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蓄電池組作為機房不間斷電源的重要組成,對於通信以及數據中心安全穩定運行有著極其重要的作用。往往隻要電池組的某一個單體電池出現故障,導致的後果將會不堪設想。
目前大多采用密閉式閥控鉛酸蓄電池組作為機房後備電源,鉛酸蓄電池相對穩定,其內部化學反應方程式為:
放電過程
負極:Pb - 2e- + SO42- = PbSO4
正極:PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O
總反應:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
充電過程
陰極:PbSO4 + 2e- = Pb + SO42-
陽極:PbSO4 - 2e- + 2H2O = PbO2 + 4H+ + SO42-
總反應:2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4
電池在反應過程中,電解液與附著在電池極板上的活性物質(Pb/Pbo2)參與反應,放電過程中正負極的產物相同,均為PbSO4。
電池組在放電過程中出現的變化:
1. 電解液濃度減小(硫酸濃度減小)
2. 蓄電池內阻上升(放電產生硫酸鉛附著在極板上,導致內阻增大)
3. 蓄電池電壓下降(蓄電池內外電動勢為一恒定值,放電蓄電池內阻增大,其內電動勢增大,對應外電動勢就減小)
4. 蓄電池出現硫化(蓄電池在環境溫度過高或過低,小電流深度放電,大電流放電,長時間擱置情況下會出現不可逆硫化,減小電池壽命)
電池組在充電過程中出現的變化:
1. 放熱效應,電池發熱(充電為放熱反應)
2. 蓄電池內阻下降(正負極活性物質恢複,硫酸鉛反應掉了)
3. 電解液濃度上升(蓄電池中的產生硫酸)
4. 正極板腐蝕(高溫,高電壓充電會使水發生電解產生氧氣,氧化電池正負極板)
充電特性:
以2V鉛酸蓄電池為例,一般設置
浮充電壓為單體2.23~2.25;均充電壓為2.30~2.35
浮充主要作用是保持電池內部的氧循環,補充係統自放電。
過低的浮充電壓會導致負板極硫化,容量減小。
而過高的浮充電壓則會加速板柵腐蝕,減少電池壽命。
放電特性:
蓄電池放電終止電壓並非固定,越大的電流放電,其放出容量越小,其終止電壓也就越低。
電壓均衡:
電池組在開路狀態下(未接入係統)電壓最大值與最小值不超過
20mv(2V),50mv(6V),100mv(12V)
電池組在浮充狀態下電壓最大值與最小值不超過
90mv(2V),240mv(6V),480mv(12V)
蓄電池電流特性
電池充電特性曲線圖:
電池組充電一般采用恒壓限流的充電方式。
蓄電池容量特性
往往蓄電池標稱容量並非其真實容量,隨著使用時間增長容量也會有變化。
放電電流與容量的關係:放電電流越大,放出容量越少。
溫度與容量的關係:
溫度越高蓄電池容量越高,但是溫度無限製升高將會導致一係列問題,加速板極腐蝕,加速電池失水,使蓄電池壽命縮短。
落後電池會對整組電池造成影響,產生“木桶效應”,而落後電池過放電還會導致電池反極,拉垮整組電池!
蓄電池壽命
影響蓄電池壽命的因素有很多,主要有以下幾個:
1. 電解液密度大,電池組內反應速度提高,板柵腐蝕加快;
2. 電池深度放電/過電流放電,導致負極硫化,減少電池壽命
3. 溫度越高,反應速度越快,導致電池組高溫失水,熱失控鼓脹,加速板極腐蝕;
4. 不正確的充電電壓設置,過高或過低的充電電壓會減少電池壽命
蓄電池鼓脹
蓄電池硫化
前期建設要求:
1.不同批次,不同型號的電池不得串聯使用;
2.安裝電池組的時候要考慮維護空間;
3.電池組維護通道放置絕緣墊;
4.機房空調係統及通風十分重要,機房溫度控製在25度左右;
5.安裝電池組切記擰緊每個電池的極柱和輸出銅牌螺絲;
6.設置正確的電池管理參數(充電限流0.1C10);
7.出廠放電測試後要及時充電,避免長時間擱置;
後期維護要求:
1.定期檢查蓄電池極柱,連接條有無腐蝕,爬酸;
2.定期檢查電池有無鼓脹發熱現象;
3.使用點溫儀對電池連接處進行測溫;
4.根據電池使用場景,定期對蓄電池進行核對性放電測試與全容量測試;
5.有條件的地方可以使用內阻儀,或單體電池活化儀對單個蓄電池進行維護;
6.放電測試放電電流一般不得大於1小時率;
7.兩隻以上電池浮充電壓低於2.18V,擱置不適用市場超過3個月,全浮充達6個月,放電超過而定容量的20%,需要對電池組進行均充;
8.電池單體監控可能會出現誤差,需要定期使用萬用表測試單體電池電壓,以確保電池電壓準確性;