【文章內(nèi)容簡介】 板柵中跌入槽內(nèi)，極板有效面積因而減少，電池容量相應(yīng)減低，從而說明電池的壽命與充放電循環(huán)周期有關(guān)。b. 硫化與壽命的關(guān)系由于電池放電后不及時充電，使一部分有效物質(zhì)不能用一般充電方法使其還原，而形成硬化的硫酸鉛（硫化），減少了電池的容量，當(dāng)硫化達(dá)到一定程度時，電池壽命也就告終?？傊?，如果維護(hù)工作正常，電池的壽命主要決定于充放電循環(huán)周期。（2）浮充制浮充制是指整流器與蓄電池并聯(lián)供電與負(fù)載，如圖25所示當(dāng)交流電正常供應(yīng)時，負(fù)載電流由交流電經(jīng)整流后直接供電于負(fù)載，蓄電池處于微電流（補充其自放電所耗電能）充電狀態(tài)；當(dāng)交流停供時才由蓄電池單獨供電于負(fù)載，故蓄電池經(jīng)常處于充足狀態(tài)，大大減少了充放電循環(huán)周期，延長了電池壽命。（3）低壓恒壓充電技術(shù)所謂低壓恒壓充電，即過去傳統(tǒng)的恒壓充電法，但其不同點是。它的主要優(yōu)點是因充電電壓恒定不變，充電電流隨著電池反電勢上升而下降，故到充電終期電流非常小，因而被分解的氫氧氣體和酸霧較少，節(jié)省蒸餾水和電能，減少維護(hù)工作量，改善了工作環(huán)境。目前國內(nèi)外所指的低壓恒壓充電，實際上是低壓恒壓浮充電，所以可以帶負(fù)載在線充電。關(guān)于低壓恒壓充電端電壓的選擇，各國并不一樣，見表22。各國交換機(jī)電源的浮充及充電電壓表22國家法國美國日本英國德國澳大利亞瑞典比利時浮充（V/只）～～均充（V/只）（4）關(guān)于浮充電壓的選擇蓄電池浮充電壓的選擇是對電池維護(hù)得好壞的關(guān)鍵。如果選擇得太高，會使浮充電流太大，不僅增加能耗，對于密封電池來說，還會因劇烈分解出氫氧氣體而使電池爆炸。如果選擇太低，則會使電池經(jīng)常充電不足而導(dǎo)致電池加速報廢。圖212中，是蓄電池的浮充電壓，由整流器穩(wěn)壓方式提供（穩(wěn)壓精度必須達(dá)到1%）；為蓄電池充電電流，主要是補充蓄電池的自放電；由于蓄電池處于浮充（充足）狀態(tài)，和基本不變，對于開口型電池，因電解液由各使用單位自行配制，故充電開始有所差異。對于閥控式密封鉛酸蓄電池，出廠時已成定值，為此 式中，為蓄電池組額定容量；6％為電池一晝夜自放電占額定容量的百分比，則由此可見，浮充電壓應(yīng)按電池的容量，質(zhì)量（自放電的多少）而定，而不應(yīng)千篇一律，照抄國外或沿用老資料，特別是閥控式密封鉛酸蓄電池起自放電很小，故可降低浮充電壓。對于閥控式鉛酸密封蓄電池，因電解液，隔離極板均由廠家出廠時密封為定值，故應(yīng)增加一個自放電的指標(biāo)。四．鉛酸蓄電池的放電鉛酸蓄電池的放電方法有兩種，一是對負(fù)荷實際供電。供電時間，供電電流都隨負(fù)荷變化而變化，二是人工負(fù)荷法。這種放電往往是用來檢驗電池特性而使用的，通常以恒流方式進(jìn)行。人工負(fù)荷放電的方法常見的有：電阻法、水阻法、放電機(jī)放電法。不管負(fù)荷放電，或人工放電，都不能過放電，過量的放電，對電池質(zhì)量影響很大。放電終了的判定，可以從下面幾點為指標(biāo)：1．