UPS電池的使用和維護

文 梼,戴玉堂

(1.武漢理工大學現代教育技術中心,湖北武漢;2.武漢理工大學光纖傳感技術國家工程實驗室,湖北武漢 430070)

武漢理工大學所用的不間斷電源(UPS,山特牌,1 kV Ah、0.7 kW),主要是網絡中心和現代教育技術中心使用。從2000年以后開始使用,數量總共為12臺。安裝UPS的房間內都裝有空調,溫度適宜,由于是新校區,灰塵可能多一點。UPS主要用于市電斷電后,微機保存數據。

本文作者就近年來使用UPS的情況,進行了初步總結。

1 UPS電池的使用

電池UPS的主要組成部分,現在的UPS一般都采用全密封免維護鉛酸電池作為儲能裝置。

1.1 不用UPS時應關機

比如學校在寒、暑假網絡服務器不用時,將UPS關機,可延長使用壽命。工作完后不關電源,長時間損耗能量又不及時充電,最后電池就會枯竭,引發UPS故障。

1.2 保持適宜的環境溫度

環境溫度會影響電池的壽命。雖然升高溫度可提高電池的放電能力,但會縮短使用壽命。據測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就縮短一半[1]。安放UPS電源的房間,溫度應保持在20～25℃,應清潔、陰涼、通風和干燥。

目前UPS所用的電池一般都是全密封免維護鉛酸電池,設計壽命普遍是5 a[2]。達不到規定的環境溫度要求,使用壽命就會受很大的影響。環境溫度提高會導致電池內部活性增強,產生大量的熱,又會反過來使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命[3]。溫度過低會使電池充電不足,也會縮短電池的使用壽命。

1.3 定期充電放電

UPS電源的浮充電壓和放電電壓,在出產時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,在日常使用中應合理調節負載。UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中,電池會長期處于浮充電狀態,容易導致硫酸鹽化,加速老化,因此一般每隔2～3個月應進行一次完全放電。放電時間可根據電池的容量和負載的大小來確定,放電時,電池溫度應控制在-15～15℃,連放電流應控制在3.00 C A以下[4]。放電終止電壓根據電流的大小而變化。放電后應迅速充電,如不小心完全放電后,也要立即充電。一般全負荷放電完畢后,按規定再充電8 h以上,循環充電時,充電初期電流應控制在0.25 C A以下,充電量設為放電量的100%～120%;當環境溫度在5℃以下時,充電量設為放電量的120%～130%。溫度越低(5℃以下),充電時間越長;溫度越高(35℃以上),越容易發生過充電,因此在循環使用時,在5～30℃內進行充電較好。

一般情況下,UPS電源所帶負載不宜超過額定負載的60%,因為在這個范圍內,電池不容易出現過度放電。免維護電池的使用壽命與電池的放電深度密切相關,深度放電會造成電池內部極板表面硫酸鹽化,導致內阻增大,嚴重時會使個別電池出現“反極化”現象和永久性損壞。放電深度嚴重影響的電池使用壽命,非迫不得已,不要讓電池處于深度放電狀態。

1.4 及時更換廢電池

目前,大中型UPS電源的單體電池數量從3只到80只不等,甚至更多。在UPS連續不斷的運行使用中,因性能和質量上的差別,個別電池性能下降,容量達不到要求是難免的。定期對電池進行檢查,發現有個別電池出現損壞時,就應及時對每只電池進行檢查測試,排除損壞的電池,更換新的電池。

2 UPS電池的維護

在UPS的使用過程中,人們往往認為電池是免維護的而不加重視,而由電池故障引起的 UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。

正確的使用與維護,對延長電池壽命、降低UPS系統故障率有重要的意義。除了選配正確品牌的電池外,應從以下幾方面對電池加以維護。

UPS電源在正常使用情況下,主機的維護工作很少,主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區,空氣中的灰塵較多,機內的風機將灰塵帶入機內沉積,當遇到空氣潮濕時,會引起主機控制紊亂,造成主機工作失常,并且不能準確報警;大量灰塵還會造成器件散熱不好。

一般每季度進行一次徹底清潔。在除塵時,如發現有灰塵等外觀污染時,應用溫水浸濕的布片進行清掃,不要用汽油、香蕉水等有機溶劑或油類進行清洗,另外,避免使用化纖布。除塵后,還應檢查各連接件和插接線,如發現松動和接觸不良的情況,應及時處理。

雖然是免維護電池,但只是免除了以往的測比、配比和定時添加蒸餾水的工作,工作狀態對電池的影響并未改變,這部分的維護檢查仍很重要。UPS電源系統的維修、檢修工作主要在電池部分。一直保持充電狀態,能延長電池的使用壽命。儲能電池的工作全部在浮充狀態,在這種情況下至少每季度進行一次放電。放電前,應先對電池組進行均衡充電,以達到全組電池的均衡。放電過程中,如有一只電池提前達到終止電壓,應停止放電,消除落后電池,再繼續放電。

免維護電池在日常維護中,需要經常檢查的項目有:清潔并檢測電池兩端電壓、溫度;連接處有無松動、腐蝕現象,檢測連接條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備是否正常等。做到運行、日常管理的周到、細致和規范性,保證設備保持良好的運行狀況,從而延長使用壽命;保證電池運行和人員的安全可靠。

當UPS電池系統出現故障時,應當查明原因,分清是負載還是UPS電源系統,是主機還是電池組。

雖然UPS主機有故障自檢功能,但它對面不對點,更換配件很方便,但要維修故障點,仍需進行大量的分析、檢測。對主機出現擊穿、斷保險或燒毀器件的故障,一定要查明原因并排除故障后,再重新啟動,否則會接連發生相同的故障。

當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄露等現象的電池時,應及時采用相應的方法處理,或及時按規定進行更換,對壽命已到期的電池組,要及時更換,以免影響到主機。

3 結束語

目前,UPS電源中廣泛使用的是全密封免維護鉛酸電池,為考慮節約成本,可采用模塊式UPS電源,把交流供電系統與網絡直流供電系統融為一體。正確地使用與維護電池,使UPS供電系統經常處于良好的狀態,不但能夠保障用電設備的正常工作、提高運行質量,而且能夠延長電池的使用年限,降低投資成本,提高使用效率。

[1] QIN Ming-feng(秦鳴峰).蓄電池的使用與維護(第2版)[M].Beijing(北京):Chemical Industry Press(化學工業出版社),2011.27.

[2] ZHAO Li(趙力).電池辭典[M].Beijing(北京):Chemical Industry Press(化學工業出版社),2010.192.

[3] GONG Hua-sheng(龔華生),DENG Ying-chun(鄧迎春),LI Xiao-yun(李小運),et al.電池使用維修指南[M].Beijing(北京):National Defense Industry Press(國防工業出版社),2011.55.

[4] GUI Chang-qing(桂長清).實用蓄電池手冊[M].Beijing(北京):China Machine Press(機械工業出版社),2010.57.