開關(guān)電源與蓄電池

1、開關(guān)電源與蓄開關(guān)電源與蓄電池電池魏榜紅200406背景背景 我們的電源為什么配這么大的容量？ 蓄電池和開關(guān)電源之間關(guān)系密不可分，我們經(jīng)常遇到這樣的問題： 我不知道我們要配多大的蓄電池合適？ 蓄電池壞了，是電源的原因；電池壞了是蓄電池質(zhì)量不好 等這些問題困擾我們的維護(hù)人員和用戶，當(dāng)您聽完下面的課程，有些問題會迎刃而解，也許您也會變成這方面的專家。培訓(xùn)內(nèi)容培訓(xùn)內(nèi)容 1、影響蓄電池壽命的主要因素 2、蓄電池的充放電特性 3、開關(guān)電源對蓄電池的管理 4、蓄電池的安裝與日常維護(hù)一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素 一、閥控密封蓄電池工作原理閥控密封蓄電池工作原理 閥控密封蓄電池是利用陰吸收原

2、理使電池得以密封。電池充電時(shí)，正極會析出氧氣，負(fù)極會析出氫氣。正極析氧是在正極充電量達(dá)到70%時(shí)就開始了。析出的氧氣達(dá)到負(fù)極，跟負(fù)極起下述反映，達(dá)到陰極吸收的目的。2Pb+O2=2PbO2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 負(fù)極析氫則要在充電達(dá)到90時(shí)才開始，再加上氧在負(fù)極的還原作用及負(fù)極本身氫過電位的提高，從而避免了大量析氫反應(yīng)。一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素二、影響蓄電池壽命的主要因素二、影響蓄電池壽命的主要因素 影響閥控式密封鉛酸蓄電池壽命的因素很多，既有電池設(shè)計(jì)和制造方面的因素，又有用戶使用條件和維護(hù)方面的因素。 1 1、設(shè)計(jì)和制造因素、設(shè)計(jì)和制造因素 正極板

3、柵耐腐蝕性能和電池的水損耗速度乃是兩個(gè)最主要的因素。由于現(xiàn)在的蓄電池的正極板柵的厚度加大，采用PBCASNAI四元耐蝕合金。根據(jù)板柵腐蝕速度推算，電池壽命可達(dá)10年15年。然而從電池使用結(jié)果來看，水損耗速度卻成為影響密封電池使用壽命的最關(guān)鍵因素。一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素二、影響蓄電池壽命的主要因素二、影響蓄電池壽命的主要因素2 2、蓄電池失水與使用壽命之間的關(guān)系、蓄電池失水與使用壽命之間的關(guān)系 對一般密封鉛蓄電池而言，由于采用“貧液式”設(shè)計(jì)，電池的正極和負(fù)極活性物質(zhì)的量及電解液的量處于最佳匹配狀態(tài)，所以電池容量對電解液量極為敏感，存在如下關(guān)系：電池失水10，容量降低20

4、；失水25，電池壽命結(jié)束。 電池失水途徑有：電池槽、蓋滲漏；環(huán)境溫度過高；節(jié)流閥頻繁開啟或閥門開啟后關(guān)閉不了，導(dǎo)致氫氣和氧氣逸出，同時(shí)帶走酸霧；熱失控現(xiàn)象。一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素二、影響蓄電池壽命的主要因素二、影響蓄電池壽命的主要因素2 2、蓄電池失水與使用壽命之間的關(guān)系、蓄電池失水與使用壽命之間的關(guān)系 其中，熱失控現(xiàn)象是指電池在充電后期（或浮充狀態(tài)），由于沒有及時(shí)調(diào)整充電電壓，使電池的充電電流和溫度發(fā)生一種累積性的相互增強(qiáng)作用，此時(shí)電池溫度急劇上升，從而導(dǎo)致電池槽蓋膨脹變形，失水速度加大，甚至電池?fù)p壞。3、蓄電池的使用條件蓄電池的使用條件眾所周知，蓄電池使用的環(huán)境溫