輸出的容量相當(dāng)于該電池在這種放電小時率的保證容量。2．電壓已達(dá)到相當(dāng)于這種放電小時率的規(guī)定值，即終了電壓值。3．固定型鉛酸蓄電池，放電終了電壓比重，（15℃）。放電后期，端電壓測量應(yīng)改為數(shù)分鐘一次，以防止電池過放電。第四節(jié) 現(xiàn)代儲能設(shè)備一．閥控式密封鉛酸蓄電池閥控式鉛酸蓄電池（VRLA）是70年代末國外首先研制生產(chǎn)的一種新型的蓄電池，目前在國外應(yīng)用較廣泛。VRLA主要有吸附式（AGM）和膠體式（GEL）兩種類型。與普通的鉛酸蓄電池比較，VRLA具有很多優(yōu)點，例如：體積小，占用機(jī)房面積小；無可流動的電液，可以倒置，運輸和安裝方便；使用中不產(chǎn)生酸霧，氣體，可以安裝于通信機(jī)房；運行中無需維護(hù)?？梢赃h(yuǎn)距離監(jiān)視蓄電池運行狀態(tài)等等。因此，VRLA一投放市場就深受用戶歡迎，其使用量逐年增加。據(jù)美國GNB公司報道，目前VRLA 每年銷量占蓄電池總銷量的60%。傳統(tǒng)的開口型電池，平時由于水的蒸發(fā)和充電終期的分解，需要經(jīng)常補充蒸餾水。此外在充電終期，氫氧從負(fù)正極板冒出時將稀硫酸帶出形成酸霧，污染環(huán)境，必須及時沖洗。這就給維護(hù)人員帶來很大的工作量。閥控式密封鉛酸蓄電池的正負(fù)極板與電解液和一般鉛酸電池一樣，但其具有如下特點1．密封程度高，電解液呈凝膠狀或被吸收在高孔率的隔離板內(nèi)，不象開口型電池中的電解液那樣可以自由流動，所以閥控式密封鉛酸蓄電池可以橫放。2．極板柵采用少銻或無銻鋁合金，自放電小。3．正、負(fù)極板全被隔離板包圍，有效物質(zhì)不易脫落，使用壽命長。4．由密封好，水分不易蒸發(fā)，加之采用陰極吸收法抑制氣體產(chǎn)生，利用負(fù)極容量相對于正極容量過剩來吸收氧氣，而氫氣發(fā)生量也甚微，故毋需增添蒸餾水。由于閥控式密封鉛酸蓄電池具有以上特點，大大減少了工作人員對電池的維護(hù)工作量，故也被稱之為“免維護(hù)蓄電池”。但是，近幾年人們逐漸發(fā)現(xiàn)VRLA的一些嚴(yán)重缺點，其中最突出的問題是使用壽命 達(dá)不到廣告壽命時間 。據(jù)國外專家分析，影響VRLA 壽命的主要原因是①正極板腐蝕，廠家一般按正極板腐蝕的速度估算VRLA 壽命，但實際腐蝕速度比設(shè)計速度快。②水分損失：按照VRLA 設(shè)計理論，VRLA不會有水分損耗，但實際上由安全閥開啟時少量水分溢出，水蒸汽可以通過蓄電池殼體滲透溢出，正極板在腐蝕反應(yīng)中也消耗水分，因此在目前的技術(shù)水平上，VRLA 電池水分損失是不可避免的，而水分損失后又無法補充，VRLA 壽命問題已引起廣大用戶和有關(guān)廠家的關(guān)注，許多廠家致力于VRLA改進(jìn)設(shè)計研究，采取了相應(yīng)的措施，并宣布20年的壽命是可以達(dá)到的。但不少用戶對VRLA 的信任度減弱。據(jù)國外有關(guān)人士預(yù)測，今后五年內(nèi)VRLA的使用量必將減少，但很少有用戶愿意再繼續(xù)使用普通的鉛酸蓄電池。我國電信部門使用VRLA 的時間不長，但近年來使用突增。