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UPS蓄电池的种类、选择及维护

时间:2020-04-11 点击次数:144

     一部分工程师人员在配置电源时,往往比较注重UPS主机的性能,却忽视了对UPS蓄电池的选择。选择不恰当的配套蓄电池往往会造成UPS后备时间不足、一部分工程师人员在配置电源时,往往比较注重UPS主机的性能,却忽视了对UPS蓄电池的选择。选择不恰当的配套蓄电池往往会造成UPS后备时间不足。

一、UPS蓄电池的种类 

  蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度,然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护,就能够延长其使用寿命,反之其使用寿命会大大缩短。

    蓄电池的种类一般可分为阀控式密封铅酸蓄电池、胶体电池等。UPS要求所选用的蓄电池必须具有在短时间内输出大电流的特性。目前,在线运行的蓄电池基本上是这两种,不属于铅酸蓄电池。     

   阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)

  因其体积较小、密封性能好、绝少维护而被广泛应用于各类UPS电源中。VRLA防止电池内部电解液流动有两种技术方法:一种是将硫酸电解液与SiO2,胶体混合后充满电池内部,制成胶体电池(简称GEL)。这类产品产量较低,约占VRLA电池总量的15%。另一种是利用超细玻璃棉将电解液不饱和地吸附住,制成吸液式电池或贫液式电池(简称AGM)。由于后者具有较好的大电流放电性能,在UPS系统中较多采用,国内厂家也大多生产AGM蓄电池。

   胶体电池 

胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,相对于挺简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。

   关于充电
  1、浮充充电时,请用充电电压2.275V/单格(20℃时的设定值),进行定电压充电或0.002CA以下的电流进行定电流充电。温度有0C以下或40C以上时,有必要对充电电压进行修正,以20C为起点每变化一度,单格电压变化-3mv。2、循环充电时,充电电压以2.40-2.50V/单格(20℃时的设定值),进行定电压电压充电。温度在5C以下或35℃以上进行充电时,以20℃为起点,每变化一度充电电压调整-4mv/单格。
  充电初期电流控制在0.25CA以下。
  充电量设为放电量的100-120%,但环境温度在5C以下时,设为120-130%。
  温度越低(5C以下)充电结束时间越长,温度越高(35C以上)越容易发生过充电,所以特别是在循环使用时,在5C~30C内进行充电较好。
  为防止过充电尽量安装充电计时器,或自动转换成涓流式充电方式。
  充电时电池温度要控制在-15C~+40C的范围内。
  关于放电
  放电时请将电池温度控制在-15℃- +50℃的范围内。
  连续放电电流请控制在3CA以下(H控制在6CA以下)。
  放电终止电压依电流的大小而变化,大体如下所述。注意放时,电压不得低于下述电压。
  放电以后请迅速充电。如不小心过放电之后也请立即充电。
  放电电流
  放电终止电压
  0.2CA未满
  1.75CA/单格
  0.2CA以上0.5CA未满
  1.70CA/单格
  0.5CA以上 1.0CA未满
  1.55CA/单格
  1.0CA以上
  1.30CA/单格
  安装须知
  安装蓄电池时,请务必遵守以下事项:
  1.1不要在密封空间或火的附近安装蓄电池,否则有引发爆炸及火灾的危险。
  1.2不要用乙烯薄膜类有可能引发静电的东西盖住蓄电池,产生静电时有时会引起爆炸。
  1.3不要在有可能进水的地方安装蓄电池,否则有发生触电、火灾的危险。
  1.4请不要在超过-40 °C~60 °C环境下安装蓄电池。
  1.5不要在有粉尘的地方使用蓄电池,否则有可能造成蓄电池短路。
  1.6将蓄电池放进箱内使用时,要注意空气流通。
  1.7不要有粘性或标贴类物体压住上盖,因上盖下面有排气阀,电池内产生的气体将不能逸出。
  1. 8并联的个数——浮充电时,插接式端子电池最多只能关联三列,螺栓紧固式端子没有特别限制,但并联数量小可靠性增加。另外,并联接线时,有必要考虑使各列之间接线导体和接触电阻等同,为使各列充放电电池保持均衡,实际使用上请不要超过三列。
  1.9同时使用容量不同、新旧不同,厂家不同的电池时,由于其特性值不同有可能使蓄电池和机器受到损坏,所以请避免使用。
  关于保管
  1.保管时请注意温度不要超过-20℃~+40℃范围
  2.保管电池时必须使电池在完全充电状态下进行保管。由于在运输途中或保存期内因自放电会损失一部分容量,使用时请补充电。

  3.长期保管时,为弥补保管期间的自放电, 请进行补充电。在超过40C条件下保管时,对电池寿命有很坏影响,请避免!

