- UPS蓄電池的選擇與維護(hù)
- 蓄電池的正確使用方法
- 每季度檢測(cè)一次電池單體浮充電壓、電池外殼或極柱溫度
- 每年或每?jī)赡赀M(jìn)行一次容量放電
- 每半年或經(jīng)常檢查極柱連接螺栓是否松動(dòng)
隨著信息處理技術(shù)和微電子等精密技術(shù)的蓬勃發(fā)展，對(duì)供電系統(tǒng)質(zhì)量和可靠性的要求也越來(lái)越高。因此，急需一種電壓穩(wěn)定、能同步跟蹤電網(wǎng)頻率、高可靠性的交流不間斷電源，UPS電源便應(yīng)運(yùn)而生。UPS電源主要是交流—直流—交流變換系統(tǒng)。當(dāng)交流電正常時(shí),將交流整流為直流后,一方面給蓄電池充電,一方面經(jīng)逆變將直流重新轉(zhuǎn)換為交流給負(fù)載供電。當(dāng)交流電中斷時(shí),蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流給負(fù)載供電，以保證供電的連續(xù)性。而UPS系統(tǒng)中的蓄電池是重中之重，它的選擇與維護(hù)就變得非常重要。
UPS蓄電池的選擇
1蓄電池的選用步驟
依照UPS電源中蓄電池充電回路電壓選用蓄電池的額定電壓。
如果UPS電源中蓄電池充電回路電壓為110V，該值為96V蓄電池組的浮充電壓，可選用額定電壓12V的蓄電池8節(jié)。該蓄電池放電終止電壓Ei為85V。
計(jì)算蓄電池組的最大放電電流Imax。
式中：P為UPS電源的額定視在功率；Cosφ為負(fù)載的功率因數(shù)；η為逆變器的效率。由放電特性曲線的橫軸延時(shí)時(shí)間要求和縱軸放電終止電壓查出放電速率XC。
計(jì)算蓄電池組的安時(shí)數(shù)C1。
C1＝Imax/XC（2）
由溫度特性曲線的橫軸最低溫度要求和放電速率，在縱軸上查得可用的電池容量百分?jǐn)?shù)Y。
計(jì)算最終蓄電池組的安時(shí)數(shù)C2，
CC＝C1／Y（3）
2計(jì)算示例
（1）已知條件
UPS電源的額定視在功率P為1kVA；
負(fù)載的功率因數(shù)COSφ為0.8；
逆變器的效率η為0.8；
選用額定電壓12V的蓄電池8節(jié)，該蓄電池組的放電終止電壓Ei為85V。
（2）要求
在UPS電源的使用溫度范圍（-10℃－40℃）內(nèi)，UPS電源由蓄電池供電的時(shí)間不小于1h的條件下，選擇蓄電池額定安時(shí)數(shù)。
（3）蓄電池額定安時(shí)計(jì)算
①將以上已知條件帶入式（1）求得Imax≤11.76A；
②由放電特性曲線的橫軸延時(shí)時(shí)間要求1h和縱軸放電終了電壓85V，查出放電速率XC＝0.5C；
③將Imax和XC值帶入公式（2），計(jì)算蓄電池組的安時(shí)數(shù)C1＝23.52Ah；
④由溫度特性曲線的橫軸最低溫度要求-10℃和放電速率0.5C在縱軸查出可用的電池容量百分?jǐn)?shù)Y＝50％；
⑤將蓄電池組的安時(shí)數(shù)C1和可利用的電池容量百分?jǐn)?shù)Y值帶入式（3），計(jì)算最終蓄電池組的安時(shí)數(shù)C2＝47.04Ah；
⑥在上述已知條件和使用要求時(shí)，應(yīng)當(dāng)選擇蓄電池組的額定安時(shí)數(shù)為50Ah。
由于蓄電池的特性因廠家不同而有差異，具體選用時(shí)必須依照廠家提供的說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。
蓄電池的正確使用
1聯(lián)接
不同容量，不同性能，不同新舊，不同廠家的蓄電池不應(yīng)聯(lián)接在一起使用。
聯(lián)接時(shí)，應(yīng)該使用絕緣性工具，以防意外造成正負(fù)極短路。
蓄電池與充電器或負(fù)載聯(lián)接時(shí)，電路開(kāi)關(guān)要位于斷開(kāi)位置，蓄電池的正極應(yīng)與充電器或負(fù)載的正極聯(lián)接，蓄電池的負(fù)極應(yīng)與充電器或負(fù)載的負(fù)極聯(lián)接。
聯(lián)接用的螺母、螺栓、墊圈與聯(lián)接線應(yīng)松緊適度、均勻，應(yīng)避免螺絲松動(dòng)和過(guò)緊。
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2充電
