金武士蓄電池

時間：2018-06-26

金武士蓄電池

UPS蓄電池的測試

UPS蓄電池在UPS電源設備中占有十分重要的地位.目前，中小型UPS電源中廣泛使用的免維護密封式鉛酸蓄電池，占據(jù)UPS電源總成本的1/4～1/2之多。不僅如此，實際維修也表明，約有50%以上的UPS電源故障與UPS蓄電池有關。無論作為UPS故障的起因還是結(jié)果，UPS蓄電池的失效都會直接表現(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帶載啟動要求等。因此，在使用和維修UPS電源時，正確認識UPS蓄電池、科學使用UPS蓄電池、掌握測試和挑選UPS蓄電池的方法就顯得尤其重要(為說明問題方便，UPS蓄電池簡稱為電池。)

一、UPS蓄電池的主要技術(shù)指標

在衡量UPS電池的指標中，電池的額定電壓和額定容量是兩個較常用的技術(shù)指標。例如，日本湯淺NP6—12型蓄電池的額定電壓為12V，額定容量是6Ah/20h；德國陽光A406/165型蓄電池的額定電壓為6V，額定容量是165Ah/20h。

電池的容量是指充足電的電池放電到終止電壓時輸出的電量。在恒流放電的情況下，容量 Q=It? 式中 Q——電池放出的電量，Ah； ?

I——放電電流，A； ?

t——放電時間，h。

所謂終止電壓指電池**這一規(guī)定的電壓時，電池就無法正常工作的電壓。換言之，電池在**終止電壓的情況下繼續(xù)放電使用，可能會造成電池*性損壞。電池的額定容量或標稱容量用字母C表示。例如，額定容量為6Ah的電池，C=6Ah；額定容量為24Ah的電池，C=24Ah。

容量的概念實質(zhì)是電池能量轉(zhuǎn)化的表示方式。例如，考慮到電池的端電壓E=12V在實際使用時保持近乎不變的事實及輸出能量表達式W(t)=IVt=IEt，因此，6Ah從能量效果的角度，可理解為NP6—12型蓄電池在保持端電壓不變的情況下釋放能量，若以6A電流放電可釋放1h或以1A的電流放電6h。

二、放電制與放電速率

在研究電池時，常常規(guī)定統(tǒng)一的放電時間，稱為放電制。利用給出的放電制就能通過額定的容量求出放電電流。放電電流(A)=電池的額定容量(Ah)/放電制時間(h) ，為了對容量不同的電池進行比較，放電電流不用**值(安培)表示，而用額定容量C與放電制時間的比來表示，稱作放電速率或放電倍率。20h制的放電速率就是C/20=0.05C，單位為A。

因此，上述NP6—12型電池的容量指標6Ah是在20h制的放電速率，即0.05C放電速率下測定的。對于NP6—12型電池，0.05C等于0.3A的電流。

三、測試UPS蓄電池

測試UPS電池的目的是確定該電池是否滿足UPS電源的使用要求。這在更換UPS電池和判定原有UPS電池是否失效時是必須的。

在實際維修UPS時，一般的UPS電源對電池的要求：滿足原來使用電池的端電壓；電池應具有在啟動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．測量UPS電池的端電壓

(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，使用萬用表的DC電壓檔或電壓表直接測量電池兩端的電壓。被測電池端電壓為12V左右，較低不能**10.5V。不足10.5V的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達不到12V，即為失效電池。

(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，使用萬用表的DC電壓檔或電壓表測量電池兩端的電壓。市電供電狀態(tài)的UPS，由于電池處于充電狀態(tài)，端電壓大于12V。當電池的端電壓下降到10.5V時，正常的UPS電源會啟動機內(nèi)的電池欠壓自動保護電路，使UPS進入既無市電供電又無逆變供電的保護狀態(tài)。

2．測試UPS電池是否具有啟動瞬間輸出大電流的特性

后備式UPS電源由市電供電向逆變供電的切換時間要求小于7ms，一般設計為4～5ms左右。這就是說，一旦市電供電中斷，UPS電池必須在小于4～5ms時間內(nèi)輸出負載所需的電流。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4～5ms內(nèi)放電電流達到大電流的要求。由這種電池造成的UPS故障表現(xiàn)為：UPS在空載或輕載時能逆變切換成功，增大到正常負載時逆變失敗。

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20～30mΩ左右，當內(nèi)阻**過80mΩ時，需要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，還有造成電池的容量減小其他因素，如電解液損失等。

