理士蓄電池的三種運(yùn)行方式
北京金業(yè)順達(dá)科技有限公司
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1．全充全放制。即風(fēng)機(jī)集中安裝，集中充電，電瓶分散到戶，每戶兩塊理士蓄電池輪換使用。
風(fēng)力發(fā)電是受風(fēng)制約的，尤其是對小型風(fēng)機(jī)更為明顯。在村內(nèi)風(fēng)小，風(fēng)機(jī)必須集中安裝在村外，架線又有困難的農(nóng)村、浩特，適合采取這種方式。風(fēng)機(jī)可以架設(shè)在風(fēng)能較佳的場地上，得以充分利用風(fēng)能。電瓶輪換使用能保證滿充滿放。缺點(diǎn)是：
①所需電瓶較多，增大投資和電度成本。
②電瓶使用效率較低（約40％左右）。
③電池的充放電輪換頻繁，使用壽命較短。
④經(jīng)常來回搬運(yùn)電瓶給用戶造成麻煩，且容易碰壞電瓶；搬運(yùn)不慎，電解液容易外漏，會造成電瓶缺液或燒壞衣服。
2．半浮充電運(yùn)行方式。就是風(fēng)機(jī)（直流發(fā)電）和電瓶并聯(lián)供電的工作方式。不用電時（白天），由風(fēng)機(jī)發(fā)電向蓄電瓶充電；無風(fēng)時，由蓄電池向負(fù)載供電；有風(fēng)時，由風(fēng)機(jī)發(fā)電浮充蓄電瓶并供電。這種方式多用于單機(jī)1～3戶使用，配置的莓電瓶容量較少，投資也相應(yīng)減少。采用半浮充制蓄電池的壽命一般此全充全放制長些，蓄電池的使用效率約50％左右。
3．全浮充制。把電瓶集中安裝在充電間，將電池組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)并接在負(fù)載回路上，使電池常期處于小電流充電中。風(fēng)機(jī)在向負(fù)載供電時，風(fēng)速波動引起的電壓波動，通過蓄電池組起到了穩(wěn)定作用，保證了正常供電。這種運(yùn)行方式電池使用壽命比以上兩種方式都長，而且所需的蓄電池容量大為減少，電能效率提高，簡化了電池維護(hù)，整個供電設(shè)備效率可達(dá)到60—70％。察右后旗韓勿拉風(fēng)力發(fā)電站就是采用這種方式進(jìn)行工作的。
理士蓄電池特點(diǎn)：
（1）使用壽命長
高強(qiáng)度緊裝配工藝，提高電池裝配緊度，防止活物質(zhì)脫落，提高電池使用壽命。
低酸比重電液，提高電池充電接受能力，增強(qiáng)電池深放電循環(huán)能力。
增多酸量設(shè)計(jì)，確保電池不會因電解液枯竭縮短電池使用壽命。
因此GFM系列蓄電池的正常浮充設(shè)計(jì)壽命可達(dá)15年以上(25℃)
（2）高倍率放電性能優(yōu)良
高強(qiáng)度緊裝配工藝，電池內(nèi)阻極小，大電流放電特性優(yōu)良，比一般電池提高20[%]以上。
（3） 自放電低
高純度原料和特殊造工藝，自放電很小，室溫儲存半年以上也可無需補(bǔ)電。
（4）維護(hù)簡單
特殊氧氣吸收循環(huán)設(shè)計(jì)，克服了電池在充電過程中電解失水的現(xiàn)象，在使用過程中電解液水份含量幾乎沒有變化，因此電池在使用過程中完全無需補(bǔ)水，維護(hù)簡單。
（5）安全性高
電池內(nèi)部裝有特制安全閥，能有效隔離外部火花，不會引起電池內(nèi)部發(fā)生爆炸。
（6） 安裝簡捷
電池立式、側(cè)臥、疊層安裝均可，安裝時占地面積小，靈活方便。
（7） 潔凈環(huán)保
電池使用時不會產(chǎn)生酸霧，對周圍環(huán)境和配套設(shè)計(jì)無腐蝕，可直接將電池安裝在辦公室或配套設(shè)備房內(nèi)，無需作防腐處理。
理士蓄電池的充放電特性
蓄電池具有自放電效應(yīng)。從生產(chǎn)制造車間到用戶使用，大約要延誤數(shù)月的時間。以PA-NASONIC蓄電池為例，在30℃的環(huán)境溫度下貯藏8個月，蓄電池的殘存容量僅為出廠時的一半，因此對于新購買的與UPS配套的蓄電池，一般要進(jìn)行一次較長時間的充電，這叫做初充電。蓄電池的初充電電流大小應(yīng)按0.1C來充電，蓄電池在放電終了后可進(jìn)行再充電，這叫正常充電。目前在UPS中普遍采用兩種充電方式:浮充和脈充。所謂浮充電是指整流器的輸出與蓄電池并聯(lián)工作，并同時向負(fù)載供電，實(shí)際上此時整流器提供的電流分兩路，一路送給負(fù)載，另一路送給蓄電池，以補(bǔ)充蓄電池自身內(nèi)部損耗，浮充充電工作方式接線簡單，對改善UPS輸出瞬態(tài)響應(yīng)特性有好處。脈沖充電的特點(diǎn)是充電電流隨蓄電池容量而變化，用這種方式充電，可以縮短充電時間。