充電分為初充電，正常充電，均衡充電等幾種。
初充電。新電池的首次充電稱(chēng)為初充電，目的在于使電池在裝配過(guò)程中被氧化的極板活性物質(zhì)還原，增加活性物質(zhì)含量，提高電池的放電性能。
正常充電。對(duì)已經(jīng)放過(guò)電的電池進(jìn)行充電稱(chēng)為正常充電。
浮充電。電池組與電源并聯(lián)連接到負(fù)載上，當(dāng)交流電源正常時(shí)，它將交流電整流為直流電后，一面給蓄電池充電，一面經(jīng)逆變將直流電重新轉(zhuǎn)換為交流電為負(fù)載供電。當(dāng)交流電源中斷時(shí)，蓄電池的直流電立即經(jīng)逆變轉(zhuǎn)換為交流電給負(fù)載供電，以保證供電的連續(xù)性。這種蓄電池充電稱(chēng)為浮充電。
均衡充電。電池在使用的過(guò)程中，往往會(huì)產(chǎn)生比重、容量、電壓等不均衡現(xiàn)象。導(dǎo)致電池組輸出電壓過(guò)低，輸出電量過(guò)小。為此，對(duì)電池組進(jìn)行過(guò)充電，使電池組中的每個(gè)單電池都處于充足電狀態(tài)，這一充電過(guò)程稱(chēng)為均衡充電。
當(dāng)電池組浮充電壓偏低或電池放電后需要再充電，或電池組容量不足時(shí)，需要對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電（簡(jiǎn)稱(chēng)均充），合適的均充電壓和均充頻率是保證電池長(zhǎng)壽命的基礎(chǔ)。對(duì)VRLA電池平時(shí)不建議均充，均充電壓與環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)電池放電后，特別是深放電后，不管是采用浮充電壓還是采用均充電壓，均應(yīng)注意限流，防止充電電流過(guò)大損壞電池造成事故。
由于浮充使用和無(wú)人值守，要求使用VRLA電池的充電機(jī)具有如下功能：自動(dòng)穩(wěn)流，恒壓限流，高溫報(bào)警，紋波系數(shù)不大于5％，故障報(bào)警，浮充／均充自動(dòng)轉(zhuǎn)換。其中值得注意的是不同紋波系數(shù)下浮充電壓峰值，25℃電池充電電壓超過(guò)2.40V／只時(shí)，將導(dǎo)致電池的水被分解，浮充電壓與充電機(jī)紋波系數(shù)不相匹配時(shí)，有可能導(dǎo)致電池腐蝕加快和失水量增加而使電池提早失效。
3浮充運(yùn)行
在電源系統(tǒng)中，電池總是在線備用工作的，這樣電池基本處于長(zhǎng)期的浮充狀態(tài)中，浮充電壓的選取對(duì)電池的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用。正如前面看到的，偏高的浮充電壓會(huì)造成電池緩慢失水并產(chǎn)生熱失控而使電池失效；偏低的浮充電壓會(huì)造成電池長(zhǎng)期處于充不飽電的狀態(tài)，使電池發(fā)生硫酸化而導(dǎo)致電池失效。正確的浮充電壓一般應(yīng)選在2.23V－2.25V/單體，并應(yīng)隨同電池工作溫度進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。由于電池生產(chǎn)廠家的不同，這一參數(shù)會(huì)有一些差異，應(yīng)嚴(yán)格按照廠家提供的參數(shù)選取。圖1是某廠家電池浮充電壓同溫度的關(guān)系曲線。
圖1 浮充電壓和溫度的關(guān)系曲線
VRLA電池浮充電壓的選擇是一個(gè)值得探討的問(wèn)題。浮充電壓直接影響電池的使用壽命和可靠性，浮充電壓在電池安裝時(shí)設(shè)定，使用過(guò)程中許多用戶并不按溫度變化調(diào)整，因此選擇合適的浮充電壓尤為重要。不同VRLA電池生產(chǎn)廠家設(shè)定的浮充電壓從2.23V－2.35V／只不等，究竟選擇何值合適？下面從理論和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)兩方面進(jìn)行討論。