我們認(rèn)為，使用VRLA 要避免盲目性，對VRLA潛在的某些缺點要有足夠的認(rèn)識，做到心中有數(shù)，理智地應(yīng)用VRLA，尤其要重視VRLA 的壽命問題，要充分考慮由于上述壽命問題引起的VRLA 有效容量降低的因素，選擇蓄電池要留有一定富裕量，以確保供電安全可靠。二．太陽能電池利用太陽能作光源的電池，稱為太陽能電池（光電池）。太陽輻射的大部分是光能。這種光能可以用光電轉(zhuǎn)換器變成電能。光電轉(zhuǎn)換器有二種：一種叫做伽伐尼電池，即光化學(xué)電池，這種電池目前正在研究中，它可以同時解決能量轉(zhuǎn)換和儲存兩個問題；另外一種是光生伏打電池簡稱太陽電池。太陽電池最初用于人造衛(wèi)星，宇宙飛船，星際站，天空實驗室以及軍事通訊等裝置的電源。隨著太陽電池成本逐漸降低，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，目前已用于收音機(jī)，電視機(jī)，無線電收發(fā)報機(jī)，電視差轉(zhuǎn)機(jī)，氣象觀測，通訊中斷裝置以及航標(biāo)燈、鐵路信號燈等方面。太陽電池的材料有硅、硫化鎘、砷化錫、碲化鎘等。其中硅太陽能電池已作為人造衛(wèi)星的主要能源。硅太陽能電池的生產(chǎn)技術(shù)較為成熟，光電轉(zhuǎn)換效率較高，是太陽能電池中生產(chǎn)量最大的一種。（一）硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)和工作原理硅太陽能電池是Ｐ―Ｎ結(jié)型半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)如圖２－６。Ｐ－Ｎ結(jié)位于與受光表面平行的平面內(nèi)，Ｐ－Ｎ結(jié)越薄，復(fù)合損失越小。為了提高太陽能電池的效率，上電極（負(fù)極）采用柵狀結(jié)構(gòu)，以縮短載流子經(jīng)過Ｎ層的距離，減少Ｎ層電阻。另外，在受光面上，還蒸發(fā)或濺射了一層很薄的天藍(lán)色一氧化硅膜。該膜具有反射作用，因此通常稱為減反射膜。此外，一氧化硅膜還能增加光的透射率，所以有稱為增透射膜。增透射膜能使電池對有效入射光的吸率達(dá)９０％以上，使太陽電池的短路電流以增加２５％～３０％。眾所周知，Ｐ－Ｎ結(jié)在光照射會產(chǎn)生電動勢，這種效應(yīng)叫做光生伏特效應(yīng)。硅太陽能電池就是根據(jù)這一效應(yīng)制成的，如圖２－７所示。當(dāng)PN結(jié)處于平衡狀態(tài)時，在PN結(jié)處有一個耗盡層（又叫空間電荷區(qū)），其中存在勢壘電場，該電場的方向由N區(qū)指向P區(qū)。當(dāng)陽光射到PN結(jié)區(qū)時，硅原子受光激發(fā)正電子——空穴對，在勢壘電場的作用下，空穴流向P型區(qū)，電子流向N型區(qū)，因此N區(qū)有過剩的電子，P區(qū)有過剩的空穴，結(jié)果PN結(jié)附近形成與勢壘電場方向相反的光生電支勢。光生電動勢的一部分抵消了勢壘電場，另一部分使P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，因P區(qū)與N區(qū)產(chǎn)生伏特電動勢當(dāng)外電路開路時，光生伏特電勢 即為光照時的短路電壓；當(dāng)外電路短路時，太陽能電池就會產(chǎn)生與入射光強成正比的短路電流。