5、度、充放電流、放電深度、電池容量的合理配置、定期維護(hù)是保證電池正常壽命的關(guān)鍵。環(huán)境溫度過高，蓄電池中的化學(xué)反應(yīng)加劇，在充電過程中蓄電池的減壓閥會頻繁開啟，從而加速了失水速度，降低了蓄電池壽命。放電深度以及放電電流和終止電壓與蓄電池壽命之間的關(guān)系也是非常密切的，具體情況詳見表1、表2。一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素放電深度（） 設(shè)計(jì)充放電循環(huán)次數(shù) 5 10000 20 2000 50 800 100 350 放電率 單節(jié)電池終止電壓 電池組終止電壓 20H 1.85V 44.4V 10H 1.80V 43.2V 3H 1.75V 42.0V 1H 1.70V 40.8V 0.5

6、H 1.60V 38.4V 一、影響蓄電池壽命的因素一、影響蓄電池壽命的因素3、蓄電池的使用條件蓄電池的使用條件蓄電池工作溫度會影響到蓄電池的容量、內(nèi)阻、充電效率、充電電流等。溫度升高，蓄電池的容量會增加，內(nèi)阻減小，充電效率增加。若為同一浮充電壓，充電電流增加。如果在浮充電壓為55.2V時(shí)，環(huán)境溫度為26時(shí)，壽命為10年；環(huán)境溫度為36時(shí)，壽命4年。從表1可以看出，蓄電池的使用壽命不能籠統(tǒng)地一概而論，應(yīng)該視具體使用情況而定。一定程度來說，蓄電池的壽命是由其循環(huán)次數(shù)來決定，而不是以使用多少年來衡量的。從表2可以看出，放電電流越大，時(shí)間越短，實(shí)際放出的容量越小；放電電流越小，時(shí)間越長，實(shí)際放出的容

7、量就越大（即放電深度越深）。所以放電過大和過小，都應(yīng)盡力避免。過大時(shí)電池會因在極短時(shí)間內(nèi)降至極低而導(dǎo)致失效，過小則會造成深度放電而低效報(bào)廢。二、蓄電池的充放電特性二、蓄電池的充放電特性一、蓄電池的放電過程一、蓄電池的放電過程蓄電池的放電電流不宜太大，一般情況下可選用10小時(shí)放電率來進(jìn)行放電，要盡量避免大電流（小于1H放電率）。放電到終止電壓時(shí)必須采取保護(hù)措施，不得繼續(xù)放電。以10H放電率放電時(shí)，終止電壓為43.2V。當(dāng)電源系統(tǒng)直流斷路器將負(fù)載斷開后，蓄電池的端電壓會向上反彈5V左右。從圖1可以看出，在放電初期電池端電壓下降是比較快的。在放電10分鐘，電壓下降到53.0V；大約半小時(shí)后，電池端電

8、壓降至49V左右；1小時(shí)后降至48V。蓄電池在48V時(shí)，放電時(shí)間最長，大約要持續(xù)7到8小時(shí)；8小時(shí)后，蓄電池端電壓開始下降，下降速度比較快。降至43.2V時(shí)系統(tǒng)直流斷路器斷開，以便保護(hù)蓄電池，此時(shí)蓄電池端電壓會有所上升，上升值約為5V左右。二、蓄電池的充放電特性二、蓄電池的充放電特性 二、蓄電池的充電過程二、蓄電池的充電過程蓄電池充電過程是電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的過程，充電電壓和電流要合適，偏大和偏小均會影響蓄電池的壽命。一般情況下采用0.1C電流來充電，浮充和均充電壓的選擇要依據(jù)電池廠家的推薦值來設(shè)定。充電過程如圖2、圖3所示（電池放電超過50容量后，以0.1C充電率來充電）。三、蓄電池容量的配置

