UPS電源蓄電池的測(cè)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(duì)供電質(zhì)雖提出了越來(lái)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(cè)雖系統(tǒng)等，均要求交流電網(wǎng)對(duì)其提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、無(wú)浪涌、無(wú)尖峰于擾的優(yōu)質(zhì)交流電源。為滿足一些重要負(fù)載對(duì)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(UninterruptiblePowerSystem)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(duì)開(kāi)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(zhǎng)期以來(lái)，由于名稱(chēng)的誤導(dǎo)，使人們忽視了對(duì)閥

2、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)雖問(wèn)題外，更重要的就是蓄電池管理問(wèn)題。無(wú)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，容雖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(cè)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(jiǎn)稱(chēng)為UPS電池)。1、測(cè)試UPS電池測(cè)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電池和判定原

3、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(duì)電池的要求：滿足原來(lái)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；滿足一定容雖和內(nèi)阻，以保證逆變供電的時(shí)間。從以上UPS電源對(duì)電池的要求可見(jiàn)，單憑測(cè)雖UPS電池的端電壓是不能確定電池好壞的。1.1測(cè)雖UPS電池的端電壓1.1.1離線測(cè)雖電池的端電壓離線測(cè)雖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(wàn)用表的DC電壓檔或電壓表直接測(cè)雖電池兩端的電壓，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(cè)電池端電壓為12V左右，最低不能低于10

4、.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(guò)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(cè)雖電池的端電壓在線測(cè)雖電池的端電壓是指在UPS電源工作的情況下,使用數(shù)字萬(wàn)用表的DC電壓檔或電壓表測(cè)雖電池兩端的電壓。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(wú)市電供電乂無(wú)逆變供電的保護(hù)狀態(tài)。1.2測(cè)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7ms

5、，一般設(shè)計(jì)為45ms左右。這就是說(shuō)，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雖的要求，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)阻和容雖質(zhì)雖良好的UPS電池內(nèi)阻在1030mQ左右，當(dāng)內(nèi)阻超過(guò)80mQ時(shí)，必須對(duì)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)際輸出能雖的降低，從而表現(xiàn)為電池的容H減小。此外，還有造成電池容H減小的其他因素，如電解液損失等。測(cè)試電池內(nèi)阻是否增大，決不可用數(shù)字萬(wàn)用表的電阻檔直

6、接測(cè)雖，應(yīng)采用間接測(cè)雖計(jì)算的方法（電壓下降法乂稱(chēng)直流法），即以直流電流（I）通過(guò)電池放電時(shí)，求其電壓降，通過(guò)公式R=（E-U）/I簡(jiǎn)單計(jì)算得到內(nèi)阻值，其中開(kāi)路電壓為E,閉路電壓為U。實(shí)際維修時(shí)可用如下簡(jiǎn)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(guò)程中同時(shí)測(cè)雖對(duì)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。若電池僅僅是容雖不夠，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

7、電池科學(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(guò)壓充電對(duì)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(guò)低，電池充不滿，浮充電電壓過(guò)高，會(huì)造成過(guò)壓充電。當(dāng)浮充電壓超過(guò)14V時(shí)，即認(rèn)為是過(guò)壓充電。過(guò)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(guò)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(chēng)容雖），當(dāng)充電電流超過(guò)0.3C時(shí)可認(rèn)為是過(guò)流充

8、電。過(guò)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(guò)流保護(hù)放電電池實(shí)際放出的容雖與放電電流有關(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)際輸出容雖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)際輸出容雖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(guò)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(zhǎng)時(shí)間放電時(shí)，

9、將導(dǎo)致電池實(shí)際放出的容雖超過(guò)其額定容雖，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(guò)流放電，乂要避免長(zhǎng)時(shí)間輕載逆變?cè)斐呻姵厣疃确烹姟?.5定期操作UPS電源系統(tǒng)市電長(zhǎng)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(zhǎng)電池壽命。一般正常使用的UPS電源，其電池壽命不超過(guò)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（乂稱(chēng)免維護(hù)電池），但

10、在有些情況下維護(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(wèn)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(zhuān)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(wú)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(cè)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(duì)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、端電壓太低或容雖太小，這些電池必須要通過(guò)均衡充電來(lái)恢復(fù)其原有的性能指標(biāo)。3.2.1長(zhǎng)時(shí)間放置不用的，超過(guò)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3140C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(zhǎng)期處于浮充工作狀態(tài)（即UPS長(zhǎng)期工作于市電狀