UPS电源用蓄电池维护现状及解决方法

一、UPS蓄电池维护现状及维护的必要性
在一个不间断电源Uninterrupted Power Supply (UPS 不间断电源)系统中，可以说蓄电池是这个系统的支柱，没有电池的UPS只能称作稳压稳频(CVCF)电源。UPS之所以能够实现不间断供电，就是因为有了蓄电池。在市电异常时，逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去，使电设备得以连续运行下去。
目前，UPS电源中广泛使用的是阀控密封式铅酸蓄电池，占据UPS电源总成本的1/4～1/2之多。不仅如此，实际维修也表明，约有50%以上的UPS电源故障与对蓄电池的维护有关。UPS蓄电池的失效主要表现为端电压不够，容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等。
一般正常使用的UPS，其电池寿命在3～5年，但目前国内有相当部分UPS电池在投入使用不到1年就开始出现问题，这一方面原因主要是由于后天缺乏必要维护造成。值得注意的是许多使用单位由于缺乏必要的测试维护手段，根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况，为UPS系统正常工作留下隐患。
1. 必要的检测工具：“一个老鼠屎，坏了一锅汤”。十几节串联的电池，只要一节过早损坏，如不及时发现，则时间一长，其他电池跟着报废，使好电池变成坏电池。
2. 及早检测：大量的UPS一出故障，扔掉的首先是昂贵的电池，原因是电池电压由于种种原因首先降低，而维护人员没有相应检测手段。花费成千上万建立的后备电源系统，由于电池的状态不确定性，造成系统瘫痪、重要数据丢失，其后果是不堪设想的，其损失之巨大，远远不是用几万元钱能弥补的。
3. 传统的UPS蓄电池测试维护手段，一般UPS电源对电池的要求：满足一定的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性；满足一定容量，以保证逆变供电的时间；如果整组蓄电池的每个电池电压低于10V(有的甚至3V～5V)，这是UPS控制模块损坏，使蓄电池过度放电保证不了UPS逆变的供电时间。
4. 电池的浮充电压判定：对12V电池而言，UPS电池的浮充电压为13.5V～13.8V之间。不足13.5V浮充电压的电池即为欠压或已经失效的电池，造成这种现象的往往是雷击等使UPS的充电模块损坏。
5. 造成电池电压过低的原因：很多UPS电源电池刚使用时延时的时间都很好，但随着使用时间的延长，其延时的时间大大缩短，造成这种原因往往是UPS电源的浮充电压过低(低于13.5V)，使蓄电池长期欠充电，导致蓄电池硫酸盐化容量降低。
6. 对UPS电源充电系统的监测：对UPS充电系统的监测是维护UPS电源系统的重要环节，许多使用单位由于缺乏必要的测试手段，忽视了对UPS充电系统的监测；如果UPS充电系统失坏，即使换上新电池其使用寿命也会短。
7. UPS电池的容量判断：传统判断UPS蓄电池容量的方法与判断一般蓄电池的方法一样，将整组蓄电池组脱离通信电源系统后并上放电仪，以10小时率恒流放电，然后以最先到达放电终止电压的某一单体蓄电池的放电时间与电流，来推算其容量。
二、目前UPS蓄电池维护现状
UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池的维护类似，当引进新电池时，要求工程验收，对电池的容量、电压进行同时测试，保证其电压的一致性；当新电池投入使用后，要求保持适宜的电池工作环境温度，要求定期测量各电池端电压及容量，当各电池容量或压差过大时，要进行均充，并定期对电池进行深度放电，以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。
但是在实际运用中，由于各种条件的限制，UPS蓄电池的维护很少有人完全按照上面所述进行，首先新电池验收，由于时间长，又无方便工具可供利用，有相当多的人根本没有做这一工作即将电池投入使用，又由于对UPS电池缺乏必要的维护，这为日后UPS供电故障埋下隐患；其次，新电池投入使用后，由于一般UPS电池是装在柜子里，测量、脱离都不方便，很少测量容量及端电压。大多数维护人员所能进行的只有每隔一段时间，关闭市电让UPS电池对实际系统放电一段时间，充其量只是让电池组活化一下，以保持电池的活性，而对于电池的浮充电性能及各节电池的剩余容量等重要数据还是无从知晓。
三、UPS电源用蓄电池知识介绍
1. 电池安时(Ah)数的概念
安时数代表电池容量的大小。电池的额定容量指25℃，以恒定电流放电10h至终止电压(1.75V/单格)，该电流的10倍即为电池的容量。一般用Ah数代表电池的额定容量，用Cn表示。n指几小时放电率，这里为10。有些电池是以20h放电率计算的，用C20表示。例：12V/ 100Ah的电池指该电池以5A(0.05C20)的放电直至终止电压10.8V，可连续放电20h。电池放电时间与放电电流不是线性关系，如100Ah电池以100A的电流放电，则支持不了1个小时，只有数十分钟。如以1A的电流放电，则会超出100个小时，但不推荐此种放电模式。
2. 电池使用与温度的关系？
