在直流供電系統中,后備蓄電池組是整個通信供電系統的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。

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*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*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 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。

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VRLA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。