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UPS電源運(yùn)用過程中對蓄電池使用管理
UPS電源運(yùn)用過程中對蓄電池使用管理
詳情
UPS供電體系在各行業(yè)數(shù)據(jù)中心中起到重要的電源保障效果，要為負(fù)載供給不間斷的供電，就必須具有電能貯存的功能。因而，蓄電池成為UPS供電體系的重要組成部分。而因?yàn)樾铍姵刈陨砘蛟S辦理上的原因，現(xiàn)在有許多UPS毛病是由蓄電池引起。因而有必要加強(qiáng)對蓄電池特性的了解，正確選配和運(yùn)用蓄電池，盡可能地延伸蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)。同時(shí)，怎么辦理蓄電池成為各個(gè)UPS廠家及行業(yè)用戶重點(diǎn)研究的問題。
以下對現(xiàn)在大型UPS體系廣泛選用的閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池在UPS供電體系中的效果、作業(yè)原理、裝備、選用、裝置、保護(hù)等方面進(jìn)行探討。
蓄電池在UPS供電體系中的效果和意義
在UPS供電體系中，蓄電池大多選用免保護(hù)蓄電池。蓄電池在UPS供電體系中的首要效果便是貯存電能，一旦市電中斷，由電池放電供給逆變器，由逆變器將電池釋放出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎医涣麟?，維持UPS的電源輸出，保證負(fù)載在一定的時(shí)刻內(nèi)正常用電。
在市電正常供電時(shí)，電池在整流－充電電路中貯存電能，同時(shí)對直流電路起到滑潤濾波的效果，并在逆變器發(fā)生過載時(shí)，起到緩沖器的效果。
而在日常作業(yè)中，人們往往片面地以為蓄電池是免保護(hù)的而不加重視。然而因?yàn)閷π铍姵氐牟缓侠磉\(yùn)用，發(fā)生了蓄電池的電解液干涸、熱失控、前期容量損失、內(nèi)部短路等問題，然后嚴(yán)峻影響到供電體系的可靠性。有材料標(biāo)明，蓄電池毛病而引起UPS主機(jī)毛病或作業(yè)不正常的份額大約為60%。由此可見，加強(qiáng)對UPS電池的正確運(yùn)用與保護(hù)，對延伸蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)，下降UPS供電體系毛病率，有著越來越重要的意義。
蓄電池的品種
蓄電池在UPS中已得到廣泛的應(yīng)用，其品種繁多，類型齊全，規(guī)格各異，但按其根本性質(zhì)能夠分為酸性電池和堿性電池兩大類：
酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸（H2SO4）或許膠體硫酸構(gòu)成，極板由鉛Pb和過氧化鋁PbO2構(gòu)成，經(jīng)過化學(xué)反響貯存電荷，起到電池儲能的效果。
堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或許氫氧化鈉NaOH（燒堿）組成。極板因?yàn)殡姵氐慕Y(jié)構(gòu)不同而各異。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鎘Cd；鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3，負(fù)極板是鐵Fe；銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負(fù)極板是鋅Zn。
鉛酸蓄電池的作業(yè)原理
UPS、直流電源設(shè)備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結(jié)構(gòu)，電池在運(yùn)用進(jìn)程中，有氫氣和氧氣以及酸霧逸出，不僅污染環(huán)境還具有危險(xiǎn)性，保護(hù)時(shí)需求加水、加酸，已逐步被市場淘汰?，F(xiàn)在UPS供電體系中蓄電池大多選用閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池。閥控式鉛酸蓄電池的首要優(yōu)點(diǎn)是在充電時(shí)正極板上發(fā)生的氧氣，經(jīng)過再化合反響在負(fù)極板上還原成水，運(yùn)用時(shí)在規(guī)定浮充壽數(shù)期內(nèi)不必加水保護(hù)，所以又稱為免保護(hù)鉛酸蓄電池?？梢姡獗Ｗo(hù)僅僅與一般蓄電池比較，運(yùn)行中免除了增加純水或蒸餾水，調(diào)整電解液液面的項(xiàng)目，并非免除全部保護(hù)作業(yè)。