浮充電壓是為了補(bǔ)充電池自放電而設(shè)定的充電電壓，其選擇原則是使正板柵合金陽(yáng)極氧化電位處于腐蝕電流最小的電位區(qū)。鉛的陽(yáng)極氧化電位和氧化電流密度關(guān)系中，不同的正板柵合金其陽(yáng)極氧化腐蝕電流最小的電位區(qū)不同，浮充電壓值也不同。對(duì)富液式電池，正極板柵一般采用Pb-Sb合金，電池浮充電壓比開(kāi)路電壓高l00Mv。例如，防酸式電池開(kāi)路電壓為2.05V－2.07V，浮充電壓為2.15V－2.17V；對(duì)VRLA電池，由于合金不同，浮充電壓選定值也不同，Pb-Sb合金系列電池浮充電壓為2.23V－2.27V／只，Pb-Ca合金系列電池浮充電壓為2.23V－2.35V／只。初期的VRLA電池浮充電壓值比較高，用戶和制造廠家均認(rèn)為較高的浮充電壓導(dǎo)致了電池腐蝕加快和失水，引起電池早期容量失效。因此，經(jīng)過(guò)多年的使用，VRLA電池采用低浮充電壓被認(rèn)為是防止VRLA電池早期失效的途徑之一。有關(guān)專(zhuān)家和生產(chǎn)廠技術(shù)人員認(rèn)為VRLA電池浮充值偏低較好，寧愿電池欠充，也要防止過(guò)充。
在一個(gè)電池組中，電池總是串聯(lián)充電的，由于電池總是存在個(gè)體差異的，每個(gè)電池的端電壓不會(huì)嚴(yán)格一致。為保證電池組中每個(gè)電池的長(zhǎng)期安全運(yùn)行，必須保證電池組中每個(gè)電池的浮充端電壓都處于正確的范圍，均衡充電是經(jīng)常采用的方法，通過(guò)適當(dāng)?shù)倪^(guò)充電來(lái)保證電池組中落后電池充足電。這一方法由于要對(duì)電池組過(guò)充電，應(yīng)限制使用，應(yīng)使用單個(gè)電池補(bǔ)充充電代替均衡充電，如果必須對(duì)電池組進(jìn)行均衡充電，必須嚴(yán)格控制均衡充電電壓。均衡充電的電壓應(yīng)嚴(yán)格按照電池生產(chǎn)廠的規(guī)定選取。
4放電
放電電流不宜過(guò)大，更要避免短路放電。
放電時(shí)，蓄電池端電壓不要低于終止電壓，以防蓄電池過(guò)度放電導(dǎo)致蓄電池性能下降和壽命縮短。
放電后，應(yīng)該及時(shí)充電。不允許蓄電池在放電狀態(tài)下長(zhǎng)期擱置。
5儲(chǔ)存
蓄電池所能釋放的實(shí)際容量與溫度直接相關(guān)，溫度越低，蓄電池所能釋放的實(shí)際容量越小，即蓄電池的使用效率越低。溫度特性可參看電池廠家提供的電池溫度特性指標(biāo)。
蓄電池的儲(chǔ)藏時(shí)間越長(zhǎng)，可供實(shí)際利用的容量越小。儲(chǔ)藏的溫度越高，容量降低得越快。為此，應(yīng)該對(duì)長(zhǎng)期不用的蓄電池定期充電，以利于電池的使用和延長(zhǎng)壽命。儲(chǔ)藏特性可參看電池廠家提供的電池儲(chǔ)存特性指標(biāo)。
蓄電池應(yīng)儲(chǔ)存在清潔，通風(fēng)良好，環(huán)境溫度適宜的庫(kù)房?jī)?nèi)；要遠(yuǎn)離熱源，避免陽(yáng)光照射。蓄電池應(yīng)該定期正常充電。UPS電源長(zhǎng)時(shí)間不用時(shí)應(yīng)該定期開(kāi)機(jī)充電。
日常維護(hù)
（1）每季度檢測(cè)一次每只電池單體浮充電壓、電池外殼或極柱溫度，發(fā)現(xiàn)浮充電壓升高或溫度過(guò)高時(shí)，應(yīng)按說(shuō)明書(shū)處理或向廠家提出并處理。
（2）每年或每?jī)赡赀M(jìn)行一次容量放電，如果容量不足，應(yīng)及時(shí)向廠家提出并處理。
（3）平時(shí)不建議均充，電池放電后或事故停電后，管理人員應(yīng)及時(shí)到電池室，對(duì)電池進(jìn)行均衡充電，并檢查充電機(jī)充電電流，防止充電電流過(guò)大。
（4）每半年或經(jīng)常檢查極柱連接螺栓是否松動(dòng)，清理電池上的灰塵，特別是極柱和連接條上的塵土，防止電池漏電或接地，同時(shí)觀察電池外觀有無(wú)異常，如有異常應(yīng)及時(shí)處理。
UPS的使用將會(huì)越來(lái)越廣泛，UPS蓄電池的正確選擇與維護(hù)直接關(guān)系到UPS系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，一定要非常重視。