  4.在干燥低温,通风良好的地方进行保管。5.如在保管或转移过程中电池包装不慎被水淋湿,应立即除掉包装纸箱,以避免被水打湿的纸箱成为

导体造成电池放电或烧坏正极端子。
  日常维护
  1.定期对电池进行检查,如发现有灰尘等外观污染情况时,请用水或温水浸湿的布片进行清扫。不要
  用汽油、香蕉水等有机溶剂或油类进行清洗,另外请避免使用化纤布。
  2.浮充时,电池充电过程中总电压或指示盘上电压表的指标值偏离下表所示基准值时(±0.05V/单格)应调查原因并作处理。
  2电池寿命
  即使UPS使用的是同样的电池技术,不同厂家的电池寿命大不一样, 这一点对用户很重要,因为更换电池的成本很高(约为UPS售价的30%)。电池故障会减小系统的可靠性,是非常烦人的事情。
  温度影响
  温度对电池的自然老化过程有很大影响。详细的实验数据表明温度每上升摄氏5度,电池寿命就下降10%,所以UPS的设计应让电池保持尽可能的温度。所有在线式和后备/在线混合式UPS比后备式或在线互动式UPS运行时发热量要大( 所以前者要安装风扇),这也是后备式或在线互动式UPS电池更换周期相对较长的一个重要原因。
  充电影响
  电池充电器UPS非常重要的一部分,电池的充电条件对电池寿命有很大影响。如果电池一直处于恒压或“浮”型电器充电状态,则UPS 电池寿命能大幅度提高。事实上电池充电状态的寿命比单纯储存状态的寿命长得多。因为电池充电能延缓电池的自然老化过程,所以UPS无论运行还是停机状态都应让电池保持充电。
  电压影响
  电池是个单个的“原电池”组成,每一个原电池电压大约12伏,原电池串联起来就形成了电压较高的电池,一个12伏的电池由6个原电池组成,24 伏的电池由12个原电池组成等等。UPS的电池充电时,每个串联起来的原电池都被充电。原电池性能稍微不同就会导致有些原电池充电电压比别的原电池高,这部分电池就会提前老化。只要串联起来的某一个原电池性能下降,则整个电池的性能就将同样下降。试验证明电池寿命和串联的原电池数量有关,电池电压就越高,老化的就越快。UPS容量一定时,设计时应尽可能让电池电压最低,这样UPS电池寿命就越长,对于电池电压一定时,应选择数量少电压原电池串联的电池,不要选择数量多电压低的原电池串联的电池。有些厂家UPS的电池电压比较高,这是因为容量一定时,电压越高,电流就越小,就可选用较细的导线和功率较小的半导体, 从而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的电池电压一般为24~96V。
  电流影响
  理想情况下,为了延长UPS电池寿命,应让电池总保持在“浮”充电或恒压充状态。这种状态下电状态,充满电的电池会吸收很小的充电器电流,它称为“浮”或“自放电”电流。尽管电池厂商如此推荐,有些UPS的设计(很多在线式) 使电池承受一些额外的小电流,称为纹波电流。纹波电流是当电池连续地向逆变器供电时产生的,因为据能量守恒原理,逆变器必须有输入直流电才能产生交流输出。这样电池形成了小充放电周期,充放电电流的频率是UPS输出频率(50或60Hz)的两倍。
  普通后备式、在线互动式或后备/铁磁式UPS不会有纹波电流,其它设计的UPS会产生大小不等的纹波电流,这取决于具体的设计方法。只要检查一下UPS的结构图就能知道该UPS能否产生纹波电流。
如果在线式UPS的电池在充电器和逆变器之间,那么电池就会有纹波电流,这是普通的“双变换”UPS。
如果用截止二极管、继电器、变换器或整流器把电池与逆变器隔离开,那么电池就不会有纹波电流。当然这种设计的UPS不总是一直“在线”,所以这种UPS被称为“混合后备/在线式”UPS。
  总结
  电池是UPS系统中最不可靠的部分,但是UPS设计得好坏直接影响到电池的可靠性。让电池一直保持充电状态(即使UPS停机)能延长电池的寿命,尽量避免选用电池电压高的UPS。有的UPS设计会使电池产生纹波电流,造成电池不必要的过热。大多数UPS使用的电池都差不多,但UPS设计不同会大大影响电池的寿命。一节电池是12V,UPS要接96V,也就是说要接8节。服务器780W,加20%,大约为1000W,2个小时,每节电池大约为20AH,可以用8节标称容量为24AH的电池。
  品牌有很多,大多数人选国产免维护铅酸蓄电池,正规厂家品质保障,使用寿命长,性价比高。

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