APC UPS電源SRC6000XLICH價格報價
發布者：xdc19950922 發布時間：2018-01-12 08:55:00
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不間斷電源的安全保護裝置的構成部分
電池在使用中，安全裝置是非常重要的，不間斷電源的安全保護裝置主要有以下幾部分構成：
(1)匹配的保護設備與組件由以下部件構成：
A、保護裝置：在合適的位置有適當的指示器和/或報警器之類的監控裝置，能夠自動或手動操作維持燃料電池發電系統在允許極限內。
(2)對保護裝置的要求
A、其設計和安裝應可靠、適用，安裝地點應滿足維護和試驗要求。
B、保護功能應獨立于其他可能的功能。
C、為獲得適當且可靠的保護，應遵照相應的設計原則。該設計原則尤其應包括失效保護模式、冗余設計、多樣化設計和自我診斷功能等。
(3)在設計階段，應通過采用集成的測量、調節和控制裝置(如過流切斷開關、溫度限制器、壓差開關、流量計、延時繼電器、過速監控器和/或類似的監控裝置)來防止設備出現危險性過載。
(4)具有測量功能的保護裝置的設計和安裝應符合以下要求能夠處理可預見的操作要求和特殊條件下的應用。在必要地點，應能夠檢查讀數的精確度和裝置的適用性。此類裝置應能確定安全警戒線外報警門限一個綜合安全系數，尤其應考慮裝置安裝的操作條件和測量系統中可能出現的偏差。
(5)應提供諸如壓力開關等限壓裝置。
(6)溫度監控裝置應具有足夠的安全響應時間，并與測量功能保持一致。
(7)為安全目的所依賴的氣體傳感器應遵照IEC61779-4，并應根據IEC61779-6規定進行選擇、安裝、校對、使用和維護。
(8)在制造階段已經設置好或調節好的所有燃料電池發電系統部件，若不需要用戶或安裝人員對其進行操作，則應采取適當的保護措施。
(9)操作桿和其他控制和設定裝置應做出明確標識并詳細說明預防操作錯誤的方法。其設計應能阻止意外操作發生。
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對閥控密封鉛酸蓄電池性能產生影響的因素和有效的維護方法
發布時間：2016-03-09 14:46 瀏覽次數： 179
在直流供電系統中,后備蓄電池組是整個通信供電系統的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的障礙一旦發生,將會造成直流供電系統中斷的事故。因此,為確保通信網絡的供電安全,必須根據閥控密封鉛酸(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、穩定、節能、環保。
1OTP蓄電池的結構和特點
(1)OTP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域,在板柵上敷涂鉛膏經過固化、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優秀的安全范圍內。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)OTP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,保證了正極產生的氧氣,在蓄電池內部以循環的方式被陰極吸收,即稱為陰極吸附式原理。由于VRLA蓄電池具有獨特的內部設計結構,保證了電池內部氧氣循環復合的有效建立。在傳統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品,并廣泛地應用于通信行業。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,對環境污染小,但運行時對環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 OTP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。對于樞紐樓環境溫度較好,電池溫度補償電壓應設定每度補償1mV為佳。
OTP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OTP蓄電池的重要因素
(1)溫度對VRLA蓄電池的影響
OTP蓄電池在浮充狀態下,電池內部產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,同時環境溫度過高時,蓄電池內部氣體產生的壓力增加。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OTP蓄電池的影響
由于環境溫度變化,將引起參加反應的離子數、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蓄電池對環境溫度變化引起的電池過充電更為嚴重。
