UPS蓄電池維護措施及放電時間淺談

李靜 劉青　劉淑娜　王波　李芳芳

摘要：本文簡要介紹UPS原理及在維護UPS蓄電池過程中我們應該注意的事項，并著重介紹UPS蓄電池放電時的問題。

關鍵詞：UPS蓄電池；放電

UPS是不間斷的電源，是一種電源儲能裝置，是以逆變器為主要組成部分的恒壓、恒頻的不問斷電源，主要是用于給汁算機網絡系統或其他電力電子設備提供不問斷的電力供應。不間斷電源是電廠關鍵設備的保衛衛士，他的到來是電廠的新的革命。現代工業一旦斷電，企業將無法運行，儀表、計算機將無法顯示，UPS將消除市電供電質量差，晃電頻繁，電壓波動大的危害性，大大提高供電的連續性，所以說它具有很大的重要性。

一.UPS的工作原理

UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要元件，穩壓，穩頻輸出的電源保護設備。當市電正常輸入時，UPS就將市電穩壓后給負載使用。同時對機內電池充電，把能量儲存在電池里，當市電中斷或輸入故障時，UPS即將機內電池的能量通過逆變轉換為交流電繼續供負載使用，使負載維持正常工作并保護負載軟，硬件不受損壞。

二.電池放電介紹

蓄電池是UPS的心臟，不管UPS電路多么先進，其性能最終取決于它的電池，一旦電池失效，再好UPS也無法提供不問斷供電。目前，UPS一般都使用免維護密封鉛酸蓄電池，由于采用陰極吸收式密封技術，克服了普通蓄電池需要定期補水的缺點，具有“免維護”、使用方便、不污染環境、體積小、重量輕的優點。它使用高氫過電位的板柵材料，減少了電池在存放和充電過程中的氣體分解。正極表面的超細玻璃纖維膜，阻止了活性物質脫落，提高了電池的壽命。安全閥的使用使蓄電池很少產生氣體，又可使已產生的氧氣被負極鉛所吸收，使蓄電池無水的損失，達到了密封免維護的目的。

免維護蓄電池的工作原理與普通鉛蓄電池相同。放電時，正極板上的二氧化鉛和負極板上的海綿狀鉛與電解液內的硫酸反應生成硫酸鉛和水，硫酸鉛則沉淀在正負極板上，而水則留在電解液內；充電時，正負極板上的硫酸鉛叉分別還原成二氧化鉛和海綿狀鉛。免維護蓄電池，由于其負極板上的硫酸鉛含量比正極板上多，因此，充足電時正極板的硫酸鉛全部轉變成了二氧化鉛，而負極板用來產生氧氣，被用于使多余的硫酸鉛轉變成海綿狀鉛。同時，在正極板上所產生的氧氣也不會外逸，而是迅速與負極板上的活性物質（海綿狀鉛）發生反應生成二氧化鉛，再與電解液中的硫酸反應變成硫酸鉛和水。因此從理論上講，免維護蓄電池即使被過充電時，其電解液中的水也不會散失。

1）、電池種類簡介：

堿性蓄電池

酸性蓄電池

2）、電池反應原理：

鉛蓄電池內的陽極（Pbo2）及陰極（Pb）浸到電解液（稀硫酸）中，兩極間會產生2V的電力。這是根據鉛蓄電池原理，經由充放電，則陰陽極及電解液即會發生如下的變化：

（陽極）（電解液）（陰極）（陽極）（電解液）（陰極）

PbO2+2H2SO4+Pb…>PbSO4+2H20+PbSO4（放電反應）

（過氧化鉛）（硫酸）（海綿狀鉛）

（陽極）（電解液）（陰極）（陽極）（電解液）（陰極）

PbSO4+2H20+PbS04--->PbO2+2H2S04+Pb（充電反應）

（硫酸鉛）（水）（硫酸鉛）

3）放電中的化學變化

蓄電池連接外部電路放電時，稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應，生成新化合物“硫酸鉛”。經由放電硫酸成分從電解液中釋出，放電愈久，硫酸濃度愈稀薄。所消耗之成份與放電量成比例，只要測得電解液中的硫酸濃度，亦即測其比重，即可得知放電量或殘余電量。

