10 VRLA工作的环境及其温度补偿
　　
　　温度和浮充电压的变化将给蓄电池带来严重危害,造成蓄电池过量腐蚀、极板过度腐蚀或水分过量流失,从而使寿命锐减或容量陡降。为解决这一关键性问题,必须密切关注蓄电池的温度补偿问题,蓄电池必须与具有温度补偿功能的智能型开关电源配套使用。其实目前大多数智能型开关电源都有温度补偿功能,但由于未引起重视而使该功能长期处于取消状态,造成不必要的损失。
　　
　　蓄电池应工作在适宜的环境温度下,环境温度对蓄电池的放电容量、寿命、自放电、内阻等方面都有较大影响。开关电源都有电池温度补偿功能,每℃每只蓄电池补偿1～3mV。枢纽楼由于冬季和夏季环境温度在20～25℃之间,蓄电池的温度补偿应该设定为1mV为佳;而对于环境差的模块蓄电池的温度补偿应该设定为3mV,总之,蓄电池的最佳工作环境温度为20～25℃。
　　
　　开关电源监控模块接入蓄电池的温度传感器应尽可能放置在最接近每组电池温度最高点的地方,建议将其放置在每组蓄电池的中间位置的电池上。当启动电池温度补偿功能之后,浮充电压和均衡电压都按照以下方式进行补偿:
　　
　　Utc=Un-TC×N(T-20)
　　
　　其中Utc-经温度补偿后的浮充或均充电压,单位:V;
　　
　　Un-未经补偿的电压,即开关电源设置的浮充或均充电压,单位:V;TC-在监控模块前面板上设置的温度补偿系数,单位:mV/℃;
　　
　　N-每组电池的只数,对于48V系统为24节;
　　
　　T-温度传感器指示的温度(单位:℃)。温度补偿功能的温度有效范围是:10～35℃。
　　
　　监控模块的面板上有“设定系数”按键,按设定系数按键后,监控模块上的字母数字显示器将显示当前的补偿系数,该值可以通过“增加”、“减小”和“确认”键进行修改,电池温度补偿系数的范围在0.1～5mV/℃。
　　
　　当监控模块检测到蓄电池的温度与设定的温度相比有差异时,监控模块能够根据上述方程式设定的反比例关系对输出电压进行调整,浮充电压会自动跟随电池温度变化而进行补偿,温度高浮充电压低,温度低浮充电压高。所以,由于蓄电池独有的特性,应采取相应的维护管理措施,解决电池温度补偿问题,是根据环境温度对蓄电池电压补偿最简单有效的方法,也是提高蓄电池使用年限,保障供电安全的最佳选择。
　　
　　11 VRLA的核对性放电试验和容量放电试验
　　
　　(1)蓄电池的核对性放电试验
　　
　　蓄电池端电压的测量不能只在浮充状态,还应在放电状态下进行。端电压是反映这种电池工作状况好坏的一个重要参数。浮充状态下进行电池端电压测量,由于外加电压的存在,测量出的电池端电压易造成假象。即使有些电池反极或断路也能测量出正常数值,实际上是外加电压在该蓄电池两端造成的电压差。当市电停电时,蓄电池若有容量有问题则放电时间很短,若电池开路停电时通信设备直接掉电,造成通信阻断故障。所以每年定期对电池进行一次带载核对性放电试验,让蓄电池内部有效物质充分的进行一次活化,以防止蓄电池内部硫酸铅形成钝化。根据环境温度和负载电流的大小,计算出蓄电池的实际容量,放出蓄电池实际容量的30%～40%,并利用电池监控系统对蓄电池组进行检测截图打印存档,同时检查蓄电池连接条接触情况,对蓄电池连接条有松动的进行紧固,确保蓄电池组安全稳定地运行。
　　
　　(2)蓄电池的容量放电试验
　　
　　目前各通信电源直流供电系统中,开关电源与蓄电池为并联浮充供电,蓄电池组无法脱离供电系统,无法单组做蓄电池容量试验。

   根据维护规程每三年对蓄电池组进行容量试验,蓄电池使用6年后每年进行容量试验一次,电池组放出容量的80%以上合格。
　　
　　①第一种方法:将直流供电系统中的一组电池组脱离系统,接上智能假负载,调整负载大小使放电电流保持在某值(一般0.1C10放电率),当电池组中某一单体电池的端电压最先到达放电终止电压时,放电测试结束。根据电池组的放电时间和放电电流来计算其容量,然后用备用的开关电源设备对放电后的电池组按0.1C10的充电率进行充电,充电结束后并入直流供电系统。电池组离线式容量试验,测试数据准确,电池组实际容量计算方便,便于了解电池组实际容量。但当该供电系统只剩下一组电池后备,系统备用电池供电时间明显缩短,且不清楚在线电池组是否存在质量问题;尤其使用六年以上的电池组,一旦市电中断,该电池组对通信设备放电保障风险系数增大。所以用此种方法对电池组进行容量试验时,要求油机发电机组必须处于最佳工况状态下,以确保发电机组、开关电源等设备正常运行。