若OTP蓄電池浮充電壓過低,會使蓄電池經常處于欠充電狀態,負極就會逐漸形成一種堅硬的硫酸鉛枝體結晶,該晶體幾乎不溶解,用常規方法充電很難使它轉化為有效的活性物質,進而大大減少了蓄電池的實際容量,從而使蓄電池在放電時放不到額定容量。一旦市電停電,柴油發電機組未及時起動,通信設備供電將中斷,后果不堪設想。
(3) 浮充電流對OTP蓄電池的影響
由于VRLA蓄電池在浮充工作時,其負極電位近似為開路平衡電極電位,浮充電流值僅與正極電位和環境溫度有關,所以在同一浮充電壓下,浮充電流會隨溫度的升高而增大,雖然各蓄電池廠家浮充電壓與浮充電流和環境溫度的特性略有不同,但是浮充電流是隨浮充電壓的增大而增加的,浮充電流隨環境的溫度升高而增加。這種現象可以從開關電源監控模塊電池充電電流顯示出來,它與用數字鉗型電流表測試的數據一樣,所以開關電源監控模塊對電池組必須按0.1C10設定浮充限流值。
4 OTP蓄電池安裝時應該注意的事項
雖然OTP蓄電池出廠時,極板都進行了充、放電活化。但如果蓄電池的安裝日期距出廠日期時間較長,經過長期的自放電,容量必然大量損失,靠單純的浮充難以恢復其初始容量。并且,由于單體蓄電池自放電大小的差異,致使各蓄電池的端電壓出現不均衡,個別電池會進一步擴展成落后電池甚至出現反極現象,所以VRLA蓄電池擱置三個月不用,必須進行補充電。
新蓄電池安裝前測量開路電壓,開路電壓差值不大于20mV,并做好蓄電池測試紀錄。此后應對其進行補充充電,在2.35V的補充充電電壓下充電24h、2.40V充電12h,充電后期充電電流小于蓄電池10小時率的千分之三,測量單體蓄電池電壓并紀錄,此時蓄電池補充充電完成,斷開蓄電池與充電設備的所有連接線。靜置2～4h后,用假負載對蓄電池按10小時率進行容量試驗,試驗時每小時對蓄電池的總電壓、放電電流、單體蓄電池電壓進行記錄,蓄電池放電后期,每10min檢測單體蓄電池電壓低的電池,若某只蓄電池端電壓低到1.8V,應馬上停止放電。計算出實際蓄電池放出的容量和蓄電池容量與溫度關系曲線是否一致,若基本一致,證明蓄電池放電試驗合格。
蓄電池按10小時率放電時,如果溫度不是25℃,則應將實際測量的容量按下式換算成25℃時的容量
式中,t—放電時的環境溫度;
K—溫度系數:
10小時率放電時,K=0.006/℃
3小時率放電時,K=0.008/℃
1小時率放電時,K=0.01/℃
Cr—試驗溫度下的電池容量。
對蓄電池進行充電。若到放電終止時,電池組放出的容量根據環境溫度進行核算沒有達到所規定的額定容量,電池組的出廠容量可能存在問題,應及時聯系相關廠家前來處理。
對蓄電池進行充電時,開關電源浮充電壓、均充電壓、均充轉浮充電壓、充電限流及電池溫度補償電壓等的設置正確后,對蓄電池按10小時率的電流模式進行穩壓限流充電,限流值取0.1C10,充電時每兩小時對電池總電壓、總充電電流和單體電池電壓進行測量并記錄,充入的電量應大于放出電量的1.2倍以上,待蓄電池充電電流小于電池0.01C(即10A)左右或充電電流3小時不變時,證明蓄電池電量已經充滿,此時電池組可以進入供電系統運行。
5 OTP蓄電池工作的環境及其溫度補償
如上所述,溫度和浮充電壓的變化將給VRLA蓄電池帶來嚴重危害,造成蓄電池過量腐蝕、極板過度腐蝕或水分過量流失,從而使壽命銳減或容量陡降。為解決這一關鍵性問題,必須密切關注OTP蓄電池的溫度補償。蓄電池必須與具有溫度補償功能的智能型開關電源配套使用。其實目前大多數智能型開關電源都有溫度補償功能,但由于未引起重視而使該功能長期處于取消狀態,造成不必要的損失。
OTP蓄電池應工作在適宜的環境溫度下,環境溫度對VRLA蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響。開關電源都有電池溫度補償功能,每度每只蓄電池補償1～3mV。對于樞紐樓由于冬季和夏季環境溫度在20～25℃之間,蓄電池的溫度補償應該設定為1mV為佳;而對于環境較差的移動基站和接入網的單體蓄電池溫度補償應該設定為每度補償3mV;對于樞紐樓和數據中心大型UPS蓄電池組,由于UPS的穩壓精度為?1%,電壓波動不大,不必加溫度補償功能。總之,VRLA蓄電池的優秀工作環境溫度為20～25℃之間。
開關電源監控模塊接入蓄電池的溫度傳感器應盡可能放置在接近每組電池溫度高點的地方,建議將其放置在每組蓄電池的中間位置的單體電池上。當啟動電池溫度補償功能之后,浮充電壓和均衡電壓都按照以下方式進行補償:
Utc=Un-TC?N(T-20)
式中,Utc-經溫度補償后的浮充或均充電壓;
Un-未經補償的電壓,即開關電源設置的浮充
或均充電壓;
TC-在監控模塊前面板上設置的補償系數,單
位:mV/℃;
N-每組電池的只數,對于48V系統為24節;
T-溫度傳感器指示的溫度(單位:℃)。溫度補償功能的溫度有效范圍是:10～35℃。