測試電池內(nèi)阻是否增大，決不可用萬用表的電阻檔直接測量，應采用間接測量計算的方法，實際維修時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)充電實驗(如在500VA的UPS中兩節(jié)12V電池串聯(lián)使用)。在充電過程中同時測量對比兩節(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出內(nèi)阻差別的程度。

若電池僅僅是容量不足，則主要表現(xiàn)為UPS可逆變供電的時間縮短，而UPS的帶載能力、市電供電與逆變供電之間的切換等都不受影響。

四、科學使用UPS蓄電池

科學使用UPS電池就是要明確電池的正確使用方法，延長電池的壽命，使之發(fā)揮較大的作用。

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13.5～13.8V之間。浮充電壓過低，電池充不滿，浮充電壓過高，會造成過壓充電。當浮充電壓**過14V時，即認為是過壓充電。過壓充電會導致電解液中的水被分離成氫和氧氣而溢出，使電池的壽命縮短。

2．控制好充電電流，防止過流充電

理想的充電電流應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，充電一定時間后，改為較小的電流，至充電末期改用較小的電流。充電電流的設計一般為0.1C，當充電電流**過0.3C時可認為是過流充電。過流充電會導致電池較板彎曲，活性物質(zhì)脫落，使電池損壞。?

3．防止UPS電池過流放電

電池實際放出的容量與放電電流有關。放電電流越大，電池的效率越低。例如，12V/24Ah的電池當放電電流為0.4C時，放電至終止電壓的時間是1小時50分，實際輸出容量17.6Ah，效率為73.3%。當放電電流為7C時，放電至終止電壓的時間僅為20s，實際輸出容量0.93Ah，效率為3.9%。所以應避免大電流放電，提高電池的效率。一般電路設計和用戶選擇負載，都要保護UPS電池逆變放電電流不**過2C。

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，但是當用較小電流(小于0.05C)長時間放電時，將導致電池實際放出容量**過其額定容量，從而造成電池嚴重的深度放電。按廠家的數(shù)據(jù)，當電池放電深度為**時，電池實際使用壽命約為200～250次充放電循環(huán)；放電深度為50%時，約為500～600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS時，既要避免重載過流放電，又要避免長時間輕載逆變造成電池深度放電。

5．定期操作UPS

市電長期不停的地區(qū)，用戶要每隔一定時間，例如3個月，人為關斷UPS交流輸入，使用UPS電池逆變供電。這種定期的實驗操作，有助于延長電池壽命。一般正常使用的UPS，其電池壽命不**過5年。

五、維護UPS電池的技巧與方法

UPS電池一般為免維護蓄電池，但在有些情況下維護UPS電池是十分必要的，且有實際意義。

1．欠壓電池的充電技巧

有些UPS電池欠壓是由于UPS逆變器末級驅(qū)動電路損壞，造成電池放電所致。若在修好電路故障后，及時將電池接入原電路充電，仍然會使電池復好如初。問題在于，欠壓的電池無法使UPS啟動成功，即切換到市電(充電)狀態(tài)。此時，可用如下辦法解決：

(1)先用好的電池將UPS啟動到市電狀態(tài)后，再撤掉好電池換上待充電的欠壓電池。注意：調(diào)換電池時，要求UPS空載運行。一般UPS進入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉電池不會影響市電供電狀態(tài)。

(2)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。給欠壓的電池充電，可利用微機電源中的+12V電源給電池直接充電。充電中注意觀察充電電流，根據(jù)測出的實際充電電流，以確定是否加限流電阻。

2．電池的活化處理

活化處理是指對電池的均衡充電。下列幾種情況都會導致電池的內(nèi)阻增大、端電壓太低或容量減小，這些電池需要通過均衡充電來恢復其原有的性能指標。

(1)長時間放置不用，**過靜態(tài)存儲時間的電池。常溫環(huán)境，一般UPS電池的靜態(tài)存儲時間為9個月。當溫度為31～40℃時，靜態(tài)存儲時間為5個月。

(2)放電后未能及時充電的電池。

(3)長期工作于浮充狀態(tài)(即UPS長期工作于市電狀態(tài))并**過靜態(tài)存儲時間。

(4)不慎放電，將電池端電壓放至**終止電壓。均衡充電電流一般選0.3C或略小于0.3C。額定電壓為12V的電池，均衡充電電壓一般選14.5V。沒有**充電器的用戶，可參考上述數(shù)據(jù)搭接出復活舊電池所需的電路。

