在數(shù)據(jù)中心和通信行業(yè)，將使用許多蓄電池。這蓄電池可作為交流不間斷電源系統(tǒng)和DC供電系統(tǒng)的備用電源，作為油機的啟動電源，作為高壓配電系統(tǒng)的DC操作控制電源。當(dāng)外部交流電源突然中斷時，蓄電池作為系統(tǒng)電源的后備保護，將繼續(xù)為負(fù)載供電，從而保證數(shù)據(jù)中心設(shè)備的正常工作。
I. 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)
蓄電池主要由正極板、負(fù)極板、電解液、隔板、電池槽和安全閥等組成。結(jié)構(gòu)如下圖1所示。
圖1 蓄電池結(jié)構(gòu)
二、鉛酸蓄電池的工作原理
“雙極硫酸鹽化理論”最能解釋鉛酸蓄電池的工作原理。當(dāng)鉛酸蓄電池放電時，其正負(fù)極的活性物質(zhì)變成硫酸鉛(PbSO4)，充電后恢復(fù)原狀，即陽極變成二氧化鉛(PbO2)，陰極變成海綿鉛(Pb)。如下圖2所示。
圖2 蓄電池工作原理
2.1蓄電池放電
電流通過外部電路從陽極流向陰極，然后通過內(nèi)部電路從陰極流向陽極。電池向外部電路輸送電流的過程稱為電池放電。圖3。
圖3 蓄電池放電
在放電過程中，兩極的活性物質(zhì)逐漸被消耗，正極二氧化鉛(PbO2)和負(fù)極鉛(Pb)的放電過程中，兩極產(chǎn)生硫酸鉛。隨著連續(xù)放電，硫酸逐漸消耗，同時產(chǎn)生水，電解液濃度逐漸降低。圖4(硫酸鉛)。
圖4 蓄電池放電過程
2.2蓄電池充電
放電后，向外部DC電源注入適當(dāng)?shù)姆聪螂娏?，利用該反向電流還原活性物質(zhì)的過程稱為充電。鉛酸蓄電池的充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆反應(yīng)。正負(fù)極板上的硫酸鉛分別變成二氧化鉛和海綿鉛。電解液中的水分子不斷消耗，硫酸分子不斷生成，電解液的密度不斷增加，如圖5所示。
圖5 蓄電池充電
三.蓄電池組件
將正極板、隔板和負(fù)極壓緊在一起后，放入電池盒內(nèi)，連接兩極，安裝蓋板和安全閥，然后注入稀硫酸，形成電池，如圖6所示。
圖6電池組件
電池在使用中，當(dāng)電池實際放電容量低于額定容量的80%時，則認(rèn)為電池失效或壽命終止。典型的失效模式有:電池失水、硫酸鹽化、柵極腐蝕、正極板腐蝕、泥漿脫落等。，這將導(dǎo)致電池容量下降或過早失效。
4.1脫水和干燥
電池充電后期有副反應(yīng)，電解水反應(yīng)導(dǎo)致氣體析出；格柵腐蝕消耗水；自放電消耗水；當(dāng)水分流失到一定程度時，內(nèi)阻增大，電池容量減小，如圖7所示。
圖7電解質(zhì)濃度導(dǎo)致容量降低。
電池失水原因:充電電壓過高；充電電流大；電池內(nèi)部溫度高；作業(yè)環(huán)境溫度高；電池密封不良(安全閥、端子、槽蓋)；外殼裂紋等。；
4.2泄漏
電池組內(nèi)有液體泄漏，如液體溢出或安全閥、極、槽蓋內(nèi)有白色晶體堆積，如圖8所示。泄漏通過外殼流向電池架和下電池，造成電池架腐蝕，甚至下電池短路，引發(fā)火災(zāi)和爆炸。
圖8電池泄漏
主要原因是:熱封和膠封技術(shù)差；安裝和搬運過程中發(fā)生碰撞，導(dǎo)致電池密封性能受損。中國電信在施工規(guī)范和維護規(guī)定中明確要求:新安裝的電池必須鋪設(shè)電池緩沖絕緣墊，電池室內(nèi)應(yīng)安裝早期煙霧報警器。
4.3硫化(負(fù)極板鹽化)