1.充電電壓
由于UPS蓄電池屬于備用工作方式，市電正常情況下處于充電狀態(tài)，只有停電時才會放電。為延長蓄電池的使用壽命，UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制，蓄電池充滿后即轉(zhuǎn)為浮充狀態(tài)。
對于端電壓為12V的蓄電池，正常的浮充電壓在13.5~13.8V之間。浮充電壓過低，蓄電池充不滿，浮充電壓過高，會造成過電壓充電。當(dāng)浮充電壓超過14V時，即認(rèn)為是過電壓充電。嚴(yán)禁對蓄電池組過電壓充電，因?yàn)檫^電壓充電會造成蓄電池中的電解液所含的水被電解成氫和氧而逸出，使電解液濃度增大，導(dǎo)致蓄電池壽命縮短，甚至損壞。
2.充電電流
蓄電池充電電流一般以C來表示，C的實(shí)際值與蓄電池容量有關(guān)。舉例來講，如果是100Ah的蓄電池:C為100A。松下鉛酸免維護(hù)蓄電池的最佳充電電流為0.1C左右，充電電流決不能大于0.3C。充電電流過大或過小都會影響蓄電池的使用壽命。
理想的充電電流應(yīng)采用分階段定流充電方式，即在充電初期采用較大的電流，充電一定時間后，改為較小的電流，至充電末期改用更小的電流。充電電流的設(shè)計(jì)一般為0.1C，當(dāng)充電電流超過0.3C時可認(rèn)為是過電流充電。避免用快速充電器充電，否則會使蓄電池處于“瞬時過電流充電”和“瞬時過電壓充電”狀態(tài)，造成蓄電池可供使用電量下降甚至損壞蓄電池。過電流充電會導(dǎo)致蓄電池極板彎曲，活性物質(zhì)脫落，造成蓄電池供電容量下降，嚴(yán)重時會損壞蓄電池。
3.充電方式
鉛酸蓄電池放電產(chǎn)物是硫酸鉛，若不及時轉(zhuǎn)化掉，會使蓄電池處于充電不足狀態(tài)，從而降低蓄電池放電容量和縮短蓄電池使用壽命。因此，必須使蓄電池組處于充足電狀態(tài)。對不同情況，可分浮充和均充。
(1)浮充充電。在線式蓄電池組是長期并聯(lián)在充電器和負(fù)載線路上，作為后備電源的工作方式。一般情況下，都采用浮充充電，單體蓄電池電壓控制在2.25V(相對于2V蓄電池)，并定期觀察、記錄浮充電壓變化。如果單體蓄電池電壓偏低，說明蓄電池充電不足，容量不夠，應(yīng)注意跟蹤。
(2)均衡充電。所謂均衡充電是把每個蓄電池單元并聯(lián)起來，用統(tǒng)一的充電電壓進(jìn)行充電。如果蓄電池組在浮充過程中存在落后蓄電池(單體電壓低于2.20V，相對于2V蓄電池)，或浮充3個月后，宜進(jìn)行均充過程，其單體蓄電池控制在2.35V，充6~8h(注意，一次均充時間不宜太長)，然后調(diào)回到浮充電壓值，再觀察落后蓄電池電壓變化，如電壓仍未到位，相隔兩周后再均充一次。一般情況下，新的蓄電池組經(jīng)過6個月浮充、均充后，其電壓會趨于一致。均衡充電電流一般選0.3C或略小于0.3C。額定電壓為12V的蓄電池，均衡充電電壓一般選14.5V。
當(dāng)UPS的蓄電池在使用中遇到下述情況之一時，要想恢復(fù)蓄電池的可充放電特性，應(yīng)采用均衡充電的辦法來解決。
1)過量放電使得蓄電池的端電壓低于蓄電池所允許的放電終了電壓。對12V的M型鉛酸蓄電池而言，其放電終了電壓為10.5V左右。
2)UPS蓄電池組中，各蓄電池單元之間的端電壓差別超過1V左右。
3)長時間放置不用，超過靜態(tài)存儲時間的蓄電池。常溫環(huán)境，一般UPS蓄電池的靜態(tài)存儲時間為9個月。當(dāng)溫度為31~40℃時，靜態(tài)存儲時間為5個月(包括新購蓄電池)。
4)重新更換了電解液的蓄電池。
5)放電后末能及時充電的蓄電池。
6)長期工作于浮充狀態(tài)(即UPS長期工作于市電狀態(tài))并超過靜態(tài)存儲時間。
7)不慎放電，將蓄電池端電壓放至低于終止電壓。
