UPS電源蓄電池的測試和使用維護(hù)

1、隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，高新技術(shù)產(chǎn)品和設(shè)備對供電質(zhì)量提出了越來越高的要求，如計(jì)算機(jī)、數(shù)據(jù)通信處理系統(tǒng)、航空管理系統(tǒng)、精密測量系統(tǒng)等，均要求交流電網(wǎng)對其提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、無浪涌、無尖峰于擾的優(yōu)質(zhì)交流電源。為滿足一些重要負(fù)載對供電電源提出的嚴(yán)格要求，一種新型的交流不間斷電源系統(tǒng)UPS（Uninterruptible Power System）電源系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。蓄電池在UPS電源設(shè)備中占有十分重要的地位。目前，在UPS電源中廣泛采用的密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置。所謂密封式免維護(hù)鉛酸蓄電池是相對開放式添加電解液鉛酸蓄電池而言，現(xiàn)已更名為閥控式密封鉛酸蓄電池。長期以來，由于名稱的誤導(dǎo)，使人們忽視了

2、對閥控式密封鉛酸蓄電池的管理、維護(hù)。有資料顯示，50以上的UPS電源的故障是由蓄電池直接或間接造成的，這其中除去蓄電池本身質(zhì)量問題外，更重要的就是蓄電池管理問題。無論作為UPS電源故障的起因還是結(jié)果，UPS電源的蓄電池的失效都會(huì)直接表現(xiàn)為內(nèi)阻增大，端電壓不夠，容量不足或瞬間放電電流不滿足負(fù)載啟動(dòng)要求等。因此，在使用和維修UPS電源時(shí)，正確認(rèn)識(shí)UPS電源的蓄電池，科學(xué)使用UPS電源的蓄電池，掌握測試和挑選UPS電源的蓄電池的方法就顯得尤其重要（為論述方便，下文中UPS電源蓄電池簡稱為UPS電池）。1、測試UPS電池測試UPS電池的目的是確定該電池是否UPS電源的使用要求，這在更換UPS電池和判定

3、原有UPS電池是否失效時(shí)是必須的。在實(shí)際維修UPS時(shí)，一般的UPS電源對電池的要求：滿足原來使用的端電壓；電池應(yīng)具有在啟動(dòng)放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定容量和內(nèi)阻，以保證逆變供電的時(shí)間。從以上UPS電源對電池的要求可見，單憑測量UPS電池的端電壓是不能確定電池好壞的。1.1測量UPS電池的端電壓1.1.1離線測量電池的端電壓離線測量電池的端電壓是指電池在脫離原連接線路的情況下，使用數(shù)字萬用表的DC電壓檔或電壓表直接測量電池兩端的電壓，額定電壓12V的電池端電壓應(yīng)在12V左右；額定電壓24V的電池端電壓應(yīng)在24V左右。以額定電壓12V的電池為例，被測電池端電壓為12V左右，最低不能低于1

4、0.5V，小于10.5V電池即為欠壓或可能已失效的電池。若這種電池在經(jīng)過充電或激活充電后端電壓仍不能達(dá)到12V，即為失效電池。1.1.2在線測量電池的端電壓在線測量電池的端電壓是指在UPS電源工作的情況下，使用數(shù)字萬用表的DC電壓檔或電壓表測量電池兩端的電壓。正常市電供電狀態(tài)的UPS電源由于電池處于浮充工作狀態(tài)，電池端電壓應(yīng)在12.313.5V之間。當(dāng)電池的端電壓下降至10.5V時(shí)，正常的UPS電池會(huì)啟動(dòng)機(jī)內(nèi)的電池欠壓自動(dòng)保護(hù)電路，使UPS電源進(jìn)入既無市電供電又無逆變供電的保護(hù)狀態(tài)。1.2 測試UPS電池是否具有啟動(dòng)瞬間輸出大電流的特性后備式UPS電池由于市電供電向逆變供電的切換時(shí)間要求小于7

5、ms，一般設(shè)計(jì)為45ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于45ms時(shí)間輸出負(fù)載所需的電流。有些失效的電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在少于45ms內(nèi)放電電流達(dá)到大電流的要求。由這種電池造成的UPS故障表現(xiàn)為：UPS在空載或輕載時(shí)能逆變切換成功，增大到正常負(fù)載時(shí)逆變失敗。1.3判別UPS電池的內(nèi)阻和容量質(zhì)量良好的UPS電池內(nèi)阻在1030m左右，當(dāng)內(nèi)阻超過80m時(shí)，必須對電池做均衡充電處理或活化處理。電池內(nèi)阻的增大，必然伴隨實(shí)際輸出能量的降低，從而表現(xiàn)為電池的容量減小。此外，還有造成電池容量減小的其他因素，如電解液損失等。測試電池內(nèi)阻是否增大，決不可用數(shù)字萬用表的電阻檔直