什么是蓄電池過放電？過放電就是蓄電池放電到終止電壓后，繼續(xù)放電稱為過放電。過放電會嚴重損害蓄電池，對蓄電池的性能及循環(huán)壽命較為不利。

蓄電池放電到終止電壓時內(nèi)阻較大，電解液濃度非常稀薄，特別是較板孔內(nèi)及表面幾乎處于中性，過放電時內(nèi)阻有發(fā)熱傾向，體積膨脹，放電電流較大時，明顯發(fā)熱較有甚者出現(xiàn)發(fā)熱變形，這時硫酸鉛濃度特別大，存在著晶體短路的可能性增大，況且此時硫酸鉛會結(jié)晶成較大顆粒，即形成不可逆硫酸鹽化，將進一步的增加蓄電池的內(nèi)阻，造成了充電恢復能力差。

蓄電池使用的時候應該防止過放電現(xiàn)象，目前電動車上的“欠壓保護”是很有效的一種保護手段。但是，電動車“欠壓保護”是由控制器控制的，電動車控制器以外及其他的儀器如電壓表、指示燈等，耗電設備都是由蓄電池直接供電的，它們電源的供給并不受控制器的限制。所以在不用電動車的時候較好就是立即關掉電動車開關。

1.UPS的工作環(huán)境保證

UPS主機和蓄電池的工作環(huán)境應該避免陽光直射，并遠離其他輻射熱源，工作環(huán)境應該保持清潔、陰涼、干燥、通風，避免有害灰塵。為了保護UPS設備安全、保證工作人員人身安全，對UPS的機柜必須進行安全可靠的接地。UPS主機對環(huán)境溫度要求不算太高，可以工作在0℃-30℃范圍，但UPS蓄電池對環(huán)境溫度要求較高，UPS蓄電池要求的標準環(huán)境溫度為25℃，較好不要**出15℃-30℃范圍。蓄電池可供使用的容量和使用壽命都與環(huán)境溫度密切相關，如果環(huán)境溫度太低，會使蓄電池容量下降，環(huán)境溫度每下降1℃，其容量大約下降1%。如果長期在高溫環(huán)境下使用，環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池使用壽命大約降低一半。

2.UPS的安裝

2.1UPS主機的安裝

安裝UPS主機時應注意的事項：(1)雖然目前大多數(shù)UPS都具有抗干擾和自動穩(wěn)壓功能，但市電電壓的波動范圍也應盡量符合UPS對輸入電壓變化范圍的要求。(2)連接UPS的交流配電柜所使用的開關不宜選用閘刀開關或熔斷式熔絲，應該采用空氣開關，空氣開關具有消弧功能，在負載或UPS短路時響應速度快，并有漏電保護和過熱保護等功能。空氣開關的容量選用應該適中，開關容量過小會造成供電中斷，開關容量過大會造成在過流或負載短路時，起不到保護作用。(3)應按照廠方產(chǎn)品說明書中有關規(guī)定，保證UPS所接的相線、中性線、地線符合要求，不能隨意改變其相互間的順序。(4)外接蓄電池組到UPS主機的距離應適當，導線的橫截面積應盡量大，以減小線路電能損耗。

2.2UPS蓄電池的安裝

安裝UPS蓄電池時應注意的事項：(1)蓄電池安裝前應注意檢查蓄電池的外殼，確認是否有物理損壞，以便進一步確認是否會影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。(2)考慮到蓄電池在充、放電時都會產(chǎn)生熱量，蓄電池組中各個蓄電池之間應留有適當?shù)陌惭b間距，以便于蓄電池散熱。(3)蓄電池一般應在生產(chǎn)后3個月之內(nèi)投入使用，在安裝蓄電池前，應確認蓄電池生產(chǎn)與安裝使用之間的時間間隔，應根據(jù)蓄電池的出廠時間，確定是否需要進行充電，并逐個對蓄電池做端電壓檢查、容量測試和內(nèi)阻測試。(4)不同品牌、不同容量的蓄電池**不能在同一組蓄電池組中組合使用。(5)蓄電池組不能采用新老結(jié)合的組合方式，舊蓄電池組需要更換時，應該全部更換成新蓄電池，以免由于新老蓄電池工作狀態(tài)不一致而影響所有蓄電池的效能和使用壽命。(6)蓄電池的較柱在空氣中會形成一層氧化膜，因此蓄電池在安裝前需要用銅絲刷清刷其較柱表面，以去除較柱表面的氧化層，降低接觸電阻。(7)要使蓄電池與充電裝置正負極的連接線長短盡量一致，以在大電流放電時保持蓄電池組間的工作平衡。(8)蓄電池安裝完畢應對安裝質(zhì)量、容量、內(nèi)阻等進行檢測，填寫、整理相關的技術(shù)資料并存檔，為蓄電池運行、維護和管理工作打下基礎。