9、三、蓄電池容量的配置對于給通信設(shè)備供電的蓄電池來說，合理的配置蓄電池容量是非常重要的。容量偏小不能滿足通信設(shè)備在停電較長的情況下正常供電，影響正常通信；容量太大不僅是一種浪費(fèi)，也會影響蓄電池的壽命，所以要合理選擇蓄電池的容量。選擇蓄電池容量主要是根據(jù)負(fù)載電流、蓄電池的效率、停電時(shí)間長短和頻繁程度以及擴(kuò)容情況來決定?？筛鶕?jù)下列公式來進(jìn)行蓄電池容量的選擇：C=（負(fù)載電流備用負(fù)載電流）10蓄電池效率A式中C代表蓄電池容量，A表示所需放電時(shí)間的加權(quán)系數(shù)所需放電時(shí)間（小時(shí)）10。舉例說明如下：有一移動基站BTS滿負(fù)荷電流為15A，傳輸設(shè)備工作電流為5A，還準(zhǔn)備增加一套CDMA設(shè)備，其所需電流為20A。該

10、基站經(jīng)常停電，停電時(shí)間約為24小時(shí)。計(jì)算所需電池容量為C（15520）100.852.41119，故選用500AH兩組電池即可。如果停電時(shí)間太長，例如48小時(shí)，是不能用增加電池容量的辦法來實(shí)現(xiàn)，而應(yīng)考慮用發(fā)電機(jī)來發(fā)電，否則將影響到蓄電池的壽命。四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理一、開關(guān)電源容量配置一、開關(guān)電源容量配置 一旦用戶已經(jīng)選擇好了蓄電池后，就必須選擇合適的電源系統(tǒng)，以保證整個(gè)通信設(shè)備系統(tǒng)的正常工作。選擇依據(jù)是：要保證蓄電池在最大充電（均充）電流情況下電源系統(tǒng)能可靠工作；要配置合理以保證能節(jié)約資源和建設(shè)成本。電源的配置可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式來計(jì)算選擇：電源容量（負(fù)載容量0

11、.15C）1201個(gè)整流器容量，單位：A式中：C為蓄電池的總?cè)萘浚?20為設(shè)計(jì)的余量加權(quán)系數(shù)，1為N+1冗余備份。 在選擇電源系統(tǒng)時(shí)，原則上要保證該電源機(jī)架上的整流器個(gè)數(shù)最少不得小于3個(gè)。另外還要考慮到以后的擴(kuò)容。例如聯(lián)通公司有一個(gè)基站，蓄電池為2組300AH，負(fù)載電流為30A，那么所需電源的容量（3090）120%=144A。根據(jù)以上原則應(yīng)選擇ZXDU500電源系統(tǒng)，最終配置應(yīng)為4個(gè)整流器，容量為200A。四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能開關(guān)電源系統(tǒng)在保證設(shè)備安全可靠供電的同時(shí)，其最重要的功能就是蓄電池管理。不同

12、的廠家實(shí)現(xiàn)的方法各有不同，但是都必須完成如下管理功能：溫度補(bǔ)償、充電智能限流、自動均充功能、周期均充、欠壓保護(hù)告警功能。1、溫度補(bǔ)償功能溫度補(bǔ)償功能 眾所周知正確的浮充電壓是保護(hù)蓄電池正常壽命的基本保證。電壓過低，電池充不滿；電壓過高，容易造成電池失水。溫度高，電池化學(xué)反應(yīng)加劇，此時(shí)需通過降低浮充電壓來減緩化學(xué)反應(yīng)；溫度低，化學(xué)反應(yīng)減緩，此時(shí)需通過升高浮充電壓來增強(qiáng)化學(xué)反應(yīng)，以保證充電能量的正常轉(zhuǎn)換。 四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能1、溫度補(bǔ)償功能溫度補(bǔ)償功能所以電源設(shè)備的前臺監(jiān)控單元需帶溫度補(bǔ)償功能，它是通過檢