監控模塊的面板上有“設定系數”按鍵,按設定系數按鍵后,監控模塊上的字母數字顯示器將顯示當前的補償系數,該值可以通過“增加”、“減小”和“確認”鍵進行修改,電池溫度補償系數的范圍在0.1～5mV/℃。
當監控模塊檢測到蓄電池的溫度與設定的溫度有差異時,監控模塊能夠根據上述方程式設定的反比例關系對輸出電壓進行調整,浮充電壓會自動跟隨電池溫度變化而進行補償。所以,由于OTP蓄電池獨有的特性,應采取相應的維護管理措施,而解決電池溫度補償問題,根據環境溫度對蓄電池電壓進行補償是簡單有效的方法,也是提高蓄電池使用年限,保障供電安全的優秀選擇。
6 OTP蓄電池的核對性放電試驗和容量放電試驗
(1)OTP蓄電池的核對性放電試驗
OTP蓄電池端電壓的測量不能只在浮充狀態,還應在放電狀態下進行。端電壓是反映這種電池工作狀況好壞的一個重要參數。浮充狀態下進行電池端電壓測量時,由于外加電壓的存在,測量出的電池端電壓易造成假象。即使有些電池反極或斷路也能測量出正常數值,實際上是外加電壓在該蓄電池兩端造成的電壓差。當市電停電時,蓄電池若有問題則放電時間很短,造成通信阻斷故障。
所以每年定期對電池組在線進行一次帶載核對性放電試驗。即在直流供電系統中,關掉開關電源交流輸入,讓蓄電池對通信設備供電,蓄電池組放電前后要利用電池組監控截圖兩組的浮充電壓、單體電池電壓、溫度、放電電流、放電時間,放出額定容量的30%～40%為止。放電結束后,要對蓄電池充電,充入電量應是放出電量的1.2倍。根據測試的數據截圖放電曲線,留作以后再次測試時比較,并利用電池監控系統對蓄電池組進行檢測打印存檔。
同時用內阻測試儀對每個單體電池的內阻和連接條的壓降測試。檢查蓄電池單體連接條接觸情況,對蓄電池連接條壓降偏大的、有松動的進行緊固。測試方法為蓄電池按1小時率電流放電時,兩只電池之間的連接電壓降,在蓄電池的極柱根部測量時,其電壓值應小于10mV。
(2 )OTP蓄電池的容量放電試驗
目前各通信電源供電系統中,開關電源與蓄電池為并聯浮充供電方式。根據維護規程,每三年對蓄電池組進行一次容量試驗,VRLA蓄電池使用6年后,每年進行一次容量試驗,放出容量的80%以上。在這種情況下,蓄電池組只能帶實際負載進行容量試驗。為了確保蓄電池組在帶實際負載放電情況下,直流供電系統安全可靠的供電,首先對柴油發電機組進行檢查,確保柴油發電機組供電正常。然后針對各直流供電系統的負載情況,確定電池組的放電倍率,符合3小時率、5小時率或10小時率放電,3小時率放電電流為0.25C10、5小時率放電電流為0.168C10、10小時率放電電流為0.1C10,好按10小時率進行蓄電池放電容量試驗。維護規程規定-48V直流供電電壓為-40～-57V,供電系統全程壓降不大于3.2V。所以蓄電池在線容量試驗時,根據環境溫度估算出蓄電池組的放電時間和放出的實際容量。
(3)OTP電池組單組離線式容量試驗
如圖2所示的電池組單組離線式容量試驗,其測試數據準確、電池組實際容量計算方便、便于了解電池組的實際容量和電池組續航能力。但當該供電系統只剩下一組電池后備,系統備用電池組供電時間明顯縮短,且不清楚在線電池組是否存在質量問題,尤其使用6年以上的電池組,一旦市電中斷,該電池組對通信設備放電保障風險系數增大。
所以用此種方法對電池組進行容量試驗時,要求柴油發電機組必須處于優秀狀況,以確保發電機組、開關電源等設備正常運行。
放電結束后的電池組充滿電后再并入直流供電系統,此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關電源對并入的電池組進行大電流充電,產生火花,易發生安全事故。為了解決打火花問題,必須調整開關電源輸出電壓與充滿電的電池組電壓相等后,并入該直流供電系統中。該放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極保險,尤其是脫離電池組負極保險時需要特別小心并做好絕緣處理,操作不當將引起負極短路,造成系統供電中斷和人身安全事故的發生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調的制冷時間,影響機房設備運行環境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發通信供電設備故障。
(4) OTP兩組全在線容量實驗
兩組電池全在線容量試驗原理圖如圖3所示。蓄電池10小時率放電低單體電池電壓為1.8V,那么24節蓄電池的總電壓為24?1.8=43.2(V),加上-48V供電系統的全程壓降不大于3.2V,所以蓄電池組在線容量試驗時,蓄電池組放電低電壓不能小于46.4V。此時必須調低開關電源監控模塊輸出電壓為46.4V做后備電源,還要人工控制開關模塊的輸出電壓為47.2V的方法(開關電源整流模塊浮充電壓必須大于監控模塊的電壓0.6V以上),同時調整智能負載柜的放電終止電壓46.4V和放電時間,進行多重保護,并利用動環監控對蓄電池監測數據打印存檔,同時維護人員在現場監測,發現問題及時處理,確保蓄電池組在線容量試驗時,直流供電系統供電安全、穩定、可靠。
