在直流供電系統(tǒng)中,后備蓄電池組是整個通信供電系統(tǒng)的zui后一道供電保障防線,又是電源維護工作的重點與難點,在通信設備供電中斷的事故中,由蓄電池組引發(fā)的故障所占比重較大。其原因之一是蓄電池內部結構的復雜性及不可預見性;其次是蓄電池組受環(huán)境溫度、溫度補償、浮充電壓、充電電流和電池的深淺放電等諸多因素的影響。到目前為止,除了對蓄電池容量放電實驗外,很難對蓄電池組性能進行全面定性、定量的測試分析,特別是蓄電池組引發(fā)的障礙一旦發(fā)生,將會造成直流供電系統(tǒng)中斷的事故。因此,為確保通信網(wǎng)絡的供電安全,必須根據(jù)閥控密封鉛酸(VRLA)蓄電池的特點及科學有效的維護,確保通信設備直流供電安全、穩(wěn)定、節(jié)能、環(huán)保。

1 VRLA蓄電池的結構和特點

(1)VRLA蓄電池的結構

VRLA蓄電池的基本結構是由正負極板、超細玻璃纖維隔膜、電解液、安全閥、導電端子以及殼蓋、殼體組成,如圖1所示。正負極板是電化學反應的區(qū)域,在板柵上敷涂鉛膏經(jīng)過固化、化成等工藝處理后形成。正極板有效成分為二氧化鉛,負極板有效成分為海綿狀鉛。隔板為孔率在93%以上超細玻璃纖維組成。安全閥是一種排氣裝置,釋放多余的氣體來保持電池的氣密性和液密性,并保持電池內部壓力在*的安全范圍內。電池端子與負載連接起到傳導電流的作用,電池槽和外殼是由阻燃材料ABS或PP等樹脂材料構成。

(2)VRLA蓄電池的特點

VRLA蓄電池在充電過程中,負極反應近似為還原反應,所以負極也稱為陰極。VRLA蓄電池電池負極活性物質相對于正極有盈余,超細隔板透氣性好,能吸附全部電解液,使電解液在蓄電池內部無流動性,同時又有自動開、閉的安全閥,保證了正極產(chǎn)生的氧氣,在蓄電池內部以循環(huán)的方式被陰極吸收,即稱為陰極吸附式原理。由于VRLA蓄電池具有*的內部設計結構,保證了電池內部氧氣循環(huán)復合的有效建立。在傳統(tǒng)消氫和防酸隔爆鉛酸蓄電池的基礎上進行了改進,已成為一種新型的換代產(chǎn)品,并廣泛地應用于通信行業(yè)。它與消氫和防酸隔爆式蓄電池相比,具有以下幾個特點:電池在密封貧液狀態(tài)下運行;不需要補酸和添加蒸餾水,無需測量電解液比重,電池內部使用了不流動電解液;有效防止了電解液分層,自放電率小,在標準溫度下每月自放電小于3%,可以立放和臥放兩個方向放置;能與通信設備同室安裝,采用陶瓷過濾器基本無酸霧逸出;不漏液、不腐蝕設備,對環(huán)境污染小,但運行時對環(huán)境溫度和浮充電壓要求較嚴;沒有記憶效應;比能量較高,具有大電流放電能力。

2 VRLA蓄電池的充、放電性能

VRLA蓄電池的充電可分為浮充式、恒壓限流式和遞增電壓式三種,在電池放電時間短或補償電池內部自放電而產(chǎn)生的容量損失時,采用浮充方式充電。當電池放電時間較長,蓄電池容量損失較大或同組電池中各單體電池端電壓差大于100mV時,應采用恒壓限流式或遞增電壓式充電。遞增電壓式也就是充電電壓值小于或等于均充電壓值。但是,若環(huán)境溫度過高,造成蓄電池內阻變化,則浮充電壓提高,導致充電電流增大,造成蓄電池失水過快,蓄電池容量下降,使蓄電池壽命縮短。所以浮充電壓必須隨溫度的變化進行相應補償,標準溫度為25℃時,一般溫度每增加或減少1℃,則浮充電壓應減少或增加1～3mV。對于樞紐樓環(huán)境溫度較好,電池溫度補償電壓應設定每度補償1mV為佳。

VRLA蓄電池放電時,可分為放電時間率和放電電流率兩種放電規(guī)則,放電時間率是在一定的放電條件下,放電到終止的時間長短,放電時間率有20、10、5、3、1、0.5小時率。而放電電流率,是比較標稱容量不同的蓄電池放電電流大小而定的,通常以10h電流放電率為標準,即蓄電池在標準溫度25℃時,按10小時率電流放電到電池端電壓為1.8V/只,電池所能達到的容量為電池的額定容量。

3 影響VRLA蓄電池的重要因素

(1)溫度對VRLA蓄電池的影響

VRLA蓄電池在浮充狀態(tài)下,電池內部產(chǎn)生的氣體通過氧復合反應被負極板吸收變成水回到電池內部,不會使電解液枯竭引起容量降低。但環(huán)境溫度偏離標準溫度而升高時,將使電池水分子過度損失,提高了電解液濃度,從而加速合金腐蝕速度。若長期處于這一環(huán)境中,蓄電池正、負極板板柵慢慢穿孔損壞,易使活性物質附著能力減弱而脫落。所以,環(huán)境溫度的升高,雖使容量有所增加,但高溫又會使蓄電池正、負極板腐蝕劇增,嚴重地影響電極反應速度,同時環(huán)境溫度過高時,蓄電池內部氣體產(chǎn)生的壓力增加。當蓄電池內部壓力到10～35kPa時,蓄電池安全閥打開,內部水分子損失,降低了電池的額定容量,影響蓄電池的使用壽命。所以要求電池室標準溫度保持在20～25℃,若環(huán)境溫度高于標準溫度10℃,則電池壽命將降低一半。

(2)浮充電壓對VRLA蓄電池的影響

由于環(huán)境溫度變化,將引起參加反應的離子數(shù)、PbSO4溶解度、溶解速率等的變化,同時將引起電池內阻的變化,從而導致浮充電壓隨之變化。VRLA蓄電池浮充電壓過高,會使正極的析出量增加,氣體再化合效率低,蓄電池內部壓力升高,在形成氣泡的過程中,氣壓強力沖擊正極板柵,使正極板柵腐蝕,活性物質與板柵結合力變差,甚至脫落。這樣,影響正極活性物質的使用壽命,使電池的容量下降,而且使氣閥開啟次數(shù)增加,蓄電池內部水分喪失,導致蓄電池容量下降。同時由于VRLA蓄電池結構上的密封性,又無游離電液,導致其散熱條件比普通電池的散熱條件要差。因而VRLA蓄電池對環(huán)境溫度變化引起的電池過充電更為嚴重。