【正文】 蓄電池起著。目前應(yīng)用最多的是硅太陽電池。太陽電池宜用在日照射量大，日照時(shí)間長(zhǎng)，四周無污染源 (煙霧、粉塵 )、無腐蝕性氣體的地方。 第五章 直流供電 直流供電系統(tǒng) 第二節(jié) 交流配電屏 第四節(jié) 直流配電屏 第三節(jié) 高頻開關(guān)整流器 第一節(jié) 直流供電系統(tǒng)概述 第八節(jié) 太陽能供電系統(tǒng) 第七節(jié) 直流供電系統(tǒng)配置參考 第六節(jié) 直流 直流變換器 第五節(jié) 蓄電池 第八節(jié) 太陽能供電系統(tǒng) 第八節(jié) 太陽能供電系統(tǒng) 概述 太陽電池是指把太陽輻射直接變換為電能的器件，它適于將太陽光中波長(zhǎng)比較短的光 (波長(zhǎng) — m)變換為電能。不同廠家、不同型號(hào)、不同容量、新舊程度不一的蓄電池組不應(yīng)并聯(lián)使用。電池組電池串聯(lián)只數(shù)最少不少于下式計(jì)算的只數(shù)： ( ) 式中 ― 電池組放電時(shí)所需要的電池只數(shù)，計(jì)算結(jié)果有小數(shù)時(shí)，上進(jìn)取正數(shù)； ― 通信設(shè)備允許的最低電壓（ V）； ― 電池組到通信設(shè)備端放電回路，設(shè)備及線路的最大電壓降總和（ V）。 表 71 鉛酸蓄電池放電容 量系數(shù)（ η ） 第七節(jié) 直流供電系統(tǒng)配置參考 （ 4）每組蓄電池的串聯(lián)只數(shù)的確定。所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按 15 ℃ 考慮，無采暖設(shè)備時(shí)，按 5℃ 考慮； a ― 電池容量系數(shù)（ 1／ ℃ ），當(dāng)放電小時(shí)率大于等于 10 時(shí)，取 a＝ 。電池總?cè)萘堪凑障率接?jì)算 ( 7 .1 ) 式中 Q蓄電池容量； K— 安全系數(shù)（ ） I— 負(fù)荷電流（ A ) T— 放電時(shí)間（ h ) 第七節(jié) 直流供電系統(tǒng)配置參考 η — 放電容量系數(shù)見表 71，對(duì)于本工程選用的閥控式鉛酸蓄電池放電終止電壓按 設(shè)計(jì)，則 η 為 。若近、遠(yuǎn)期負(fù)載相差不大時(shí)，蓄電池總?cè)萘堪催h(yuǎn)期用電負(fù)荷配置。當(dāng)計(jì)算數(shù)量 n=10 時(shí)，一只備用；當(dāng) n＞ 10時(shí)，每 10只備用一只。高頻開關(guān)整流器按近期計(jì)算的總直流負(fù)荷（負(fù)荷電流及電池 10h率的均充電流）配置。若設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)配置的供電分路及技術(shù)性能指標(biāo)能滿足用電需求時(shí)，應(yīng)按廠家標(biāo)準(zhǔn)配置，否則其供電分路或相關(guān)技術(shù)性能，應(yīng)根據(jù)用電的需求向設(shè)備供應(yīng)商提出具體的技術(shù)要求。 第七節(jié) 直流供電系統(tǒng)配置參考 7． 2 直流電源設(shè)備的配置 直流供電系統(tǒng)的設(shè)備配置主要根據(jù)通信局（站）各種通信設(shè)備近、遠(yuǎn)期的直流負(fù)荷調(diào)查統(tǒng)計(jì)，來配置高頻開關(guān)整流器、蓄電池組、交直流配電屏的容量和數(shù)量。 