閥控式密封鉛酸蓄電池的作業(yè)原理，根本上沿用于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池，其正極活性物質(zhì)是二氧化鉛（PbO2），負(fù)極活性物質(zhì)是海綿狀鉛（Pb），電解液是稀硫酸（H2SO4），其電極反響方程式如下：
PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O
兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比較
現(xiàn)在閥控式密封鉛酸蓄電池首要有兩類，即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池（如GNB、霍克電池）和硅凝膠密封鉛蓄電池（如德國的陽光電池）。
兩種電池極板相同：正極板柵選用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金，負(fù)極板柵選用鉛鈣錫鋁四元合金。并運(yùn)用緊裝置和貧液規(guī)劃，在電池的上蓋中設(shè)置了一個(gè)單向的安全閥。因?yàn)檫x用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金，進(jìn)步了負(fù)極析氫過電位，然后抑制氫氣的分出，同時(shí)，選用特制安全閥使電池堅(jiān)持一定的內(nèi)壓。
兩種電池隔板不同：即別離選用超細(xì)玻璃纖維棉（AGM）隔板和硅凝膠二種不同辦法來“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的，但給正極分出的氧氣抵達(dá)負(fù)極供給的通道是不同的。對AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔閡中雖然堅(jiān)持了電池的大部分電解液，但必須使10%的隔閡孔隙中不進(jìn)入電解液。正極生成的氧氣便是經(jīng)過這部分孔隙抵達(dá)負(fù)極而被負(fù)極吸收的。對膠體密封鉛酸蓄電池而言，電池內(nèi)的硅凝膠是以SiO2質(zhì)點(diǎn)作為骨架構(gòu)成的三維多孔網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后，骨架要進(jìn)一步縮短，使凝膠呈現(xiàn)裂縫貫穿于正負(fù)極板之間，給正極分出的氧氣供給了抵達(dá)負(fù)極的通道。
由此看出，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”辦法和供給氧氣抵達(dá)負(fù)極通道的辦法有所不同，因而兩種電池的功能也各有千秋。
UPS供電體系中蓄電池的裝備和挑選
在UPS供電體系中，能夠說蓄電池是這個(gè)體系的支柱。沒有蓄電池的UPS只能稱做穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。UPS之所以能實(shí)現(xiàn)不間斷供電，便是因?yàn)橛辛诵铍姵?。在?guī)劃UPS時(shí)，首先應(yīng)考慮挑選什么類型的蓄電池，即蓄電池的額外電壓、額外容量及應(yīng)由多少節(jié)蓄電池組合等。
蓄電池的額外容量挑選
因?yàn)樾铍姵氐膶?shí)際可運(yùn)用容量與放電電流巨細(xì)、體系電壓、放電時(shí)刻、蓄電池作業(yè)環(huán)境溫度、蓄電池貯存時(shí)刻的長短、負(fù)載品種和特性等要素密切相關(guān)。蓄電池的容量一般是指在20°C，以20h放電率放電到1.75V／單體時(shí)，蓄電池輸出的功率數(shù)（W）。
蓄電池的指標(biāo)挑選
內(nèi)阻：應(yīng)挑選內(nèi)阻小的蓄電池，這樣才干持續(xù)大電流放電。假如內(nèi)阻較大，在充放電進(jìn)程中功耗加大，使蓄電池發(fā)燙。
