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UPS电源蓄电池的维护

作者来源: 未知       发布时间:2017-09-03

作为UPS供电系统的重要组成部分,蓄电池的维护、保养一般随UPS主机维护同时进行。由于电池的化学特性,的维护比UPS主机的维护要复杂的多,蓄电池储藏、使用不当会都会造成电池报废的风险。

一般情况下,电池日常的维护主要包括灰尘清扫和紧固松动的螺栓;当发生严重情况时,包括电池鼓胀、电池漏液、电池内部短路或开路、电池容量小于额定容量的80%、壳体材料老化、端子腐蚀穿透等严重故障时,需要更换电池。

为了更好的理解电池维护,本文介绍一下铅酸蓄电池的基本情况。两种基本类型如下:

铅酸蓄电池两种基本类型

相比开口排气式电池,阀控(密封)式电池具有不需要单独的蓄电池室,可以靠近设备布置,少维护量等优势。因此,目前为UPS不间断电源配套的蓄电池组,主 要是阀控(密封)式"免维护"电池,UPS蓄电池组的维护主要介绍此种电池。蓄电池的工作原理主要是"双硫酸盐"理论:

铅酸蓄电池工作原理图

铅酸蓄电池物质反应及变化图

从电池工作中正负极板变化可以看出,蓄电池维护的主要内容是及时充、放电,防止蓄电池极柱结晶后不能循环使用;控制充电电流,避免气体压力过大"溢出",造成蓄电池"鼓胀"或液体损失。具体来说,主要包括对蓄电池自动均浮充电,防止蓄电池过度充电,防止蓄电池过度放电。

* 蓄电池在现场的维护

在实际应用中,蓄电池出现的故障主要包括:一只电池电压不正常,整组电池不能使用;每只电池电压都正常,但无法正常输出放电电流;电池组无法放出设计容量。针对这些情况,介绍一些蓄电池的维护的要求。

* "免维护"阀控(密封)蓄电池实际上是少维护"

免维护"阀控(密封)蓄电池的说法,实际上是相对开口排气式电池需要定期加水而言的。蓄电池按照其设计结构、工作原理要求,必须定期进行日常维护和一般性故障处理,不能完全"免维护"。

蓄电池的日常维护包括:灰尘清扫、端子除锈、涂防锈膏、连接条更换、紧固松动的螺栓、充电总电压微调等。

蓄电池的一般性故障处理包括:电压均衡性偏离正常范围(强制均充后观察)、浮充电流异常(检查电池单体电压是否异常、电池是否发热)、核对性放电(均充后再做10小时率或3小时率容量,判断容量是否不足)、安全阀渗出液体(非电池内部往外漏液)等。

* 蓄电池需要控制环境温度

作为化学能储存设备,蓄电池的工作环境温度一般设计为20~25℃,其标称的参数都是在该环境温度下的参数。工作环境温度变化会引起电池内阻变化,对蓄电 池使用寿命、放电容量都会带来影响。因此,对蓄电池室进行恒温设计是有非常有必要的。建议采用工业恒温空调(可连续工作10~15年,专为设备设计的空 调),将蓄电池室的温度设计为20~25℃并长期运行。

蓄电池使用寿命影响

* 蓄电池的充放电管理问题

蓄电池充放电管理系统能够极大提高电池的使用效率和延长电池工作寿命,最大化的保障整个UPS系统的可靠运行和投资的有效性。蓄电池的充放电管理包括:

* 蓄电池电池均充、浮充自动转换

电池均充(循环充电)指蓄电池放电后以较高的电压和电流对电池进行快速充电,电池浮充(备用充电)指蓄电池正常使用中(备用状态下)以较低的电压和电流对电池自放电进行补充电。这个功能需要配套的UPS产品来实施。

均浮充转换逻辑关系

电池充放电流、电压曲线关系

需要注意的是:在均充状态下,要进行恒压限流充电,以防止充电电流过大引起电池内部严重发热等问题。

恒压限流充电管理

* 蓄电池自动温度补偿

根据环境温度变化对蓄电池进行带温度补偿的电池充电管理,能够抵消部分环境温度对电池寿命的影响,有效延长电池使用寿命。

充电电压温度补偿

* 蓄电池放电保护

由于UPS系统实际放电电流是由负载大小决定的,蓄电池对应的放电倍率也有所不同,根据国内外电池生产厂家提供的技术标准,电池放电终止电压保护点的设置 也应区别对待,否则将严重缩短蓄电池寿命。电池放电时,根据电池放电电流和电池的放电曲线,自动调整电池放电电压保护点,延长了蓄电池的使用寿命。这种放 电保护设计,能克服电池固定电压中止放电的缺点。

蓄电池恒流放电曲线

在实际应用中,有些UPS设备制造商在放电保护软件管理之下,还增加了可控断开的电池开关作为第二级硬件保护,以确保在无人环境下仍能自动保护电池。

* 蓄电池维护的关注点

蓄电池维护中最为复杂的项目,就是电池容量核对性放电试验(均充后再做10小时率或3小时率容量,判断容量是否不足)。根据电池厂家的维护手册规定,一般有3个关注点:

1)关注点1-浮充电压一致性

安装前开路电压一致,浮充电压有收敛趋势。浮充运行6个月后,同组电池之间端电压的最大差值应不大90mV/单格。其中,2V电池≤0.09V,6V电池≤0.24V,12V电池≤0.48V。

2)关注点2-浮充电流

在25℃下,电池在充满电后的充电电流应在1‰C10以下。

若电流高出以上规定值3--4倍,可能电池存在短路单体;.若电流太小或实际上不存在,则可能是:

a)电流太小,不能在仪表测量精度范围内读出;
b)已经经过48小时以上充电,电池内可能存在开路;
c)电池已经严重放电,电解液中硫酸几乎完全消耗;
d)搁置时间太长,未经补充电,极板上的硫酸盐不能恢复成活性物质。

3)关注点3-放电一致性

充满电的蓄电池采用10小时率、5小时率、3小时率、1小时率或实际负载放电(可与容量试验同步进行)情况下,每只电池之间的电压差,2V电池不超过50mV,12V电池不超过150mV。

*蓄电池放电测试安全注意事项

为了防止电池失效对UPS系统安全的影响,需要定期对蓄电池组进行放电测试,其安全注意事项如下:

*对电池放电检查一定要保证负载安全性的前提下进行。
*进行电池放电检查前,要确认电池已经充满,且负载量不低于UPS标称容量的30%。
*测试过程中使UPS整流器处于热备份的状态,保证系统测试安全。

UPS系统维护管理制度化

为了有效对UPS系统进行维护管理,推荐以下制度供用户参考

* 设备台帐记录:

UPS、蓄电池组进行台帐管理,按照设备维护规程进行维护、测试、记录。

* 设备故障假想:

根据现场设备现状,进行设备故障假想,防止误操作造成设备异常。

* 故障记录存档:

故障发生后,将分析结果作为案例学习,并制定防止故障发生的组织措施或技术措施。



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