直流電源系統(tǒng)因需考慮線路電壓降的問題，為此電源設(shè)備的安裝地點(diǎn)盡量靠近大負(fù)荷用電中心或采用分散供電方式。為保證通信設(shè)備安全可靠運(yùn)行，要求設(shè)計(jì)所配置的電源設(shè)備除滿足通信設(shè)備供電需要外，其設(shè)備必須質(zhì)量可靠、運(yùn)行性能穩(wěn)定，并應(yīng)保證一旦有其中一套直流電源設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，不影響其他重要通信負(fù)荷的供電。 (7)效率： 200W時(shí) ≥ 75％； ≥ 200W時(shí) ≥ 70％。 (5)輸出雜音電壓：衡重雜音 ≤ 2mV；寬帶雜音 ≤ 20mV(3． 4kHz30MHz)；峰值雜音 ≤ 200 mV。 (4)同型號(hào)設(shè)備應(yīng)能多臺(tái)并聯(lián)工作，并具有均分性能，其不平衡度應(yīng)≤ 177。 1％。 圖 直流 — 直流變換器模塊方框圖 第六節(jié) 直流 —— 直流變換器 直流一直流變換器的主要技術(shù)要求 (1)輸入電壓允許變動(dòng)范圍： 40～ 57V。 圖 變換器系統(tǒng)構(gòu)成方框圖 第六節(jié) 直流 —— 直流變換器 變換器模塊負(fù)責(zé)將－ 48V直流電壓轉(zhuǎn)換為－ 24V直流電壓，由功率電路和控制電路兩大部分組成。系統(tǒng)中多個(gè)直流 — 直流變換模塊并聯(lián)均分負(fù)荷運(yùn)行，將－ 48V直流電壓變換成－ 24V(或 177。常用的直流 — 直流變換設(shè)備一般是由直流 — 直流變換模塊、監(jiān)控模塊以及與之配套的用戶接口板和直流配電單元等組成的一個(gè)完整的電源系統(tǒng)。 5V(集成電路 )的工作電源，因此，需要將 48V基礎(chǔ)電源通過直流 — 直流變換器變換到相應(yīng)電壓種類的直流電源。目前通信設(shè)備的直流基礎(chǔ)電源電壓規(guī)定為－ 48V，由于在通信系統(tǒng)中仍存在－ 24V(通信設(shè)備 )及 177。一般前期恒壓值 Vl取 2． 25V／只 (25℃) 左右，后期恒壓值 V2取2． 35V／只 (25℃) 左右。 ③ 限流恒壓充電 充電前期整流器以恒流方式輸出，充電電流被限制在某一限流值，當(dāng)整流器輸出電壓升高至恒壓設(shè)定值后，轉(zhuǎn)入穩(wěn)壓浮充，使蓄電池內(nèi)電流按指數(shù)規(guī)律衰減，直至電池充足。 ① 恒流充電法 在充電過程中充電電流始終保持不變，叫做恒流充電法。 第五節(jié) 蓄電池 （ 4）正常充電 電池在供電系統(tǒng)中放電之后的充電稱為正常充電。 （ 3）補(bǔ)充充電 閥控式鉛酸蓄電池長(zhǎng)期開路存放時(shí)，電池的容量將因自放電而損失。 圖 全浮充工作方式原理圖 第五節(jié) 蓄電池 充電方法按用途可分為： 浮充充電 均衡充電 補(bǔ)充充電 正常充電 第五節(jié) 蓄電池 (1) 浮充充電 在市電正常時(shí)，浮充充電可以補(bǔ)償蓄電池池自放電引起的容量損失；在市電中斷或某種特殊場(chǎng)合，蓄電池單獨(dú)放電后，能依靠浮充很快地補(bǔ)足容量。 第五節(jié) 蓄電池 目前在通信局 (站 )直流電源系統(tǒng)中，蓄電池普遍運(yùn)行在全浮充工作方式。 