（二）太陽能電池供電系統(tǒng)根據(jù)負(fù)載不同，太陽能電池供電系統(tǒng)可分為直流、交流、直交混合供電系統(tǒng)三種。1．太陽能電池直流供電系統(tǒng)太陽能電池直流供電系統(tǒng)由太陽能電池陣列、配電盤、儲能裝置和負(fù)載組成，如圖28所示。第五節(jié) 蓄電池的維護(hù)一．蓄電池室的要求閥控式密封蓄電池（以下簡稱密封電池）宜放置在有空調(diào)的機(jī)房（房間有定期通風(fēng)裝置），機(jī)房溫度不宜超過30℃，可不專設(shè)電池室。以下的要求是對防酸隔爆鉛酸蓄電池（以下簡稱防酸式電池）室而提出的1．室內(nèi)同風(fēng)良好，應(yīng)有通風(fēng)換氣裝置。2．室內(nèi)應(yīng)有足夠的照明。照明應(yīng)采用密封防爆燈具，開關(guān)設(shè)在室外。室內(nèi)地面，墻壁，天花板，門窗，通風(fēng)設(shè)備等均應(yīng)做防酸處理。3．臨街窗戶應(yīng)有安全保護(hù)設(shè)施。4．室內(nèi)應(yīng)有上、下水設(shè)施和儲酸間。5．防酸是電池的室內(nèi)溫度應(yīng)保持在5~35℃，電池應(yīng)避免受到陽光直射。二．蓄電池的一般維護(hù)（一）每組至少選2只標(biāo)示電池，作為了解全組工作情況的參考。（二）防酸式電池需經(jīng)常檢查的項目如下：1．端電壓，電解液的密度和溫度。2．極板有無彎曲、斷離、短路損壞、脫粉、硫化。3．電池槽有無滲漏，液面是否在規(guī)定的高度。4．連接處有無松動，腐蝕現(xiàn)象。5．電池架及防震架防酸漆有無脫落。如具備電源集中監(jiān)控系統(tǒng)，應(yīng)通過電源集中監(jiān)控系統(tǒng)對電池組的總電壓，電流，標(biāo)示電池的單體電壓，溫度進(jìn)行監(jiān)測，并定期對蓄電池組進(jìn)行檢測。通過電池監(jiān)測裝置了解電池充放電曲線及性能，發(fā)生故障及時處理。（三）密封電池需經(jīng)常檢查的項目如下：1．端電壓。2．連接處有無松動、腐蝕現(xiàn)象。3．電池殼體有無滲漏和變形。4．極柱、安全閥周圍是否有酸霧酸液逸出。如具備電源集中控制系統(tǒng)，應(yīng)通過電源集中監(jiān)控系統(tǒng)對電池組的總電壓，電流，標(biāo)示電池的單體電壓，溫度進(jìn)行監(jiān)控，并定期對蓄電池組進(jìn)行檢測。通過電池檢測儀了解電池充放電曲線及性能，發(fā)現(xiàn)故障及時處理。（四）防酸式電池和密封電池禁止混合使用在一個供電系統(tǒng)中，不同規(guī)格的電池禁止在同一直流供電系統(tǒng)中使用；不同年限的電池不宜在同一直流供電系統(tǒng)中使用。（五）密封電池和防酸式電池不宜安放在同一房間內(nèi)。（六）防酸式電池的液面應(yīng)高出極板上緣10~20mm，有液面上，下限刻度的應(yīng)保持在上，下先限之間，當(dāng)?shù)陀谏厦嬉髴?yīng)及時補加蒸餾水，并進(jìn)行充電。（七）防酸隔爆帽一年至少清洗一次，保持透氣良好，有破裂的應(yīng)及時更換。防酸隔爆帽和膠塞必須擰緊，避免漏氣。（八）電解液應(yīng)符合規(guī)定要求，使用的硫酸和蒸餾水必須經(jīng)過化驗檢查，其標(biāo)準(zhǔn)見附錄3，4。