UPS蓄电池如何选型与维护

UPS 称为不间断电源,是因为停电的时候,它能快速转换到"逆变"状态,从而不会让在使用中的电脑因为突然停电未来得及存储而失去重要文件;UPS供电系统在各行业数据中心中起到重要的电源保障作用,要为负载提供不间断的供电,就必须具有电能储存的功能,

UPS里用的大多是阀控式免维护铅酸蓄电池(英文名称为Valve Regulated Lead Battery,简称 VRLA电池),根据容量大致分为三类,即大型、中性、小型。单体在200Ah及以上为大型,20～200Ah为中型,20Ah以下为小型。UPS电源在设计上选用的多为中型铅酸蓄电池,而电力系统在设计上一般均选用大型铅酸蓄电池,目前我国国内铅酸蓄电池行业已步入成熟期,除了满足国内市场自用之外,不少电池更是出口到世界各地,像双登、圣阳、南都、雄韬、瑞达、奥克莱电源等都是业界知名的阀控式铅酸蓄电池制造商。

作为UPS系统里重要的一个组成部分,蓄电池的好坏会直接影响到UPS的性能;即使使用同样的生产技术,不同厂家的电池寿命也不一样,电池一旦出现故障不仅会减少系统的可靠性及同时更换电池的成本也会很高。 有许多UPS故障是由蓄电池引起,因此有必要加强对蓄电池特性的了解,正确选配和使用蓄电池,同时做好日常维护尽可能地延长蓄电池的使用寿命。

一. UPS蓄电池的选型

对于普通用户,在选购UPS时必须考虑技术性能、服务保证和产品价格,三大因素需综合平衡、统筹兼顾,在UPS供电系统中,可以说蓄电池是这个系统的支柱。没有蓄电池的UPS只能称做稳压稳频电源,UPS之所以能实现不间断供电,就是因为有了蓄电池。在设计UPS时,首先应考虑选择什么型号的蓄电池,即蓄电池的额定电压、额定容量及应由多少节蓄电池组合等。

1.蓄电池的额定容量选择

由于蓄电池的实际可使用容量与放电电流大小、系统电压、放电时间、蓄电池工作环境温度、蓄电池储存时间的长短、负载种类和特性等因素密切相关。蓄电池的容量一般是指在20°C,以20h放电率放电到1.75V/单体时,蓄电池输出的功率数(W)。 

UPS电池的选型可以通过UPS功率大小及后备时间的已知来算,例如:

一台UPS300KVA,延时30分钟;

电池的zuida放电电流846A=标称功率300000VA×0.8÷(0.9效率*30节*10.5V每节电池放电电压);

电池组的标称容量=846÷0.92C=919AH;

电池组的总容量=919AH×30节×12V=330840AH;

需要用电池150AH30节6组电池柜6个。

2.蓄电池的指标选择

内阻:应选择内阻小的蓄电池,这样才能持续大电流放电。如果内阻较大,在充放电过程中功耗加大,使蓄电池发烫。

浮充电压:在相同温度下,浮充电压值高意味着储能量大,质量差的蓄电池浮充电压值一般较小。蓄电池浮充电压值在不同的温度时应进行修正。

在大中型(几kVA-几千kVA)UPS中采用2V单体系列蓄电池,避免采用小容量组合蓄电池进行混联。

二.蓄电池的安装使用和维护

1、蓄电池的运行环境与安装

作为备用蓄电池,蓄电池平时都处于浮充状态,此时蓄电池内部仍进行着复杂的能量转换。浮充过程中所用的电能基本上转换为热能。因此要求蓄电池所处的环境应有良好的通风散热能力或有空调设备。

电池尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方,并要避免受到阳光、加热或辐射热源的影响,让电池有一个良好的工作、储存环境。

蓄电池一般应在5℃～35℃范围内进行充电,低于5℃或高于35℃都会降低寿命,充电的设定电压应在指定范围内,如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。

(1)初充电:蓄电池在安装或大修后的头一次充电,称为初充电。初充电是否良好,将严重影响蓄电池的寿命。

(2)浮充充电:为了确保直流电源不间断,延长蓄电池的使用寿命,通常都采用充电电源与蓄电池组并联的浮充供电方式。

(3)均衡充电:在正常运行状态下的电池组,通常不需要均衡充电。但如果发现电池组中单体电池之间电压不均衡时,则应对电池组进行均衡充电。

(4)补充充电:电池在存放、运输、安装过程中,会因自放电而失去部分容量。因此,在安装后投入使用前,应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量,然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池,每3个月应进行一次补充充电。

2.蓄电池的日常使用与维护

随着国内科技的不断发展与生产技术的不断成熟,UPS的性能越来越好,平均无故障时间越来越长,整机的可靠性越来越高,做好UPS中蓄电池的使用与维护变得尤为重要。

(1)新电池的充电

新的蓄电池在安装完毕后,一般要进行一次较长时间的充电,充电要按说明书中的规定进行,待电池组充电完毕后,进行一次放电,放电后再次充电,目的是延长电池的使用寿命,提高电池的活性和充放电特性。

(2)定期充放电

UPS蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处于浮充状态而不放电,会导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面,导致内阻增大、活性下降,使蓄电池的使用寿命大大缩短。对于市电供电良好的单位,需要每隔三个月进行一次“治疗性”充、放电过程,即电池带载放电、再充电操作,并记录相关数据,与以前放电记录进行比较分析电池性能状况,对电池组整体进行维护检查,真正遇到市电停电时,才能有效保护负载安全。

(3)严禁深度放电

蓄电池的使用寿命与蓄电池的放电深度密切相关。深度放电会造成蓄电池内部极板表面硫酸盐化,导致蓄电池内阻增大,严重时会使个别电池出现“反极化”现象和电池的破坏性损坏。电池的放电深度严重影响电池的使用寿命,非迫不得已,不要让电池处于深度放电状态。

(4)定期测量电池浮充电压、内阻

随着UPS使用时间的延长,总有部分电池的充放电特性会逐渐变坏,内阻增大、端电压明显下降,需要及时发现、及时更换,否则会影响整组电池的使用。这种电池的性能不可能在依靠UPS内部的充电电路来解决,继续使用会存在隐患,需要维护人员定期进行测量检查每个单体电池的电压、内阻,发现超出范围的电池进行确认、及时更换。

(5)其他注意事项

①每次蓄电池组放电后应及时充电;

②不要使蓄电池组被过电流或过电压充电;

③蓄电池应避免长期搁置不用,也不能长期浮充而不放电。