些研究成果將較大地提高鉛酸蓄電池的性能和品質(zhì)。通過技術(shù)革新和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，鉛酸蓄電池性能會(huì)有很大的提升空間。 在混合動(dòng)力領(lǐng)域，采用鉛酸蓄電池負(fù)液加碳技術(shù)的EFB電池，完全可以滿足弱混領(lǐng)域的使用要求，歐洲目前就很重視AGM電池技術(shù)在弱混領(lǐng)域的使用。而純鉛薄基板電池有較好的高功率性能，可滿足弱混到中混領(lǐng)域的需求，因此，鉛電池完全可以勝任短途行駛的低速電動(dòng)車對(duì)電池的需求。 資源回收：打破環(huán)境污染的僵局 鉛酸電池發(fā)展受限，甚至遭受一些非議，一個(gè)重要原因就是可能產(chǎn)生的工業(yè)污染，這就涉及到廢舊電池的回收利用問題。聯(lián)系到我國(guó)致力于打造經(jīng)濟(jì)“升級(jí)版”、加快推動(dòng)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)、加快發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的需要，資源回收就成為鉛酸電池市場(chǎng)必須突破的瓶頸問題，也是關(guān)系到未來發(fā)展的核心問題之一。 鉛酸電池主要用于電動(dòng)自行車、低速電動(dòng)車等領(lǐng)域，用一兩年就換掉，隨著電動(dòng)自行車總量的劇增，電池回收問題日益突出。戴經(jīng)明認(rèn)為，近年來，我國(guó)鉛酸電池的回收率最高可達(dá)98%，通常能夠達(dá)到95%。但是，只要回收率沒有達(dá)到100%就可能會(huì)污染環(huán)境，因此終極目標(biāo)是回收率100%，無限趨近。如果向這個(gè)目標(biāo)趨近，鉛就是完全可以循環(huán)利用的資源，永不枯竭，因此鉛酸電池的價(jià)格也不會(huì)有很大的變化，仍然會(huì)保持廉價(jià)、老百姓都用得起的電池。 戴經(jīng)明表示，現(xiàn)階段，由于我國(guó)政策法規(guī)不健全，沒有形成強(qiáng)制回收鉛酸蓄電池的政策和網(wǎng)絡(luò)，加之沒有對(duì)污染環(huán)境的小型企業(yè)進(jìn)行限制和取締，導(dǎo)致小微企業(yè)以犧牲環(huán)境、廉價(jià)來和大企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)，不利于市場(chǎng)的健康發(fā)展，也不利于環(huán)保。因此，應(yīng)該建立鉛酸蓄電池回收網(wǎng)絡(luò)，并嚴(yán)禁私人收購，應(yīng)由大型的、回收效率高的、技術(shù)設(shè)備先進(jìn)的企業(yè)去回收，這樣既防止了污染，又保證了產(chǎn)品的質(zhì)量。 近兩年，因?yàn)槭袌?chǎng)飽和及惡性競(jìng)爭(zhēng)，鉛酸電池價(jià)格大幅度下降，一組電池由原來的400～500元，甚至最貴的時(shí)候需要800元，現(xiàn)在降到300多元，利潤(rùn)微乎其微，導(dǎo)致鉛酸電池企業(yè)被一些人看作是夕陽產(chǎn)業(yè)。戴經(jīng)明認(rèn)為，一旦實(shí)現(xiàn)正規(guī)渠道、高利用率回收的目標(biāo)，在整個(gè)鉛酸蓄電池產(chǎn)業(yè)鏈里，污染最嚴(yán)重的環(huán)節(jié)就得到了較好的控制，屆時(shí)鉛酸蓄電池才能克服最致命的、最薄弱的環(huán)節(jié)，摘掉污染的帽子。鉛酸電池產(chǎn)業(yè)絕不是夕陽產(chǎn)業(yè)，而是在電池細(xì)分市場(chǎng)中占有一席之地。
UPS供電系統(tǒng)的蓄電池選擇、配置及維護(hù)
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摘要：通過對(duì)石化行業(yè)中UPS供電系統(tǒng)的鉛酸蓄電池的作用、工作原理、配置、選用等方面進(jìn)行分析、探討，闡述了蓄電池管理維護(hù)的重要性。
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1.概述
大型石油化工企業(yè)的顯著特點(diǎn)是原料及產(chǎn)品絕大多數(shù)為易燃、易爆、有毒、腐蝕性強(qiáng)的物質(zhì)：生產(chǎn)工藝連續(xù)性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，技術(shù)復(fù)雜，設(shè)備種類繁多，稍有不慎就可能發(fā)生破壞性很大的事故。因此石化企業(yè)對(duì)提供可靠電源保障的UPS供電系統(tǒng)的可靠性、連續(xù)性和安全性要求很高。
UPS供電系統(tǒng)在各行業(yè)數(shù)據(jù)中心中起到重要的電源保障作用，要為負(fù)載提供不間斷的供電，就必須具有電能儲(chǔ)存的功能。因此，蓄電池成為UPS供電系統(tǒng)的重要組成部分。而由于蓄電池本身或者管理上的原因，目前有許多UPS故障是由蓄電池引起。因此有必要加強(qiáng)對(duì)蓄電池特性的了解，正確選配和使用蓄電池，盡可能地延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。同時(shí)，如何管理蓄電池成為各個(gè)UPS廠家及行業(yè)用戶重點(diǎn)研究的問題。
以下對(duì)目前大型UPS系統(tǒng)廣泛采用的閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用、工作原理、配置、選用、安裝、維護(hù)等方面進(jìn)行探討。