當(dāng)蓄電池經(jīng)常欠充或過放時，負(fù)極板表面附著一層白色硬硫酸鉛晶體，充電后仍不能轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì)，導(dǎo)致電池容量下降。這種現(xiàn)象簡稱為“不可逆硫酸化”或“硫化”，如圖9所示。
圖9平板硫化
硫化原因:長時間充放電后蓄電池未及時充入，部分PbSO4溶解析出結(jié)晶在板上形成硫化；電解液液面過低，使極板上部與空氣接觸，氧化后硫化；長期過放電或低電流深度放電會在極板深處的活性物質(zhì)孔隙中形成PbSO4。
4.4板腐蝕
電池極板的腐蝕導(dǎo)致電池失效。
電網(wǎng)腐蝕因素:參數(shù)設(shè)置不合理，充電電壓過高，電池過充，電網(wǎng)腐蝕速度較快。如果電池的環(huán)境溫度過高，腐蝕速度會加快。電解液密度越高，柵極腐蝕速度越快。格柵合金材料不純，或鑄造工藝不合理，格柵有氣孔。格柵厚度設(shè)計過薄，設(shè)計格柵厚度應(yīng)高于3.0 mm
4.5熱失控
電池工作環(huán)境溫度過高或充電電壓過高，未配置溫度補償功能。蓄電池內(nèi)部溫度升高，電池內(nèi)阻降低，充電電流再次增大，電池內(nèi)阻進一步降低，形成惡性循環(huán)。圖10是蓄電池機房空調(diào)長期故障引發(fā)火災(zāi)的案例。
圖10空調(diào)故障引起的電池?zé)崾Э?br/>
電池?zé)崾Э氐脑?環(huán)境溫度高；電池參數(shù)設(shè)置不合理導(dǎo)致電池過充。安全閥故障，電池內(nèi)部壓力過大。安裝電池時，中間需要一個預(yù)冷散熱通道，最小不得小于10毫米。
4.6正極板被磨掉。
污泥形成的原因:電池在充放電過程中，正極活性物質(zhì)在二氧化鉛和硫酸鉛之間轉(zhuǎn)化。正極反應(yīng)物的體積發(fā)生變化，硫酸鉛的體積是二氧化鉛的2.68倍。陰極活性物質(zhì)是一種非常堅硬的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，陰極活性物質(zhì)的體積不斷地反復(fù)收縮和膨脹，使得二氧化鉛顆粒之間的相互結(jié)合逐漸減弱，導(dǎo)致陰極活性物質(zhì)的污泥化。
影響因素:頻繁放電加速正極活性物質(zhì)的體積膨脹和收縮，導(dǎo)致電池極板快速軟化。參數(shù)設(shè)置不合理，電池過充或過放，正極活性物質(zhì)體積變化過大，活性物質(zhì)軟化速度加快，早期失效。
動詞 （verb的縮寫）閥門控制蓄電池的注意事項和使用壽命
蓄電池使用維護注意“三防一及時”:防高溫、防過放、防過充、及時充電。中國電信規(guī)定，在正常使用和維護條件下，設(shè)備的有效使用壽命應(yīng)滿足下表1的要求:
表1 VRLA電池的使用壽命
同時要求:已超過有效使用年限的蓄電池應(yīng)退出A、B類機房。對于已超過有效使用年限的設(shè)備，經(jīng)檢測評估，性能仍處于良好狀態(tài)，符合運行質(zhì)量要求，有使用價值的設(shè)備經(jīng)主管部門批準(zhǔn)，可繼續(xù)使用。但是，應(yīng)增加維護和檢查的頻率，以便及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備的劣化和變化。性能指標(biāo)達(dá)不到要求的設(shè)備應(yīng)報廢并退出網(wǎng)絡(luò)。
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