其操作方法為調整開關電源直流輸出電壓為46.4V,使電池組直接對實際負載進行放電至開關電源直流輸出電壓保護設置值。由于電池組放電電流大,應按電源維護規程考慮48V供電范圍40～57V的低供電低壓門限、電池組至設備供電回路全程壓降3.2V及電池單體放電低1.8V的要求考慮。為了保證供電系統安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預期效果,若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發現,此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數更大。同時由于放電深度有限,對電池組的容量能力測試的目的無法達到,關鍵是在全容量放電的實踐中會經常發現有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來。這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發現,此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法檢測除此時間以外還能放電多長時間。
同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據自身情況自然分攤系統的負載電流,落后電池組內阻大,放電電流小,而正常電池組內阻小,放電電流大,這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到電池組放電性能質量檢測目的。
綜上所述,由于動力維護規程要求必須定期對電池組進行容量試驗,上述兩種容量測試方法,各有優點又存在著弊端。離線實驗方法雖然可以達到電池組容量試驗和了解電池組的續航能力,但由于高層機房的電池組需要容量試驗時,放電和充電設備搬運工作量太大。而在線式放電方法雖然工作量較小,但人為因素造成的供電系統安全系數小,潛在的安全隱患多,很難準確的達到電池組容量試驗的目的。
(5)OTP單組電池全在線式容量實驗
在直流供電系統兩組后備蓄電池中取一組,該電池組通過在線串接“全在線放電智能設備”提升在線供電電壓,使被測電池組以自動穩流或恒功率對負載設備進行供電,從而實現被測電池組的安全節能。全在線單組電池充放的連線圖如圖4所示。
全在線充、放電過程:被測電池組的正極與全在線(充)放電設備連接,不需要調整開關電源的浮充電壓值,使被測電池組所在支路的電壓略高出開關電源輸出或另一組電池的浮充電壓,這樣使該電池組對實際負載進行放電,放電過程中被測電池組電壓隨著放電時間而逐漸下降,通過全在線(充)放電設備進行自動電壓補償調整,保證被測電池組始終保持恒定電流或恒定的功率進行放電,當電池組放電終止,即電壓、容量、時間和單體電池電壓達到預期所設置的放電門限值時,放電試驗結束,自動轉入對被測電池組的全在線充電恢復過程,以消除兩組電池之間存在的電壓差,并引導在線開關電源輸出,經過充電、等電位控制保護電路自動對被測放電后的電池組進行限流充電,自動完成在線等電位連接,恢復系統的正常連接后,全在線充、放電設備退出,結束蓄電池組充電,恢復等電位連接過程。實現了該電池組在線充、放電試驗的目的和了解該電池組的實際容量。
全在線充、放電設備連接電池組時,拆、接線只在電池組正極,無須拆電池組負極,只在負極接一根放電設備的工作電源線,操作過程不存在短路危險,充、放電全部在線自動運行;充、放電電流保持恒定;測試記錄自動進行;被測電池組按0.1C10直接對負載放電和對電池組充電;無須看守,大大減輕工作強度,提高工作效率。
(6) OTP電池組在某電力機房全在線式單組電池放電充電實驗的具體實施方法
圖5和圖6分別給出了全在線式單組電池放電和充電原理圖。圖7為某通信機房兩組-48V直流供電系統3000Ah電池的現場。該機房每組用全在線設備單獨對負載放電試驗進行具體操作。首先將6個*監測模塊連接到該組電池各單體上(每個*監測模塊可以監測4只單體電池電壓),全在線設備控制系統上設定4個放電截止門限:單體電池截止電壓門限1.8V;電池組截止電壓門限43.2V;放電容量門限3000Ah;放電時間門限10h(上述任一門限達到,放電都將停止)。設定放電電流為300A,核對所有設置參數正確后進行放電。用直流鉗形表檢測該組電池的放電電流由0A逐步上升到300A,保持300A恒定,該組電池電壓如平常放電一樣逐步下降,串接全在線設備的電壓逐步上升,整個放電支路在線電壓保持在比54V的系統浮充電壓高0.3～0.6V即54.4V以上。檢測另一電池組沒有放電,仍然保持浮充54V工作狀態
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