2.蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用和意義
在UPS供電系統(tǒng)中，蓄電池大多采用免維護(hù)蓄電池。蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的主要作用就是儲(chǔ)存電能，一旦市電中斷，由電池放電供給逆變器，由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟姡S持UPS的電源輸出，確保負(fù)載在一定的時(shí)間內(nèi)正常用電。
在市電正常供電時(shí)，電池在整流－充電電路中儲(chǔ)存電能，同時(shí)對(duì)直流電路起到平滑濾波的作用，并在逆變器發(fā)生過載時(shí)，起到緩沖器的作用。
而在日常工作中，人們往往片面地認(rèn)為蓄電池是免維護(hù)的而不加重視。然而由于對(duì)蓄電池的不合理使用，產(chǎn)生了蓄電池的電解液干涸、熱失控、早期容量損失、內(nèi)部短路等問題，進(jìn)而嚴(yán)重影響到供電系統(tǒng)的可靠性。有資料表明，蓄電池故障而引起UPS主機(jī)故障或工作不正常的比例大約為60%。由此可見，加強(qiáng)對(duì)UPS電池的正確使用與維護(hù)，對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，降低UPS供電系統(tǒng)故障率，有著越來越重要的意義。
3.蓄電池的種類
蓄電池在UPS中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，型號(hào)齊全，規(guī)格各異，但按其基本性質(zhì)可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：
酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸（H2SO4）或者膠體硫酸構(gòu)成，極板由鉛Pb和過氧化鋁PbO2構(gòu)成，通過化學(xué)反應(yīng)貯存電荷，起到電池儲(chǔ)能的作用。
堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或者氫氧化鈉NaOH（燒堿）組成。極板由于電池的結(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鎘Cd；鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鐵Fe；銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負(fù)極板是鋅Zn。
4.鉛酸蓄電池的工作原理
UPS、直流電源設(shè)備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結(jié)構(gòu)，電池在使用過程中，有氫氣和氧氣以及酸霧逸出，不僅污染環(huán)境還具有危險(xiǎn)性，維護(hù)時(shí)需要加水、加酸，已逐漸被市場(chǎng)淘汰。現(xiàn)在UPS供電系統(tǒng)中蓄電池大多采用閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池。閥控式鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點(diǎn)是在充電時(shí)正極板上產(chǎn)生的氧氣，通過再化合反應(yīng)在負(fù)極板上還原成水，使用時(shí)在規(guī)定浮充壽命期內(nèi)不必加水維護(hù)，所以又稱為免維護(hù)鉛酸蓄電池。可見，免維護(hù)只是與普通蓄電池相比，運(yùn)行中免去了添加純水或蒸餾水，調(diào)整電解液液面的項(xiàng)目，并非免去一切維護(hù)工作。
閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理，基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，其正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛（Pb），電解液是稀硫酸（H2SO4），其電極反應(yīng)方程式如下：
PbO2+2H2SO4+Pb≒2PbSO4+2H2O
5.兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比較
目前閥控式密封鉛酸蓄電池主要有兩類，即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池（如GNB、霍克電池）和硅凝膠密封鉛蓄電池（如德國(guó)的陽光電池）。
兩種電池極板相同：正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負(fù)極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金。并使用緊裝配和貧液設(shè)計(jì)，在電池的上蓋中設(shè)置了一個(gè)單向的安全閥。由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金，提高了負(fù)極析氫過電位，從而抑制氫氣的析出，同時(shí)，采用特制安全閥使電池保持一定的內(nèi)壓。