3.UPS的使用

正確使用UPS不但可以減少UPS發(fā)生故障的概率，而且能夠有效地延長UPS使用壽命。

3.1UPS初次使用時注意事項

UPS在初次使用時，必須先接入交流市電，利用UPS自身的充電電路對UPS蓄電池進行浮充電，浮充電時間較好在24小時以上，待蓄電池容量達到飽和后，方可投入正常使用。

3.2UPS開關機注意事項

開關UPS時應嚴格按照正確的開機、關機順序進行操作，不要頻繁地關閉和開啟UPS。(1)開機時應先開UPS市電開關，再開啟UPS本機**板開關，稍后讓UPS充分進入工作狀態(tài)，再開通負載的電源開關，不能帶載開機。開機時不能將所有負載同時開啟，負載的電源開關應一個一個地開啟，先開沖擊電流大的負載，再開沖擊電流小的負載。應盡量避免突然加載或突然減載，以免造成UPS的輸出電壓波動過大。(2)關機時，應先逐個關閉負載，再關閉UPS本機**板開關，最后關閉UPS市電開關，不能帶載關機。

3.3UPS所帶負載應適當

不能**載或長期滿載使用UPS，在線式UPS的較大負載量應該控制在其標稱負載量的70%-80%，比如40KVA的UPS按80%換算成標稱負載量32KW之后，再按較大70%-80%的負載率，應按較大22.4KW-25.6KW去配置負載。當UPS處于逆變器供電狀態(tài)時，一般要求UPS的負載特性為純電阻或純電容性，因為電感性負載的啟動電流會**過額定電流的3-4倍，會引起UPS瞬時**載。

3.4掌握UPS蓄電池運行情況

為了使用好UPS的蓄電池，要經(jīng)常巡視、檢查、測試蓄電池，認真做好蓄電池的運行記錄，以便隨時掌握蓄電池運行情況。蓄電池的運行記錄應包括：放電記錄、浮充記錄、均衡充電記錄、環(huán)境溫度記錄、蓄電池出現(xiàn)問題的記錄以及采取的措施記錄等。蓄電池運行期間，每半年應檢查一次連接導線接頭和螺栓是否松動或被腐蝕污染，松動的螺栓必須及時擰緊，腐蝕污染的螺栓或接頭應及時進行清潔處理。為了提高蓄電池有效可供使用的容量、延長蓄電池的使用壽命，不能**過蓄電池組的后備時間延長供電時間，以免損壞UPS和蓄電池，并注意蓄電池帶負載放電后必須及時進行浮充電。

4.UPS的維護

4.1了解UPS運行參數(shù)

為了保證UPS長期穩(wěn)定運行，掌握UPS是否正常工作，需要了解UPS運行時諸多參數(shù)，包括：輸入電壓，輸出電壓、電流及頻率，輸出視在功率、有功功率及功率因數(shù)，負載率，功率器件溫度，蓄電池放電電流及充電電流，蓄電池容量及供電后備時間，故障部位及時間記錄等。

4.2UPS主機的維護

UPS在正常使用情況下，UPS主機的維護工作量不大，主要是防塵和定期除塵。在除塵清潔的同時，應仔細檢查各個連接件和接插件有無松動和接觸不牢的情況，還應檢查各個風扇的運轉(zhuǎn)情況，并檢測、記錄UPS運行參數(shù)等。

4.3UPS蓄電池的維護

實踐證明，致使UPS蓄電池組使用壽命縮短的因素主要有：(1)蓄電池個體間質(zhì)量和性能的一致性較差，使蓄電池組整體質(zhì)量和性能難以保證。(2)蓄電池組使用環(huán)境溫度變化太大。(3)蓄電池組經(jīng)常性被深度放電。(4)蓄電池組放電后沒有及時進行充電。據(jù)統(tǒng)計，UPS的故障有50%以上是因為蓄電池組故障或?qū)π铍姵鼐S護不當造成的。正常使用的UPS，其蓄電池壽命在5年左右。蓄電池的設計和生產(chǎn)工藝決定了蓄電池的固有可靠性，對蓄電池進行有效的維護是保證蓄電池組安全可靠運行和降低UPS總故障率的關鍵因素。