浮充電壓：在相同溫度下，浮充電壓值高意味著儲能量大，質(zhì)量差的蓄電池浮充電壓值一般較小。蓄電池浮充電壓值在不同的溫度時(shí)應(yīng)進(jìn)行批改。
在大中型（幾kVA-幾千kVA）UPS中選用2V單體系列蓄電池，避免選用小容量組合蓄電池進(jìn)行混聯(lián)。
蓄電池的運(yùn)用和保護(hù)
1VRLA蓄電池的運(yùn)行環(huán)境與裝置
作為備用蓄電池，蓄電池平常都處于浮充情況，此時(shí)蓄電池內(nèi)部仍進(jìn)行著雜亂的能量轉(zhuǎn)化。浮充進(jìn)程中所用的電能根本上轉(zhuǎn)化為熱能。因而要求蓄電池所處的環(huán)境應(yīng)有杰出的通風(fēng)散熱能力或有空調(diào)設(shè)備。
電池盡可能裝置在清潔、陰涼、通風(fēng)、枯燥的地方，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響，讓電池有一個(gè)杰出的作業(yè)、貯存環(huán)境。
蓄電池一般應(yīng)在5℃～35℃范圍內(nèi)進(jìn)行充電，低于5℃或高于35℃都會下降壽數(shù)，充電的設(shè)定電壓應(yīng)在定范圍內(nèi)，如超出定范圍將造成蓄電池?fù)p壞、容量下降、壽數(shù)縮短。
1、初充電
蓄電池在裝置或大修后的一次充電，稱為初充電。初充電是否杰出，將嚴(yán)峻影響蓄電池的壽數(shù)。
2、浮充充電
為了保證直流電源不間斷，延伸蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)，通常都選用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電辦法。
3、均衡充電
在正常運(yùn)行情況下的電池組，通常不需求均衡充電。但假如發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時(shí)，則應(yīng)對電池組進(jìn)行均衡充電。
4、補(bǔ)充充電
電池在寄存、運(yùn)輸、裝置進(jìn)程中，會因自放電而失去部分容量。因而，在裝置后投入運(yùn)用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，然后選用不同的辦法對蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對備用放置的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電。
2VRLA蓄電池的運(yùn)用與保護(hù)
跟著科技的不斷發(fā)展，UPS的功能越來越好，均勻無毛病時(shí)刻越來越長，整機(jī)的可靠性越來越高。做好UPS中蓄電池的運(yùn)用與保護(hù)變得尤為重要。
新電池的充電
新的蓄電池在裝置完畢后，一般要進(jìn)行一次較長時(shí)刻的充電，充電要按說明書中的規(guī)定進(jìn)行，待電池組充電完畢后，進(jìn)行一次放電，放電后再次充電，意圖是延伸電池的運(yùn)用壽數(shù)，進(jìn)步電池的活性和充放電特性。
定期充放電
UPS蓄電池長時(shí)刻閑置不必或使蓄電池長時(shí)刻處于浮充情況而不放電，會導(dǎo)致電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面，導(dǎo)致內(nèi)阻增大、活性下降，使蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)大大縮短。關(guān)于市電供電杰出的單位，需求每隔三個(gè)月進(jìn)行一次“治療性”充、放電進(jìn)程，即電池帶載放電、再充電操作，并記載相關(guān)數(shù)據(jù)，與以前放電記載進(jìn)行比較剖析電池功能情況，對電池組整體進(jìn)行保護(hù)查看，真實(shí)遇到市電停電時(shí)，才干有效保護(hù)負(fù)載安全。
禁止深度放電
蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)與蓄電池的放電深度密切相關(guān)。深度放電會造成蓄電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)阻增大，嚴(yán)峻時(shí)會使個(gè)別電池呈現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的損壞。電池的放電深度嚴(yán)峻影響電池的運(yùn)用壽數(shù)，非迫不得已，不要讓電池處于深度放電情況。