兩種電池隔板不同：即分別采用超細(xì)玻璃纖維棉（AGM）隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極析出的氧氣到達(dá)負(fù)極提供的通道是不同的。對(duì)AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔膜孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。對(duì)膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進(jìn)一步收縮，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達(dá)負(fù)極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋。
6.UPS供電系統(tǒng)中蓄電池的配置和選擇
在UPS供電系統(tǒng)中，可以說蓄電池是這個(gè)系統(tǒng)的支柱。沒有蓄電池的UPS只能稱做穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。UPS之所以能實(shí)現(xiàn)不間斷供電，就是因?yàn)橛辛诵铍姵?。在設(shè)計(jì)UPS時(shí)，首先應(yīng)考慮選擇什么型號(hào)的蓄電池，即蓄電池的額定電壓、額定容量及應(yīng)由多少節(jié)蓄電池組合等。
?。?）蓄電池的額定容量選擇
由于蓄電池的實(shí)際可使用容量與放電電流大小、系統(tǒng)電壓、放電時(shí)間、蓄電池工作環(huán)境溫度、蓄電池儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短、負(fù)載種類和特性等因素密切相關(guān)。蓄電池的容量一般是指在20°C，以20h放電率放電到1.75V／單體時(shí)，蓄電池輸出的功率數(shù)（W）。
(2)蓄電池的指標(biāo)選擇
內(nèi)阻：應(yīng)選擇內(nèi)阻小的蓄電池，這樣才能持續(xù)大電流放電。如果內(nèi)阻較大，在充放電過程中功耗加大，使蓄電池發(fā)燙。
浮充電壓：在相同溫度下，浮充電壓值高意味著儲(chǔ)能量大，質(zhì)量差的蓄電池浮充電壓值一般較小。蓄電池浮充電壓值在不同的溫度時(shí)應(yīng)進(jìn)行修正。
在大中型（幾kVA-幾千kVA）UPS中采用2V單體系列蓄電池，避免采用小容量組合蓄電池進(jìn)行混聯(lián)。
7.蓄電池的使用和維護(hù)
7.1VRLA蓄電池的運(yùn)行環(huán)境與安裝
作為備用蓄電池，蓄電池平時(shí)都處于浮充狀態(tài)，此時(shí)蓄電池內(nèi)部仍進(jìn)行著復(fù)雜的能量轉(zhuǎn)換。浮充過程中所用的電能基本上轉(zhuǎn)換為熱能。因此要求蓄電池所處的環(huán)境應(yīng)有良好的通風(fēng)散熱能力或有空調(diào)設(shè)備。
電池盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，讓電池有一個(gè)良好的工作、儲(chǔ)存環(huán)境。
蓄電池一般應(yīng)在5℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行充電，低于5℃或高于35℃都會(huì)降低壽命，充電的設(shè)定電壓應(yīng)在指定范圍內(nèi)，如超出指定范圍將造成蓄電池?fù)p壞、容量降低、壽命縮短。
?。?）初充電:蓄電池在安裝或大修后的第一次充電，稱為初充電。初充電是否良好，將嚴(yán)重影響蓄電池的壽命。
?。?）浮充充電:為了確保直流電源不間斷，延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，通常都采用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式。
?。?）均衡充電:在正常運(yùn)行狀態(tài)下的電池組，通常不需要均衡充電。但如果發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時(shí)，則應(yīng)對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電。
?。?）補(bǔ)充充電:電池在存放、運(yùn)輸、安裝過程中，會(huì)因自放電而失去部分容量。因此，在安裝后投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后采用不同的方法對(duì)蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對(duì)備用擱置的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。
7.2 VRLA蓄電池的使用與維護(hù)
隨著科技的不斷發(fā)展，UPS的性能越來越好，平均無故障時(shí)間越來越長(zhǎng)，整機(jī)的可靠性越來越高。做好UPS中蓄電池的使用與維護(hù)變得尤為重要。
(1)新電池的充電
新的蓄電池在安裝完畢后，一般要進(jìn)行一次較長(zhǎng)時(shí)間的充電，充電要按說明書中的規(guī)定進(jìn)行，待電池組充電完畢后，進(jìn)行一次放電，放電后再次充電，目的是延長(zhǎng)電池的使用壽命，提高電池的活性和充放電特性。
(2)定期充放電