6、接測量，應(yīng)采用間接測量計(jì)算的方法（電壓下降法又稱直流法），即以直流電流（I）通過電池放電時(shí)，求其電壓降，通過公式R（E-U）/I簡單計(jì)算得到內(nèi)阻值，其中開路電壓為E，閉路電壓為U。實(shí)際維修時(shí)可用如下簡單方法判別電池的內(nèi)阻是否增大，用一節(jié)好的電池和一節(jié)懷疑內(nèi)阻增大的電池做串聯(lián)充電實(shí)驗(yàn)（如在500VA的UPS電源中的兩節(jié)12V電池串聯(lián)使用）。在充電過程中同時(shí)測量對比兩節(jié)電池的端電壓，內(nèi)阻增大的電池獲得的充電電壓比好電池高，充電電壓差別大小反映內(nèi)阻差別的程度。若電池僅僅是容量不夠，則主要表現(xiàn)UPS可逆變供電的時(shí)間縮短，而UPS的負(fù)載能力，市電供電與逆變供電之間的切換都不受影響。2、科學(xué)使用UPS蓄電

7、池科學(xué)使用UPS蓄電池就是要明確電池的正確使用方法、壽命，使之發(fā)揮最大的作用。2.1控制好充電電壓，防止過壓充電對于端電壓為12V的電池，正常的浮充電壓在12.313.5V之間，浮充電電壓過低，電池充不滿，浮充電電壓過高，會(huì)造成過壓充電。當(dāng)浮充電壓超過14V時(shí)，即認(rèn)為是過壓充電。過壓充電會(huì)導(dǎo)致電解液中的水被分離為氫和氧而溢出，縮短電池的使用壽命。2.2控制好充電電流，防止過流充電理想的充電電流應(yīng)采用分階段定流充電的方式，即在充電初期采用較大的電流，充電一定時(shí)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（C為電池標(biāo)稱容量），當(dāng)充電電流超過0.3C時(shí)可認(rèn)為是過流充電

8、。過流充電會(huì)導(dǎo)致電池極板彎曲，活性物質(zhì)脫落，使電池?fù)p壞。2.3防止UPS電池過流保護(hù)放電電池實(shí)際放出的容量與放電電流有關(guān)，放電電流越大，電池的效率越低。例如，12V/24Ah的電池當(dāng)放電電流為0.4C時(shí)，放電至終止電壓的時(shí)間是1小時(shí)50分鐘，實(shí)際輸出容量17.6Ah，電池的效率為73.3。當(dāng)放電電流為7C時(shí)，放電到終止電壓的時(shí)間僅為20秒，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，提高電池的效率。一般廠家在電路設(shè)計(jì)時(shí)，都要保護(hù)UPS電池逆變放電電流不超過2C。2.4防止UPS電池深度放電盡管小電流放電，能提高電池的效率，但是當(dāng)用極小電流（小于0.05C）長時(shí)間放電時(shí)，將導(dǎo)致

9、電池實(shí)際放出的容量超過其額定容量，從而造成電池嚴(yán)重深度放電。根據(jù)廠家的數(shù)據(jù)，當(dāng)電池放電深度為100時(shí)，電池實(shí)際使用壽命約為200250次充放電循環(huán)；放電深度為50時(shí)，約500600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS電源時(shí)，既要避免重載過流放電，又要避免長時(shí)間輕載逆變造成電池深度放電。2.5定期操作UPS電源系統(tǒng)市電長期不停電的地區(qū)，用戶要每隔一定時(shí)間，例如3個(gè)月，人為關(guān)斷UPS電源交流輸入，使用UPS電池逆變供電。這種定期實(shí)驗(yàn)操作，有助于延長電池壽命。一般正常使用的UPS電源，其電池壽命不超過5年。 3、維護(hù)UPS電池的技巧與方法UPS電池一般為閥控式密封鉛酸蓄電池（又稱免維護(hù)電池），但在有些情

10、況下維護(hù)UPS電池是十分必要的，且具有實(shí)際意義。3.1欠壓電池的充電技巧有些UPS電池欠壓是由于UPS電源的逆變器外驅(qū)動(dòng)電路損壞，造成電池放電所致。若在修好會(huì)使電池恢復(fù)如初。問題在于，欠壓的電池?zé)o法使UPS電源系統(tǒng)啟動(dòng)成功，即切換到市電（充電）狀態(tài)。此時(shí)，可用以下辦法解決：3.1.1先用好的電池將UPS啟動(dòng)到市電狀態(tài)后，再撤掉電池?fù)Q上待充電的欠壓電池。注意：調(diào)換電池時(shí)，要求UPS空載運(yùn)行。一般UPS進(jìn)入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉電池不會(huì)影響市電供電狀態(tài)。3.1.2有專用充電器設(shè)備的，將欠壓的電池先充電到10.5V以上再接入原UPS電路，便可使UPS成功啟動(dòng)。無充電器時(shí)，給欠壓的電池充電，也可以用微機(jī)電源中的+12V電源給電池直接充電。充電中注意觀察充電電流，根據(jù)測出的實(shí)際充電電流，以確定是否加限流電阻。3.2電池的活化處理電池的活化處理指對電池進(jìn)行均衡充電。下列幾種情況都會(huì)導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大、端電壓太低或容量太小，這些電池必須要通過均衡充電來恢復(fù)其原有的性能指標(biāo)。3.2.1長時(shí)間放置不用的，超過靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間的電池。常溫環(huán)境，一般UPS電池的靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間為9個(gè)月。當(dāng)溫度為3140時(shí)，靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間為5個(gè)月。3.2.2放電后未能及時(shí)充電的電池。3.2.3電池長期處于浮充工作狀態(tài)（即UPS長期工作于市電狀態(tài)