电池在25℃时，使用寿命最长，在此基础上温度每升高10℃，电池寿命缩短一半。反之,温度降低延长电池寿命，但电池放电容量减小。
3. 电池在库存时容量会下降吗？
会。电池开路时，总是进行不可逆转的劣化，缩短工作寿命。温度越高，自放电率越大。所以库存的电池最好不超过六个月时，三个月进行一次充放电循环，以保证电池有足够容量。
4. 电池的后备时间是怎样计算的？
电池的后备时间是根据UPS的容量、功率因数及直流电压等因素来计算的，原则是，UPS电源的延时时间=电压×容量÷功率 (放电电流=UPS容量×功率因数/电池放电平均电压×效率)
5. 电池组串并联时应遵循什么原则？
① 并联电池序列号应一致；
② 串联电池之间的连接线的尺寸要相同，长度也要大致相同，确保每一串联电路和内阻相同；
③ 电缆的尺寸要符合IEC(国际电工委员会)规定，使串联电路的电压降在允许范围内、确保电路中有最大的电流； ④ 并联的电池数量最好不要超过4组。
5. 电池使用时注意事项有哪些？
① 工作温度范围建议设在21℃～27℃之间，标准值为25℃；
② 不同品牌、不同容量、不同新旧的电池严禁混合使用；
③ 电池与电池之间至少保持12mm的间距，注意电池系统的排气和通风；
④ 保持电池表面的清洁；
⑤ 尽量避免UPS带载过轻引起电池的深度放电；
⑥ 电池长期处在充电状态下，建议每隔一个月，让UPS电源处于逆变器工作状态至少2～3分钟，以便激活电池；
⑦ 如电池已放置一段时间，在使用之前应检测电池，确保电池能正常工作；
⑧ 在电池工作期间，每隔一个月，测量电池系统的浮充电压及每节电池的浮充电压，并记录数据，便于以后汇总、分析。
四、有关常见问题
1. 关于浮充电
VRLA作为备用电源，绝大部分时间是处于充电状态，充电制度为恒压充电。这个恒定电压值一般较低，它的充电电流一是补偿电池自放电损耗，二是用于氧循环复合中PbSO4再充电转变为Pb所需的电流，它能使电池经常保持满充电状态，一旦需要，能够提供足够的电能，所谓“养兵千日，用兵一时”。
电池放电后用浮充电压充电能在一定时间内恢复到接近满容量，更长时间则可恢复至满容量，若要恢复迅速一些，可以在允许范围内提高初始充电电流，也可将电压提高一些，但充电电压太高不但增加系统工作电压，而且增加水的损耗，加速正板栅腐蚀，缩短电池寿命。
浮充电压的选择既要满足能使电池充足电并保持处于满荷电状态(这要求较高的电压)，又要尽量减少水损耗与正板栅的腐蚀(这要求较低的电压)，因此它是电池能否达到预期寿命的运行中的关键参数。电池组中浮充电压偏差越大，考虑到把所有电池都充足电，浮充电压就不得不高一些，所以浮充电压均一性也是电池的重要性能之一，它影响到电池浮充电压的设定，影响水损耗与正板栅腐蚀，继而影响电池的使用寿命。
2. 关于均衡充电
老式固定型防酸雾式蓄电池因采用铅锑合金，杂质控制不严，电解液为富液式，易产生落后电池，因而需采用2.35V左右的较高电压进行均衡充电，其目的除对落后电池进行补充电外，还可以产生大量气泡搅动电解液，缓解电解液分层现象。
3. 电池如何出现鼓包变形现象
电池出现鼓包变形，主要是由体内压力激刷增加而产生的，主要原因有以下几点：
① 安全阀开阀压力过高，或者是安全阀阻塞。当体内压力增加到一定程度时阀门不能正常打开，在这种情况下势必造成鼓包变形。
② 浮充电压设得过高，充电电流大，导致正极板上O2析出加快，而来不及在负极复合，同时电池体内的温度上升也很快，在排气不及，压力达到一定时，使VRLA电池出现鼓包变形。
③ 密封电池充电运行中特别是在串联电池组中，如果对电池组进行过充电，若有品质不良的电池常会出现内部气体复合不良等现象，从而出现鼓包现象。
④ 因密封电池属于贫液式设计，对气体的化合留有预留避道，而如果有"富液"现象，就会阻挡产生的O2扩散到负极，降低O2的复合率，体内压力增大。
4. 电池放电容量为何出现参差不齐的现象
① 电池的活化时间不足。
② 放电前电池是否满电。电池说明书上所列数据是电池出厂时在电池完全满电的情况下放电测得。因此，在放电前需对电池充满电后，静置2小时以上再进行容量测试。
③ 温度对电池的容量也有影响，注意利用容量与温度的关系公式计算放出容量。温度低放出容量较少，反之放出容量较多。
④ 使用年限的增加电池容量的自我衰减。
五、电池使用注意事项
1. 使用前注意事项
① 电池出厂时已是荷电状态，所以不要将正负极接线端子短接。
② 电池在搬运时应均匀受力，受力处应为电池的壳体部分，避免损伤极柱。
③ 电池应保存在低温、干燥、通风、洁净的场所，充足电后存放。
④ 未投入使用的电池应卸下连接线，保存好电池。
⑤ 电池在运输途中或库存过程中会由于自动放电损失一部分电量，故使用前(或继续库存)请进行补充电一次；具体补充电方式采用恒压限流法，电流为0.1C(A)，恒压为2.30V～2.35V/单格(25℃)；充电时间8～10小时。
2. 电池安装注意事项
① 电池应安放在干燥、通风(不能在密封容器中使用)的地方，避免阳光直射，远离发热物体。
② 安装时应使用绝缘工具，避免发生电击现象。
③ 安装电池连接线时应注意联接部位紧密，避免火花产生。
④ 安装电池时应考虑连接线和电池的散热问题，电池与电池之间要留有间隙。
⑤ 实际容量相同的电池或电池组方可串联使用，也可并联使用，但一般不提倡并联使用。
⑥ 对于容量不同、新旧不同、厂家不同、规格不同的电池，由于其特性值有差异，不能连接使用。