4）充電中的化學變化

由于放電時在陽極板，陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸，鉛及過氧化鉛，因此電池內電解液的濃度逐漸增加，亦即電解液之比重上升，并逐漸回復到放電前的濃度，這種變化顯示出蓄電池中的活性物質已還原到可以再度供電的狀態，當兩極的硫酸鉛被還原成原來的活性物質時，即等于充電結束，而陰極板就產生氫。

5）溫度與實際容量基本成正比關系儲藏壽命與溫度基本成反比，超過25度，溫度每升高l0度，壽命減少一半。長期閑置電池每3-4個月充放電一次。放電終了電壓不低于10.5伏，免維護蓄電池的使用壽命還與放電溫度有關。放電深度：實際釋放安時數/標稱容量

100%壽命為200～250次。

50%壽命為500～600次。

3O%壽命為1200次以上。

目前廠家設計方案中UPS在滿載或半載時，電池放電深度達33%式自動關機，但在過渡輕載下，（小于0.05C）以下時，放到自動關機，則電池會放電過度，因此，小電流長時間放電狀態要避免。

舉例：

我廠的ups，輸入電壓三相380v，輸出電壓三相380v容量30kva，電池規格38ah，12v，48節，放電電流i=0.4*38=15.2a，放電時間t：0.4+38/i=15.2/15.2=60min，放電電阻爐功率p=48*12v*15.2a/t=8755.2/1=8755.2w=8.7kw

三.UPS電池使用注意事項

1、電池活化操作

原則：改善充放電特性，又不減少電池使用壽命。

操作方法：

1）、全面清掃UPS，重點風扇部位，有無異常。（聲音震動氣味）

2）、了解UPS輸出功率，電池數量及電池額定電壓、容量。

3）、檢查電池端電壓有無異常，（指相差過大，電壓過第l0.5V）如果有異常則需進一步檢查，測內阻1O～30毫歐，超過200毫歐則需更換。

4）、放電過程中注意監測電池電壓，放電終了時一般單節電壓不應低于

l1.5V自動關機時總電壓不應低于10.5NV。

2、所有UPS中的蓄電池實際可供使用的容量與蓄電池的放電電流大小、蓄電池的環境工作溫度、貯存時間的長短及負載性質（電阻性，電感性、電容性）密切相關。如果不能正確地使用UPS，往往會造成蓄電池實際可供使用的

容量僅為蓄電池標稱容量的很小一部分，為此用戶在使用蓄電池時需注意。

3、蓄電池的過度放電和蓄電池長時間的開路閑置不用，都會使蓄電池的內部產生大量的硫酸鉛，并被吸附到蓄電池的陰極上，形成所謂的陰極“硫酸鹽化”。其結果是造成電池內阻增大，蓄電池的可充放電性能變壞。目前常用的M型密封式鉛酸蓄電池的使用壽命大約為3—5年。

4、有的用戶采用降低UPS實際負載功率或增大蓄電池容量的辦法來延長蓄電池的放電時間。

5、保護好蓄電池UPS的一個非常重要的組成部分就是蓄電池。目前，多數中小型的UPS都采用無需維護的密封式鉛酸蓄電池雖然表面上它不需要維護，但照顧不周，同樣會出毛病，何況這種電池還挺貴。來自UPS維修部門的數據表明：約30%的UPS損壞實際上只是電池壞了。所以，維護UPS的關鍵是維護蓄電池。

6、定期維護。必須定期（三個月）人為中斷市電，使UPS帶負載放電。因為長期沒斷過電，所以你一直以為它是在正常工作的，而實際上一旦斷電，它只能提供很短的延時甚至根本沒有延時，原因就是蓄電池長期處于浮充的充電狀態。

四.結語

目前我公司重點車間都配有中小型UPS，它的技術在我廠被廣泛的應用，作為維護的單位，在本職工作中每天定時都對UPS巡檢、維護，發現問題及時處理，確保了設備的正常運行，為總廠可靠供電提供的保證。