隨著市場的需求,UPS在各個行業(yè)被廣泛使用,蓄電池已成為不間斷供電系統(tǒng)的動力保障,不配備電池的UPS只能稱作穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。在市電異常時蓄電池將化學(xué)能變成電能,通過UPS中逆變器變成交流電能輸送給負(fù)載,保證負(fù)載不間斷連續(xù)運行。

閥控式免維護(hù)密封鉛酸蓄電池已在大、中、小型UPS中廣泛使用,占據(jù)UPS總成本的1/4～1/2。據(jù)調(diào)查,正常使用蓄電池的壽命一般在5年左右,在使用末期約有50%左右的UPS故障與蓄電池有關(guān)。蓄電池的失效主要表現(xiàn)為個別電池存在落后或電池浮充電壓低,備電時間短(容量不足),需要電池啟動的UPS當(dāng)市電異常后不能帶載啟動等。為保障UPS系統(tǒng)的正常運行,特別是針對蓄電池的狀況制定合理的維護(hù)方案是必要的。

1 蓄電池浮充電壓監(jiān)控

(1)在中大型UPS中一般配備有監(jiān)控儀,通過監(jiān)控設(shè)定浮充電壓的上下限,做到隨時監(jiān)控電池的健康狀態(tài),發(fā)現(xiàn)異常及時進(jìn)行處理。 (2)用萬用表測量電池的浮充電壓。

通過以上方法,參照YD/T799-2002《通信用閥控式密封鉛酸蓄電池》標(biāo)準(zhǔn),電池在浮充狀態(tài)下浮充電壓偏差不大于480mV(12V電池),如測試電壓偏差大,則需要考慮改成均充模式后再進(jìn)行觀察和測試,如轉(zhuǎn)成浮充后仍沒有改觀,則需要考慮采用以下方法進(jìn)行檢測核實。

2 蓄電池的容量測試
一般情況下在對蓄電池進(jìn)行定期容量測試時,可選擇以下幾種容量測試方法。
2.1 離線式測量法(在條件允許的情況下)
(1)將蓄電池組充滿電后脫離UPS靜置1h,在環(huán)境溫度為25℃±5℃的條件下外接(智能)假負(fù)載的方式,采用10小時放電率進(jìn)行放電測試。
(2)放電開始前應(yīng)測量蓄電池的端電壓、環(huán)境溫度、時間。
(3)放電期間應(yīng)測量記錄蓄電池的端電壓、放電電流、室內(nèi)溫度,測量時間間隔為1h,放電電流波動不得超過規(guī)定值的1%。
(4)放電期間應(yīng)測量記錄蓄電池的端電壓及室溫,測量時間間隔為1h。在放電期末要隨時測量,以便準(zhǔn)確確定達(dá)到放電終止電壓的時間。
(5)放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量。蓄電池按10小時率放電時,如果溫度不是25℃時,則應(yīng)將實際測量的容量按照下式換算成25℃時的容量Ce:
Ce=Cr/[1+K(t-25℃)] (1)
式中:t—放電時的環(huán)境溫度
K—溫度系數(shù)(10小時率放電時,K=0.006/℃;
3小時率放電時,K=0.008/℃;1小時率放電時,K=0.01/℃)
(6)放電結(jié)束后,要對蓄電池組進(jìn)行充電,充入電量為放出電量的1.2倍以上。
2.2 在線式測量法
(1)在直流供電系統(tǒng)中,調(diào)整UPS輸出電壓至保護(hù)電壓,由蓄電池對實際負(fù)載供電,在放電中找出蓄電池組中電壓最低、容量最差的一只蓄電池作為容量試驗對象。
(2)打開UPS對蓄電池組進(jìn)行充電,等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1h以上。
(3)對(1)中放電時找出最差的那只蓄電池進(jìn)行10小時率放電試驗。放電前后要測量、記錄該蓄電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫。以后每隔1h測量記錄一次,放電快到終止電壓時,應(yīng)隨時測量記錄,以便準(zhǔn)確記錄放電時間。
(4)放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量。如果室溫不是25℃時,則應(yīng)按照式(1)換算成25℃時的容量。
(5)放電試驗結(jié)束后,用充電機對該只蓄電池進(jìn)行補充電,恢復(fù)其容量。
(6)根據(jù)測量記錄數(shù)據(jù)繪制放電曲線。
2.3 核對性放電試驗法
為了能隨時掌握蓄電池組的大致容量,進(jìn)行核對性放電試驗是必要的,其方法是:
(1)在直流供電系統(tǒng)中,調(diào)整UPS輸出電壓至保護(hù)電壓,由蓄電池對實際負(fù)載供電。蓄電池組放電前后要測量記錄每只電池的端電壓、溫度、室溫和放電時間。放出額定容量的30%～40%為止。
(2)放電結(jié)束后,要對蓄電池進(jìn)行充電,充入電量為放出電量的1.2倍以上。
(3)根據(jù)測量記錄的數(shù)據(jù)繪制放電曲線,留作以后再次測量時比較。

說明:
(1)對于UPS供電系統(tǒng)的蓄電池組,不建議采用離線式測量法進(jìn)行容量測試。
(2)進(jìn)行在線式測量法和核對性容量試驗時,對于本身具備蓄電池放電測試功能的UPS設(shè)備,需要開啟蓄電池放電檢測功能對蓄電池進(jìn)行放電試驗。對于沒有該功能的UPS,需要關(guān)斷其交流輸入電源,進(jìn)行放電試驗。
2.4 注意事項
(1)在容量測試期間保證系統(tǒng)運行是非常重要的,因此在做容量試驗時應(yīng)提前了解市電有無計劃性停電,備用發(fā)電機組應(yīng)處于良好狀態(tài)。
(2)在進(jìn)行蓄電池容量放電試驗前,應(yīng)用萬用表、內(nèi)阻儀、電導(dǎo)儀對蓄電池的性能進(jìn)行一次預(yù)防性檢測。
(3)為保證容量測試的準(zhǔn)確性,應(yīng)采用專業(yè)蓄電池容量在線測試儀器和假負(fù)載進(jìn)行測試。
3 蓄電池啟動瞬間輸出大電流測試
在實際使用過程中,后備式UPS由市電供電向逆變供電的切換時間要求小于7ms,一般設(shè)計為4～5ms。當(dāng)市電供電異常,蓄電池必須在小于4～5ms時間內(nèi)輸出負(fù)載所需的電流。如電池組中存在失效的電池,可能滿足以上端電壓和容量的要求,但在大電流放電時不合格,這種情況屬于存在隱患,電池已處于不合格狀態(tài)。由于蓄電池瞬間輸出大電流的特性只有在關(guān)閉市電時才能測試,因而在不清楚電池性能的情況下測試是有風(fēng)險的,一般不建議進(jìn)行這種檢測。