充放制供電方式。 定期浮充制供電方式也稱為半浮充制供電方式。 連續(xù)浮充制供電方式也稱為全浮充制供電方式。 6V以上系列的蓄電池的折合浮充壽命不低于 6年。 (11)防爆性能 蓄電池在充電過程中遇有明火，內(nèi)部應(yīng)不引燃、不引爆。 第五節(jié) 蓄電池 (9)蓄電池端電壓的均衡性 單體蓄電池和由若干個(gè)單體組成一體的組合蓄電池，其各電池間的開路電壓最高與最低差值應(yīng)不大于 20mV（ 2V）、 50mV（ 6V）、 100mV（ 12V）；蓄電池進(jìn)入浮充狀態(tài) 24h后各蓄電池之間的端電壓差應(yīng)不大于 90mV（ 2V）、240mV（ 6V）、 480mV（ 12V）。 蓄電池均衡充電單體電壓為 ～ （ 25℃ ）。 (7)耐過充電能力 蓄電池按規(guī)定要求試驗(yàn)后，其外觀應(yīng)無明顯變形及滲液。 (5)防酸霧性能 電池在正常浮充工作過程中應(yīng)無酸霧逸出。 (3)容量保存率 蓄電池靜置 28天后其容量保存率不低于 96%。 圖 循環(huán)壽命與放電深度的關(guān)系 第五節(jié) 蓄電池 環(huán)境溫度對(duì)蓄電池壽命的影響 圖 浮充壽命與環(huán)境溫度的關(guān)系 第五節(jié) 蓄電池 指標(biāo) (1)容量 按規(guī)定的方法試驗(yàn)， 10h率容量第一次循環(huán)不低于 C10，在第三次循環(huán)應(yīng)達(dá)到 C10； 3h和 1h率的容量應(yīng)分別在第四次和五次以前達(dá)到，放電終止電壓應(yīng)符合表 2的規(guī)定。 第五節(jié) 蓄電池 放電深度對(duì)蓄電池壽命的影響 循環(huán)壽命與電池每次放電的深度有密切關(guān)系，如圖 ，放電深度為 30％時(shí)，充放電循環(huán)次數(shù)可達(dá) 1200次；放電深度為 100％時(shí)，循環(huán)壽命僅有 200次。通常，水分損失 15%，電池的容量就減小 15%。 第五節(jié) 蓄電池 充電電壓對(duì)蓄電池使壽命的影響 浮充電壓過低時(shí)，閥控電池長(zhǎng)期處于欠充電狀態(tài)，極板深處的活性物質(zhì)不能參與化學(xué)反應(yīng)，因而在活性物質(zhì)與板柵之間形成高電阻層，電池的內(nèi)阻增大，容量下降。浮充壽命是指在浮充狀態(tài)下，蓄電池能夠正常供電的時(shí)間。 第五節(jié) 蓄電池 蓄電池的壽命通常分為 循環(huán)壽命 和 浮充壽命 兩種。蓄電池尤其在高溫和長(zhǎng)久擱置不用時(shí)，其自放電更大。產(chǎn)生自放電的原因產(chǎn)要是由于電池內(nèi)部有雜質(zhì)存在。 ⑤自放電的影響 鉛蓄電池?zé)o論在工作或不工作時(shí)，其內(nèi)部都有放電現(xiàn)象，無益地消耗了能量。所以電池容量隨電液濃度的增大而提高，且近似成直線關(guān)系。 第五節(jié) 蓄電池 ④ 電液濃度的影響 容量隨硫酸電液濃度的變化而變化。因?yàn)樾‰娏鞣烹姌O化作用小，容易形成硫酸鉛結(jié)晶，充電時(shí)不易恢復(fù)成原來有效物質(zhì)，故而終止電壓規(guī)定高些。小電流放電時(shí)，終止電壓高些 。放電過程中，若能做到濃度極化小，端電壓降低很慢，電池容量會(huì)相應(yīng)提高。