　　
　　放电结束后的电池组充满电后再并入供电系统,此时与在线电池组间存在电压差,若操作不当将引起开关电源对并入的电池组进行大电流充电,产生火花,易发生安全事故。为了解决打火花问题,必须调整开关电源输出电压,然后与充满电的电池组电压相等后进行并联浮充。
　　
　　该放电方式操作难度偏大,既要脱离电池组的正极电源线,又要脱离电池组的负极保险,尤其是脱离电池组负极保险时需要特别小心并做好绝缘处理,操作不当引起负极短路,将造成系统供电中断和人身安全事故的发生。同时放电电池组通过假负载以热量形式消耗,浪费电能,增大了机房空调的制冷时间,影响机房设备运行环境,需要维护人员时刻守护,以免假负载高温引发通信供电设备故障。电池组离线放电原理图如图3所示。
　　
　　②第二种方法:将供电系统的开关电源输出电压设定为46.4V,让蓄电池组对通信设备供电,并根据负载电流的情况,接入(或不接入)假负载进行调整放电电流,使之达到电池组标准的放电倍率。放电时要每小时测量电池组的总电压和单体电池的端电压、室温和负载电流,并利用电源监控系统设定电池组放电电压和单体电池电压的告警点,测试和监控任何一只电池达到告警门限停止放电。同时柴油发电机组处于最佳的工况状态,确保放电后期市电停电造成供电系统中断。放电完成后,调整直流供电系统的输出电压对负载供电,同时按0.1C10的充电率限流对电池组进行充电。为了保证供电系统安全,所以带实际负载的放电电流和放电时间掌控较困难,对电池组容量评估不够准确,对电池性能测试存在不确定因素,尤其对使用3年以上电池组性能检测难以达到试验的预期效果,若两组电池的单体电池都有失容、落后等质量问题,其放电至输出保护值的时间,不易被维护人员及时发现,此时可能后备电池组容量所剩无几,因此该放电方式比离线放电方式不安全系数更大。同时由于放电深度有限,对电池组测试的目的无法达到,关键是在全容量放电的实践中会经常发现有些单体电池在放电前期电压正常,但到中后期,有些落后电池才开始逐步暴露出来。这一部分落后单体电池,由于放电深度不够而没有被及时发现,此放电方式只能大致评估电池组容量,而无法准确检测具体放电多长时间。同时两组电池组间放电电流不完全均衡,各电池组将根据自身情况自然分摊系统的负载电流,落后电池组内阻大,放电电流小,而正常电池组内阻小,放电电流大,这就造成某些落后电池因放电电流不够大而无法暴露出来,达不到进行电池组放电性能质量检测目的。电池组全在线放电原理图如图4所示。
　　
　　③第三种方法:全在线充、放电过程:被测电池组的正极与全在线(充)放电设备串联,不需要调整开关电源的浮充电压值,使被测组电池组所在支路的电压略高出开关电源输出或另一组电池的浮充电压,这样使该电池组对实际负荷进行放电,放电过程中被测电池组电压随着放电时间的变化而逐渐下降,通过全在线(充)放电设备进行自动电压补偿调整,保证被测电池组始终保持恒定电流或恒定的功率进行放电,当电池组放电终止即电池组总电压、容量、时间和单体电池电压达到预期所设置的放电门限值时,放电试验自动结束。自动转入对被测电池组的全在线充电恢复过程,以消除两组电池之间存在的电压差,并引导在线开关电源输出,经过充电、等电位控制保护电路自动对被测放电后的电池组进行限流充电,自动完成在线等电位连接,恢复系统的正常连接后,全在线充、放电设备退出,结束蓄电池组充电恢复等电位连接过程。实现了该电池组在线充、放电试验目的和了解了该电池组的续航能力。
　　
　　全在线充、放电设备串接电池组进行的操作过程,拆、接线只在电池组正极,无须拆电池组负极,只在负极接一根放电设备的工作电源线,操作过程不存在短路危险,充、放电全部在线自动运行;充、放电电流保持恒定;测试记录自动进行;被测电池组按0.1C10率直接对负载放电和对电池组充电;无须看守;大大减轻工作强度,提高工作效率。全在线电池组充放电的连接图如图5所示。
        
   综上所述三种电池组的容量试验方法,对柴油发电机组进行检查,确保容量实验时市电停电,柴油发电机组供电正常。同时针对各直流供电系统的负载情况,确定电池组的放电倍率和单体电池的终止端电压,举例说明(如表4所示,以1000Ah蓄电池为例)。
　　