13、測蓄電池溫度，然后根據(jù)實(shí)測的溫度來調(diào)節(jié)蓄電池的浮充電壓的。溫度補(bǔ)償是以25為基準(zhǔn)，以每節(jié)（2V）3mV/進(jìn)行調(diào)節(jié)。對于通信電源使用的48V電池組來說，計(jì)算公式為V=(T-25)(-3mV)24。例如：電池溫度為10，那么此時(shí)蓄電池的浮充電壓為53.5+(10-25)(-3mV)24= 53.51.08=54.58V。所以說當(dāng)你在冬天或夏天看到蓄電池的浮充電壓高于53.5V或低于53.5V，這是溫度補(bǔ)償所致，屬正常現(xiàn)象。四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能2 2、充電智能限流功能、充電智能限流功能 蓄電池的充電電流要求在

14、0.1C0.25C，C為蓄電池的容量。推薦值為0.15C。如果過大，電池就會迅速產(chǎn)生大量氣體造成膨脹變形、活性物質(zhì)脫落甚至出現(xiàn)“熱失控現(xiàn)象”，導(dǎo)致蓄電池及早失效而報(bào)廢；如果充電電流過小，那么充電時(shí)間就會變得比較長，甚至導(dǎo)致蓄電池充不飽，長期也會影響電池的正常壽命。開關(guān)電源的智能限流就是系統(tǒng)根據(jù)蓄電池的容量（事先必須在監(jiān)控參數(shù)中正確設(shè)定蓄電池容量）、負(fù)載所需電流的大小來自動計(jì)算整流器的限流點(diǎn)。計(jì)算公式為：單體（整流器）限流點(diǎn)（0.15C+負(fù)載電流）單體個(gè)數(shù)，C為系統(tǒng)蓄電池的總?cè)萘俊?四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能3

15、、自動均充功能、自動均充功能 均充就是均衡充電。一般在下列情況下，蓄電池需要均衡充電：市電停電后電池釋放的能量超過15；市電來電時(shí)；蓄電池長期處于浮充狀態(tài)（電網(wǎng)穩(wěn)定，長期不停電）；電池組中，出現(xiàn)了落后電池，在浮充狀態(tài)下單體電壓低于2.2V；更換新電池后。均充電壓為56.4V，均充時(shí)間不大于10小時(shí)。4 4、欠壓保護(hù)功能、欠壓保護(hù)功能 電源系統(tǒng)為了保護(hù)蓄電池放電時(shí)不過放，采用直流斷路器將蓄電池和負(fù)載斷開，以達(dá)到保護(hù)蓄電池的目的?，F(xiàn)在的通信電源為了延長重要負(fù)載的工作時(shí)間，增加了“二次下電”的功能。 四、開關(guān)電源對蓄電池的管理四、開關(guān)電源對蓄電池的管理二、開關(guān)電源對蓄電池的管理功能二、開關(guān)電源對蓄電

16、池的管理功能4、欠壓保護(hù)功能、欠壓保護(hù)功能 所謂二次下電就是電源系統(tǒng)將輸出負(fù)載分成兩組：一組為一次下電負(fù)載，它脫離系統(tǒng)的下電電壓較高，一般為44.5V以上（用戶亦可自行設(shè)定），駁接一些不太重要的設(shè)備，例如BTS等；另一組為二次下電負(fù)載，它脫離系統(tǒng)的下電電壓比較低，一般不得低于43.2V，駁接一些重要設(shè)備，例如傳輸設(shè)備等。圖4說明了蓄電池和負(fù)載之間的連接關(guān)系。工作地-48V熔絲1熔絲2熔絲3斷路器1斷路器2熔絲4熔絲5熔絲6蓄電池熔絲1蓄電池熔絲2蓄電池組工作地一次下電負(fù)載組，接次要負(fù)載，下電電壓44.5V二次下電負(fù)載組接重要負(fù)載，下電電壓43.2V 五、蓄電池的安裝和維護(hù)五、蓄電池的安裝和維護(hù)