當(dāng)把電解液溫度為 t℃ 時(shí)的電池容量 Ct，換算成 25℃ 時(shí)的標(biāo)稱容量 C10，時(shí)，可按下式進(jìn)行 : 式中 :K溫度系數(shù)。實(shí)踐證明，溫度低于一定值時(shí)，負(fù)極容量比正極容量降低得更快，尤其是大電流放電時(shí)更為明顯。 圖 溫度和放電速率對(duì)電池放出容量的影響 第五節(jié) 蓄電池 ② 溫度的影響 如圖 ，蓄電池若在低溫下工作，電解液擴(kuò)散能力變差，粘度增大。反之，容量則變小。蓄電池的容量不是恒定的常數(shù)，與 充電程度、放電電流的大小、放電時(shí)間長(zhǎng)短、電液比重 和 溫度高低 等有關(guān)，使用中放電率和電液溫度對(duì)蓄電池的實(shí)際容量影響較大。 影響荷電狀態(tài)內(nèi)阻的因素有： 隔膜內(nèi)阻、裝配工藝、工作電流、溫度。 圖 放電容量與環(huán)境溫度的關(guān)系圖 02040608010012030 20 10 0 10 20 30 40容量C （%）溫度（℃）低 倍 率 放 電 ＞ 1h高 倍 率 放 電 ＜ 1 h 第五節(jié) 蓄電池 ５ .4． 4內(nèi)阻變化特性 蓄電池內(nèi)阻分為 歐姆內(nèi)阻 和 極化內(nèi)阻 ，前者由極板、極柱、溶液、隔膜組成，后者指化學(xué)極化和濃差極化的電阻。放電容量與環(huán)境溫度的關(guān)系如圖 。 VRLA電池成功地解決了蓄電池電解液固定不流動(dòng)、抑制氫氣析出、電池槽與蓋及槽與極柱密封等關(guān)鍵技術(shù)，使之獲得了優(yōu)良的電性能。 表 各型蓄電池異同比較表 比較內(nèi)容 富液式 貧液式 防酸隔爆式 消氫式 超細(xì)玻璃纖維吸附 式 膠體固酸式 工作原理 雙硫酸鹽化理論 同左 同左 同左 材質(zhì) （板柵） 鉛銻合金 S： 78%b 同左 鉛鈣合金 Ca=%或低銻合金Sb=%以下（國(guó)外）或 Sb=%（國(guó)內(nèi)） 同左 水的電解電位 浮充電壓（ 25℃ ） 同左 （各廠家規(guī)定不一） （各廠家規(guī)定不一） 第五節(jié) 蓄電池 比較內(nèi)容 富液式 貧液式 防酸隔爆式 消氫式 超細(xì)玻璃纖維吸附式 膠體固酸式 最高充電電壓 充滿電時(shí)的電解液密度 177。因此，在整個(gè)使用過程中，不需要加水補(bǔ)酸。 圖 閥控式鉛酸蓄電池的基本結(jié)構(gòu) 第五節(jié) 蓄電池 在閥控式鉛酸蓄電池中，電解液全部吸附在隔板和極板中，負(fù)極活性物質(zhì) (海綿狀鉛 )在潮濕條件下活性很高，能與氧氣快速反應(yīng)。 消氫帽同時(shí)也具有防酸隔爆帽的功能，起防止酸霧逸出和防止內(nèi)部爆炸。消氫帽也叫催化帽，內(nèi)裝鈀鈦金屬珠子。 H O2逸出電池后，如室內(nèi)空氣流通不良，聚積較多時(shí)還是會(huì)引起鳴爆的。它由金剛砂（棕剛玉），主要是 Al2O3壓制而成，具有 3040%的孔隙。 容器 材質(zhì)有玻璃的、硬橡膠的、工程塑料的和有機(jī)玻璃的等。 電解液 電解液是稀硫酸溶液，稀硫酸是由濃硫酸和純水按一定比例混合配制而成。鉛蓄電池的極板根據(jù)構(gòu)造和活性物質(zhì)化成方法的不同，可分為四類：涂膏式極板、管式極板、化成式極板、半化成式極板。單片極板是由板柵和活性物質(zhì)構(gòu)成。正、負(fù)極板、電解液是電池的主體。 (a)充電時(shí)的化學(xué)反應(yīng) (b)充電時(shí)的情況 圖 鉛蓄電池