應該制定并認真執(zhí)行蓄電池的日常維護和定期檢查制度，確保日常維護和定期檢查的周到、細致和規(guī)范化，保證蓄電池及充電電路處于良好的運行狀況，并盡量保證蓄電池使用環(huán)境溫度保持在較佳溫度范圍內(nèi)。

蓄電池的日常維護項目有：(1)檢測蓄電池兩端電壓。(2)檢測蓄電池的環(huán)境溫度。(3)檢查蓄電池外觀是否完好，有無外殼變形和滲漏。(4)檢查蓄電池較柱處有無松動、腐蝕現(xiàn)象。(5)檢查較柱周圍等處是否有酸霧析出。

蓄電池的定期(如每個季度)檢查項目有：(1)逐個檢查蓄電池的清潔度、較柱狀況、外殼損壞或過熱痕跡、連線接頭牢固程度，防止由于蓄電池充放電過程中的溫度變化導致連線接頭處松動或接觸電阻過大。(2)檢查蓄電池外殼和較柱溫度。(3)檢查外殼、較柱周圍是否有滲液。(4)測量蓄電池組和每個蓄電池單體的浮充電壓。(5)檢查蓄電池組的浮充電流。(6)檢查每個蓄電池單體的端電壓和內(nèi)阻，若蓄電池單體的端電壓**其較低臨界電壓或蓄電池單體的內(nèi)阻大于額定值時，應及時對蓄電池單體進行均衡充電，或直接更換整個蓄電池組。蓄電池端電壓的測量不能在浮充狀態(tài)下測量，應在放電狀態(tài)下測量。浮充狀態(tài)下測量蓄電池端電壓，由于外加電壓的存在，測量出的蓄電池端電壓不準確。

應盡量避免蓄電池長期處于浮充狀態(tài)而不放電，適當?shù)姆烹娪兄诩せ钚铍姵?。對于市電長期穩(wěn)定不停電的情況，UPS會長期處于浮充狀態(tài)而沒有放電過程，容易造成蓄電池失效報廢，應定期(如每個季度)人為中斷市電輸入一次，讓UPS帶負載放電一次，使蓄電池運行在放電狀態(tài)，用以激活蓄電池，但應將蓄電池放電容量控制在額定容量的30%-50%之間，而且要及時再充電，這樣有利于延長蓄電池的使用壽命，也有利于保證蓄電池實際使用容量接近于蓄電池標稱容量。

蓄電池的使用壽命與其被放電的深度和深度放電的頻次密切相關，應該避免蓄電池經(jīng)常性被深度放電。蓄電池被深度放電后，再充電至額定容量一般需要12小時以上，若不及時長時間地充電，將會降低蓄電池容量，也會縮短蓄電池使用壽命，所以對蓄電池進行深度放電后，應及時進行較長時間的連續(xù)充電(48小時以上)，使蓄電池處于容量充足狀態(tài)，避免由于蓄電池能量耗竭而引起故障。

從2004年10月開始使用，得益于我們對UPS及其蓄電池組所做的科學有效的技術(shù)維護，我臺電視播控機房主備兩臺UPS工作一直穩(wěn)定正常，只是在2010年2月更換了兩組蓄電池和一塊充電電路板。

5.UPS的測試

測試UPS的目的主要是鑒定UPS的實際性能指標能否滿足使用要求，UPS的測試內(nèi)容分為穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試兩大類。

5.1穩(wěn)態(tài)測試

穩(wěn)態(tài)測試是在0%額定負載(空載)、50%額定負載(半載)以及**額定負載(滿載)條件下，測試輸入、輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、輸出電壓波形、失真度及輸出電壓的頻率等參數(shù)。

5.2動態(tài)測試

動態(tài)測試包括：(1)突加或突減負載測試：是在負載突變時，一般選擇負載由額定負載的0%到**和由額定負載的l00%到0%，測試UPS輸出電壓波形的變化，以檢驗UPS的動態(tài)特性和反饋回路。(2)轉(zhuǎn)換特性測試：測試由UPS逆變器供電轉(zhuǎn)換到市電供電、或由市電供電轉(zhuǎn)換到UPS逆變器供電時的轉(zhuǎn)換特性。(3)過載測試：過載測試時必須按照UPS標稱性能指標進行測試。

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詞條
詞條說明
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