17、一、蓄電池的安裝一、蓄電池的安裝1 1、蓄電池放置、蓄電池放置 在安裝蓄電池時(shí)，要避免將蓄電池放在陽光直射的地方，要遠(yuǎn)離熱源；要避免放置地環(huán)境過于潮濕和有帶電粉塵存在。電池要垂直擺放，盡量避免傾斜；要保證蓄電池的正常散熱。2 2、蓄電池連線的選擇、蓄電池連線的選擇 材料：多股銅芯軟線纜，絕緣層為雙護(hù)套。 線徑：在選擇蓄電池導(dǎo)線時(shí)不但要考慮到載流量，還要考慮導(dǎo)線的壓降。一般情況下壓降不得大于0.5V。所以選擇導(dǎo)線線徑時(shí)要將如下因素考慮進(jìn)去：蓄電池均充時(shí)的最大電流0.20C、每平方毫米導(dǎo)線的最大允許通過電流（電流在1A41A時(shí)，每平方毫米載流量為4A；電流41A100A時(shí)，每平方毫米載流量為2A；

18、電流在100A200A時(shí)，每平方毫米載流量為1.6A；電流在200A以上時(shí)，每平方毫米載流量為1.2A）、導(dǎo)線長度帶來的壓降（截面積2IL，I為最大充電電流，L為蓄電池連接導(dǎo)線的最大長度，為銅導(dǎo)線的導(dǎo)電率）。在選取蓄電池的連接導(dǎo)線時(shí)，一般在一定的范圍內(nèi)截面積越大越好。五、蓄電池的安裝和維護(hù)五、蓄電池的安裝和維護(hù)一、蓄電池的安裝一、蓄電池的安裝4 4、蓄電池和電源之間的連接、蓄電池和電源之間的連接 在安裝蓄電池時(shí)，為了安全，將蓄電池的熔絲拔掉或在蓄電池組中斷開某兩節(jié)蓄電池之間的連接銅片。在連接前首先要用萬用表測量蓄電池的端電壓，然后將電源設(shè)備的輸出電壓微調(diào)到蓄電池端電壓值。此時(shí)可將蓄電池的熔絲推

19、上或?qū)⑦B接銅片連接上。5 5、注意事項(xiàng)、注意事項(xiàng)在安裝蓄電池時(shí)，所用的扳手必須用絕緣膠布纏好；蓄電池之間的連接導(dǎo)線或連接銅條的螺釘一定要擰緊，不得有任何松動；蓄電池的引出線要有明確的正負(fù)標(biāo)志，一般情況下正極采用藍(lán)色或紅色導(dǎo)線，負(fù)極采用黑色導(dǎo)線；蓄電池的正極接到電源的工作地上，負(fù)極接到電源的蓄電池接線端子上；在接蓄電池之前應(yīng)將其熔絲拔掉，安裝好蓄電池并確認(rèn)正負(fù)連接無誤時(shí)方可將熔絲推上。五、蓄電池的安裝和維護(hù)五、蓄電池的安裝和維護(hù)二、蓄電池的放電試驗(yàn)二、蓄電池的放電試驗(yàn)1 1、放電方法、放電方法 為了保護(hù)蓄電池和對蓄電池的正確充電，在做蓄電池放電試驗(yàn)時(shí)必須通過電源系統(tǒng)來放電，也就是將放電用的假負(fù)載連接到電源設(shè)備的負(fù)載端子上。此時(shí)電源系統(tǒng)才對電池的放電情況進(jìn)行監(jiān)控，以便保護(hù)蓄電池不過放。另外，給蓄電池充電時(shí)，電源系統(tǒng)會根據(jù)放電情況采取相應(yīng)的充電模式：均充