UPS蓄電池長(zhǎng)期閑置不用或使蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)而不放電，會(huì)導(dǎo)致電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面，導(dǎo)致內(nèi)阻增大、活性下降，使蓄電池的使用壽命大大縮短。對(duì)于市電供電良好的單位，需要每隔三個(gè)月進(jìn)行一次“治療性”充、放電過程，即電池帶載放電、再充電操作，并記錄相關(guān)數(shù)據(jù)，與以前放電記錄進(jìn)行比較分析電池性能狀況，對(duì)電池組整體進(jìn)行維護(hù)檢查，真正遇到市電停電時(shí)，才能有效保護(hù)負(fù)載安全。
(3)嚴(yán)禁深度放電
蓄電池的使用壽命與蓄電池的放電深度密切相關(guān)。深度放電會(huì)造成蓄電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)阻增大，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使個(gè)別電池出現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的永久性損壞。電池的放電深度嚴(yán)重影響電池的使用壽命，非迫不得已，不要讓電池處于深度放電狀態(tài)。
(4)定期測(cè)量電池浮充電壓、內(nèi)阻
隨著UPS使用時(shí)間的延長(zhǎng)，總有部分電池的充放電特性會(huì)逐漸變壞，內(nèi)阻增大、端電壓明顯下降，需要及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)更換，否則會(huì)影響整組電池的使用。這種電池的性能不可能在依靠UPS內(nèi)部的充電電路來解決，繼續(xù)使用會(huì)存在隱患，需要維護(hù)人員定期進(jìn)行測(cè)量檢查每個(gè)單體電池的電壓、內(nèi)阻，發(fā)現(xiàn)超出范圍的電池進(jìn)行確認(rèn)、及時(shí)更換。
(5)其他注意事項(xiàng)
?、倜看涡铍姵亟M放電后應(yīng)及時(shí)充電；
?、诓灰剐铍姵亟M被過電流或過電壓充電；
?、坌铍姵貞?yīng)避免長(zhǎng)期擱置不用，也不能長(zhǎng)期浮充而不放電。
8.蓄電池的智能管理
蓄電池在正常情況下處于靜態(tài)存放、備用工作狀態(tài)，為防止用戶在完全不知情的情況下，由于市電供電中斷而造成UPS在極短時(shí)間內(nèi)進(jìn)入“蓄電池電壓過低自動(dòng)關(guān)機(jī)”的工作狀態(tài)，從而停止向負(fù)載供電。這就要求維護(hù)人員不僅需要每日按照規(guī)定的時(shí)間段進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)巡視外，還需要將蓄電池管理納入U(xiǎn)PS監(jiān)控系統(tǒng)，UPS實(shí)時(shí)對(duì)電池的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并將電池的相關(guān)信息通過網(wǎng)絡(luò)傳送到值班室或控制室以便工作人員了解電池的狀態(tài)，以保證電池的工作質(zhì)量。為了提高電池的使用壽命，減少維護(hù)工作，降低維護(hù)成本。應(yīng)建立良好的電池維護(hù)系統(tǒng)，一定要具備：
（1）自動(dòng)均/浮充轉(zhuǎn)換。即供電正常時(shí)對(duì)電池進(jìn)行均恒充電。電池放電后自動(dòng)對(duì)電池進(jìn)行均恒充電，當(dāng)電池充滿后，自動(dòng)轉(zhuǎn)為浮充電。
（2）充電限流。采取先恒流后恒壓的充電方式。充電初期，充電電流較大，UPS根據(jù)所配置的蓄電池電池容量，自動(dòng)將充電電流限制在0.1～0.2C，對(duì)蓄電池進(jìn)行恒流充電，確保蓄電池充電時(shí)安全快速。當(dāng)蓄電池容量達(dá)到80%以后，UPS轉(zhuǎn)為浮充電壓對(duì)蓄電池進(jìn)行恒壓充電。
?。?）后備時(shí)間顯示及低電壓報(bào)警。當(dāng)UPS由于各種原因切換到蓄電池供電時(shí)，用戶需要及時(shí)地了解系統(tǒng)的后備時(shí)間，且采取相應(yīng)的措施。當(dāng)蓄電池電壓降到低限時(shí)，報(bào)警通知用戶，然后自動(dòng)關(guān)機(jī)以防止蓄電池深度放電。
?。?）溫度補(bǔ)償。環(huán)境溫度變化時(shí)，必須對(duì)浮充電壓進(jìn)行校正，校正系數(shù)為18mV/℃（標(biāo)稱12V的電池）。為簡(jiǎn)單計(jì)，可以分級(jí)校正。
電池靜置時(shí)，溫度太高，電池的自放電加劇。電池使用條件推薦為20℃～25℃，溫度太低，電池放電容量降低，充電接受能力下降。溫度太高，反應(yīng)加劇，導(dǎo)致失水，極板腐蝕加劇。電池的充電電壓通過溫度補(bǔ)償來改變，溫度高時(shí)，充電電壓降低，使電池處于最佳浮充狀態(tài)。
因此，保證電池服務(wù)最佳方案是將環(huán)境溫度控制在20℃～25℃，控制放電次數(shù)、放電深度、放電和充電電流以及定時(shí)充放電的周期。
9.結(jié)語
以上通過對(duì)閥控式密封鉛酸蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用、工作原理、配置維護(hù)等方面進(jìn)行進(jìn)行全面分析，并結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，提出一些行之有效的方法，幫助用戶提高蓄電池維護(hù)管理水平，更加明確了蓄電池在保障UPS供電系統(tǒng)安全運(yùn)行中的重要作用。
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