對于NP6-12型密封式鉛酸蓄電池，其均衡充電電壓為14V左右，最大允許的均衡充電電流小于0.28C；對于LCL12V24P型密封式鉛酸蓄電池，其均衡充電電壓為14V左右最大允許的均衡充電電流小于8A。
(8)溫度補(bǔ)償。雖然蓄電池的工作溫度范圍很寬，可在-15~+45℃范圍內(nèi)運(yùn)行，但是蓄電池運(yùn)行最佳環(huán)境溫度為25℃左右，如果環(huán)境溫度變化較大，需用溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償(-3mV/℃)。
(9充電操作。蓄電池的初充電電流大小一般按說明書中的規(guī)定值，或按額定容量1/10的電流來進(jìn)行。使用中正常充電時，最好采用分級定流充電方式，即在充電初期用較大電流，充電一定時間后，改用較小電流，至于充電后期，改用更小電流。這種充電方法的充電效率較高，它所需充電時間較短，充電效果也好，對延長蓄電池壽命有利。有的新型智UPS采用定期自動監(jiān)測及循環(huán)充電的方式進(jìn)行對蓄電池充電，以延長蓄電池壽命。
(10)治療性充放電。對于蓄電池治療性充放電過程，從放電容量和蓄電池電壓值判斷每只蓄電池的“健康情況”，因?yàn)椴煌烹娙萘窟^程中每只蓄電池的電壓變化就代表了該蓄電池"健康"狀況，如有不合格的蓄電池，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。
有些UPS蓄電池欠電壓是由于UPS逆變器末級驅(qū)動電路損壞，造成蓄電池放電所致。若在修好電路故障后，應(yīng)及時將蓄電池接入原電路充電，仍然會使蓄電池復(fù)好如初。問題在于欠電壓的蓄電池?zé)o法使UPS啟動成功。此時，可用如下辦法解決:
1)先用好的蓄電池將UPS啟動到市電狀態(tài)后，再撤掉好蓄電池?fù)Q上待充電的欠電壓蓄電池。在調(diào)換蓄電池時，要求UPS空載運(yùn)行。一般UPS迸入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉蓄電池不會影響市電供電狀態(tài)。給欠電壓的蓄電池充電過程中，應(yīng)注意觀察蓄電池的充電電流。
2)將欠電壓的蓄電池先充電到10.5V(相對于12V蓄電池)以上，便可使UPS成功啟動。
4.放電要求
蓄電池實(shí)際放出的容量與放電電流有關(guān)，放電電流越大，蓄電池的效率越低。例如，12V/24Ah的蓄電池當(dāng)放電電流為0.4C時，放電至終止電壓的時間是1小時50分，實(shí)際輸出容量17.6Ah，效率為73.3[%]。當(dāng)放電電流為7C時，放電至終止電壓的時間僅為20s，實(shí)際輸出容量0.93Ah，效率為3.9[%]。所以應(yīng)避免大電流放電，以提高蓄電池的效率。一般電路設(shè)計(jì)和用戶選擇負(fù)載時，都要保護(hù)UPS蓄電池逆變放電電流不超過2C。
放電深度對蓄電池使用壽命的影響也非常大，蓄電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少。雖然UPS郡有蓄電池低電壓保護(hù)功能，一般單節(jié)蓄電池放電至10.5V(相對于12V蓄電池)左右時，UPS就會自動關(guān)機(jī)，但是如果UPS處于輕載放電或空載放電的情況下，盡管小電流放電能提高蓄電池的效率，但是當(dāng)用極小電流(小于0.05C)長時間放電時，將導(dǎo)致蓄電池實(shí)際放出容量超過其額定容量，從而造成蓄電池嚴(yán)重的深度放電。當(dāng)蓄電池放電深度為100[%]時，蓄電池實(shí)際使用壽命約為200~250次充放電循環(huán)；放電深度為50[%]時，約為500~600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS時，既要避免重載過電流放電，又要避免長時間輕載放電造成蓄電池深度放電。更要避免蓄電池短路放電，否則，會嚴(yán)重?fù)p壞蓄電池的再充電能力和儲電能力，縮短使用壽命。在蓄電池的實(shí)際應(yīng)用中，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后蓄電池，經(jīng)對落后蓄電池處理后再做核對性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后蓄電池惡化為反極蓄電池。