定期丈量電池浮充電壓、內(nèi)阻
跟著UPS運(yùn)用時(shí)刻的延伸，總有部分電池的充放電特性會逐步變壞，內(nèi)阻增大、端電壓明顯下降，需求及時(shí)發(fā)現(xiàn)、及時(shí)替換，否則會影響整組電池的運(yùn)用。這種電池的功能不可能在依托UPS內(nèi)部的充電電路來解決，持續(xù)運(yùn)用會存在危險(xiǎn)，需求保護(hù)人員定期進(jìn)行丈量查看每個(gè)單體電池的電壓、內(nèi)阻，發(fā)現(xiàn)超出范圍的電池進(jìn)行確認(rèn)、及時(shí)替換。
其他注意事項(xiàng)
?、倜看涡铍姵亟M放電后應(yīng)及時(shí)充電；
?、诓灰剐铍姵亟M被過電流或過電壓充電；
?、坌铍姵貞?yīng)避免長時(shí)刻放置不必，也不能長時(shí)刻浮充而不放電。
蓄電池的智能辦理
蓄電池在正常情況下處于靜態(tài)寄存、備用作業(yè)情況，為避免用戶在*不知情的情況下，因?yàn)槭须姽╇娭袛喽斐蒛PS在極短時(shí)刻內(nèi)進(jìn)入“蓄電池電壓過低主動關(guān)機(jī)”的作業(yè)情況，然后中止向負(fù)載供電。這就要求保護(hù)人員不僅需求每日按照規(guī)定的時(shí)刻段進(jìn)行現(xiàn)場外，還需求將蓄電池辦理歸入U(xiǎn)PS監(jiān)控體系，UPS實(shí)時(shí)對電池的情況進(jìn)行檢測，并將電池的相關(guān)信息經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)傳送到值班室或控制室以便作業(yè)人員了解電池的情況，以保證電池的作業(yè)質(zhì)量。為了進(jìn)步電池的運(yùn)用壽數(shù)，減少保護(hù)作業(yè)，下降保護(hù)本錢。應(yīng)建立杰出的電池保護(hù)體系，一定要具備：
1、主動均/浮充轉(zhuǎn)化。即供電正常時(shí)對電池進(jìn)行均恒充電。電池放電后主動對電池進(jìn)行均恒充電，當(dāng)電池充滿后，主動轉(zhuǎn)為浮充電。
2、充電限流。采取先恒流后恒壓的充電辦法。充電初期，充電電流較大，UPS根據(jù)所裝備的蓄電池電池容量，主動將充電電流約束在0.1～0.2C，對蓄電池進(jìn)行恒流充電，保證蓄電池充電時(shí)安全快速。當(dāng)蓄電池容量到達(dá)80%以后，UPS轉(zhuǎn)為浮充電壓對蓄電池進(jìn)行恒壓充電。
3、后備時(shí)刻顯示及低電壓報(bào)警。當(dāng)UPS因?yàn)楦鞣N原因切換到蓄電池供電時(shí)，用戶需求及時(shí)地了解體系的后備時(shí)刻，且采取相應(yīng)的措施。當(dāng)蓄電池電壓降到低*，報(bào)警告訴用戶，然后主動關(guān)機(jī)以避免蓄電池深度放電。
4、溫度補(bǔ)償。環(huán)境溫度變化時(shí)，必須對浮充電壓進(jìn)行校對，校對系數(shù)為18mV/℃（標(biāo)稱12V的電池）。為簡單計(jì)，能夠分級校對。
電池靜置時(shí)，溫度太高，電池的自放電加重。電池運(yùn)用條件引薦為20℃～25℃，溫度太低，電池放電容量下降，充電接受能力下降。溫度太高，反響加重，導(dǎo)致失水，極板腐蝕加重。電池的充電電壓經(jīng)過溫度補(bǔ)償來改變，溫度高時(shí)，充電電壓下降，使電池處于浮充情況。
因而，保證電池服務(wù)方案是將環(huán)境溫度控制在20℃～25℃，控制放電次數(shù)、放電深度、放電和充電電流以及定時(shí)充放電的周期。
完畢
以上經(jīng)過對閥控式密封鉛酸蓄電池在UPS供電體系中的效果、作業(yè)原理、裝備保護(hù)等方面進(jìn)行進(jìn)行全面剖析，并結(jié)合實(shí)際作業(yè)經(jīng)驗(yàn)，提出一些卓有成效的辦法，協(xié)助用戶進(jìn)步蓄電池保護(hù)辦理水平，愈加清晰了蓄電池在保障UPS供電體系安全運(yùn)行中的重要效果。
UPS電源運(yùn)用過程中對蓄電池使用管理