（九）調(diào)配電解液時應(yīng)將硫酸徐徐注入蒸餾水內(nèi)，同時用玻璃棒攪拌。嚴(yán)禁將水注入濃硫酸內(nèi)。（十）各類電解液密度的范圍：防酸式電池：~（25℃）啟動式鉛酸蓄電池：~（25℃）不同密度的電解液，硫酸和蒸餾水的配合比例見附錄五。三．蓄電池的充放電（一）防酸式電池在使用前必須進(jìn)行初充電 ，初充電應(yīng)采用兩充一放，宜采用低壓恒壓充電方法。1．初充電程序如下：（1）灌注的電解液密度應(yīng)低于規(guī)定值 ~；（2）灌注的電解液其溫度應(yīng)低于35℃，液面符合規(guī)定要求；（3）靜置，是硫酸滲透到極板有效物質(zhì)內(nèi)部，當(dāng)電解液溫度下降到35 ℃以下時進(jìn)行充電，時間不應(yīng)超過24小時；（4）初始可采用恒流充電，~，轉(zhuǎn)入恒壓充電，直至終止；（5）全部 初充電時間為96~120h，充入的電量約為額定容量的兩倍；（6）每小時記錄電流和總電壓一次。每2h記錄標(biāo)示電池端電壓、密度、溫度一次。每4h記錄全組各電池端壓、密度、溫度一次。充電終止前要全面測量一次。（7）。2．充電過程中應(yīng)保持電解液溫度不超過40℃，當(dāng)電解液溫度達(dá)到40℃ ，應(yīng)采取降溫措施。3．初充電后，應(yīng)做一次容量實驗，第一次放電應(yīng)能放出額定容量的80%。（二）密封電池在使用前不需要進(jìn)行初充電，但應(yīng)進(jìn)行補充充電。補充充電應(yīng)采用恒壓限流充電方法，充電電壓應(yīng)按說明書規(guī)定進(jìn)行。一般情況下補充充電的電壓和充電時間如下： 單體電池電壓（ V） 充電時間（h） 24 12以上充電時間適用于環(huán)境溫度25℃，如環(huán)境溫度降低則充電時間應(yīng)延長；如環(huán)境溫度升高則充電時間可縮短。（三）蓄電池的充電：1．防酸式電池組遇有下列情況之一時應(yīng)進(jìn)行充電：（1）出現(xiàn)兩只以上落后電池。（2）放出20%以上額定容量。（3）擱置不用時間超過一個月。（4）全浮充運行達(dá)三個月。（5）補充蒸餾水后。2．密封電池組遇有下列情況之一應(yīng)進(jìn)行充電：（1）。（2）擱置不用時間超過三個月。（四）蓄電池充電終止的判斷依據(jù)：1．。2．防酸式電池不同電解液溫度和充電電壓的充電終期電流應(yīng)不大于下表數(shù)值并維持3h不變。充電電壓（V/只）充電終期電流（mA/AH）10℃15℃20℃25℃30℃35℃40℃7111120320362355（五）蓄電池的放電：1．每年應(yīng)以實際負(fù)荷做一次核對性放電實驗，放出額定容量的30~40%。2．每三年應(yīng)做一次容量實驗。使用六年后宜每年一次/3．蓄電池放電期間，每小時應(yīng)測量一次端電壓，放電電流；防酸式電池應(yīng)每小時測量一次標(biāo)示電池的密度，放電停止前全測一次。四．蓄電池的浮充運行（一）全浮充制供電方式：1．蓄電池平時均處于浮充狀態(tài)。2．蓄電池的浮充電壓（25℃）。有人值守局、站： V /只或按說明書要求。無人值守局、站：。密封電池按說明書規(guī)定。3．，電解液的密度和溫度。（二）維護(hù)周期表周期項目防酸