　　符合1h率、3h率、5h率或10h率放电,1h率放电电流为0.55C10、3h率放电电流为0.25C10、5h率放电电流为0.168C10、10h率放电电流为0.10C10,目前用智能负载按10h率进行蓄电池放电容量试验,电池组的能量完全释放给负载,节约电能。
　　
　　12 VRLA浮充电压和充电限流的设定
　　
　　蓄电池目前多采用在线浮充方式运行,在线蓄电池的浮充电压必须保持恒定电压,在该恒定电压工作下,充放电量应该足以补偿蓄电池由于本身自放电而损失的电量及氧循环的需要,保证短时间内使放电的蓄电池充足所需电量,使蓄电池在浮充情况下长期处于充足电状态,该浮充电压的设定值即满足用电设备的供电电压的要求,又满足蓄电池浮充电压需要,也使蓄电池因过充电所造成的损坏程度最低,所以必须设定好开关电源的充电限流数值和开关电源模块个数,达到浮充限流安全系数,以确保蓄电池运行在最佳状态下,延长蓄电池使用年限,节约维护投资成本。通信基站开关电源参数设置表如表5所示。
　　
　　具体操作方法:某枢纽楼的电源机房蓄电池的浮充限流设置,枢纽楼为有人值守机房,两路市电引入,一台柴油发电机组为备有电源,事故停电极少。直流供电系统负载电流为480A,蓄电池2000Ah两组,开关整流模块100A的14块,环境温度保持在23～25℃之间。由于市电停电后,可以在15min内起动油机发电,为了使开关电源工作在最佳效率状态,同时为了节约电能,对开关电源监控模块充电限流设置为0.1C10,即每组蓄电池充电电流为200A,开关整流模块N+1配置开启10块,使每块工作在额定功率50%左右,同时使开关电源工作在最佳的节能状态。
　　
　　13 VRLA的运行维护
　　
　　(1)蓄电池的运行环境要求
　　
　　蓄电池运行环境要求:安装蓄电池的机房应配有通风换气装置,温度不宜超过28℃,建议环境温度保持在10～25℃之间。避免阳光对电池直射,朝阳窗户应作遮阳处理。确保电池组之间预留足够的维护空间。
　　
　　(2)蓄电池使用的注意事项
　　
　　不同规格、型号和使用寿命不同的蓄电池禁止在同一直流供电系统中使用,新旧程度不同的蓄电池不应在同一直流供电系统中混用。如具备动力及环境集中监控系统,应通过动力及环境集中监控系统对电池组的总电压、电流、电池单体电压及温度进行监测,并定期对蓄电池组进行检测。通过电池监测装置了解电池充放电曲线及性能,发现故障及时处理。
　　
　　(3)蓄电池经常检查的项目
　　
　　蓄电池应经常检查极柱、连接条是否清洁;有否损伤、变形或腐蚀现象;连接处有无松动,电池极柱处有否爬酸、漏液;安全阀周围是否有酸雾、酸液溢出;电池壳体有无损伤、渗漏和变形,电池及连接处温升有否异常。根据厂家提供的技术参数和现场环境条件,检查电池组及单体均、浮充电压是否满足要求,浮充电流是否稳定在正常范围。检测电池组的充电限流值设置是否正确。检测电池组的低压告警、高压告警设置是否正确。如直流供电系统中设有电池组脱离负载装置,应检测电池组脱离电压设置是否准确。
　　
　　(4)蓄电池均衡充电的注意事项
　　
　　①蓄电池的均衡充电:一般情况下,密封蓄电池组遇有下列情况之一时,应进行均衡充,均衡充电电流不得大0.2C10:浮充电压有两只以上低于2.18V/只,搁置不用时间超过三个月。放电深度超过额定容量的20%。如有特殊技术要求的,按厂家产品技术说明书要求为准,不能随意进行均衡充电,均衡充电时电压设定值不能高于通信设备电压上限值。一般开关电源均衡充电电压设定55～56.4V为最佳。
　　
　　②蓄电池充电终止的判据,达到下述三个条件之一者,可视为充电终止:充电量不小于放出电量的1.2倍;充电后期充电电流小于0.01C10;充电后期,充电电流连续3小时不变化。
　　
　　(5)蓄电池浮充运行标准
　　
　　蓄电池平时处于浮充状态,蓄电池的浮充电压严格按照厂家说明书要求设置。一般蓄电池的浮充电压为2.23～2.25V(25℃,每2V单体),温度补偿U=Ua(25℃)+(25-t)*0.003(t为环境温度)。浮充是全组各电池端电压的最大差值不大于100mV。每月测量蓄电池浮充电压、浮充电流和单体电池的端电压。如果厂家技术说明书有特出的说明,以说明书为准。
　　
　　作者简介
　　
　　武亚波,联通集团廊坊市分公司望楼维护中心电源主管,高级工程师,《UPS应用》杂志编委。
　　
　　编辑：Harris