在不间断电源(UPS)系统中,可以说蓄电池是这个系统的支柱,没有电池的UPS只能称作稳压稳频(CVCF)电源.UPS所以能够实现不间断供电,就是因为有了蓄电池,在市电异常时,逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去,使用电设备得以连续运行下去。
目前,中小型UPS电源中广泛使用的免维护密封铅酸蓄电池,占据UPS电源总成本的14-12之多,不仅如此,实际维修也表明,约有50%以上的UPS电源故障与UPS蓄电池有关。UPS蓄电池的失效主要表现为端电压不够,容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等。
一般正常使用的UPS,其电池寿命在5年左右,但目前国内有相当部分UPS电池在投入使用不到1年就开始出现问题,更有甚者,有些进口品牌的国产电池在制造工艺上存在先天的缺陷,另一方面是由于后天缺乏必要维护造成。值得注意的是许多使用单位由于缺乏必要的测试维护手段,根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况,为UPS系统正常工作留下隐患。
一、传统的UPS蓄电池测试维护手段
一般UPS电源对电池的要求:满足一定的端电压;电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性;满足一定的容量,以保证逆变供电的时间。 1.用万用表测量电池的端电压 实践证明,用万用表测量UPS电池的浮充端电压是无法判定旧电池是否已经失效。所以一般要离线或在线测量电池的端电压,被测电池的端电压为12V左右(对12V电池而言),最低不能低于10.5V。不足10.5V的电池即为欠压或已经失效的电池。若这种电池在经过充电或激活充电后端电压仍达不到12V,即为失效电池。 2.测试UPS电池是否具有启动瞬间输出大电流的特性
后备式UPS电源由市电供电向逆变供电的切换时间要求小于7ms一般设计为4-5ms左右。这就是说,一旦市电供电中断,UPS电池必须在小于4-5ms时间内输出负载所需的电流。有些失效的电池能够满足端电压和容量的要求,但不能在少于4-5ms内放电电流达到大电流的要求,也是不合格电池.UPS电池瞬间输出大电流的特性只有在关闭市电才能测试,在不知道电池性能情况下有一定的风险,一般是不进行的。UPS电池瞬间不能输出足够大电流,一般是由于电池长期没有放电造成,经常放电或有定期放电的UPS电池基本上不存在此问题。 3.判别UPS电池的容量
传统判别UPS蓄电池容量的方法与判别一般蓄电池的方法一样,将整组蓄电池组脱离通信电源系统并上电阻丝,以八或十小时率恒流放电,然后以最先到达放电终止电压的某一单体蓄电池的放电时间与电流,来推算其容量。 传统的容量测试有下列缺点:
a.需将电池组脱离系统,增大系统死机风险;
b.放电时间长,且需人工测试记录,工作量大,此外UPS电池一般装于箱式柜子里,测试工作也不是很容易;
c.电阻丝笨重且有红热现象,不安全且工作强度大。 二、国内UPS蓄电池维护现状
UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池的维护类似,当引进新电池时,要求工程验收,进行深度放电;当新电池投入使用后,要求保持适宜的电池工作环境温度,
要求定期测量各电池端电压,当各电池压差过大时,要进行均充,要求定期对电池进行试探性容量试验或深度放电,以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。 但是实际运用中,由于各种条件的限制,UPS蓄电池的维护很少有人完全按照上面所述进行,首先新电池验收,由于时间长,又无方便工具可供利用,有相当多的人根本没有做这一工作即将电池投入使用,据统计,在中国大陆约有95%以上的UPS电池缺乏必要的维护,这为日后UPS供电故障埋下隐患;其次,新电池投入使用后,由于一般UPS电池是装在柜子里,测量、脱离都不方便,很少测量端电压,定期深度放电更是无从进行;依现有条件(98%以上的UPS电池没有安装监控设备),广大维护人员所能进行的只有每隔一段时间,关闭市电让UPS电池对实际系统放电一段时间,充其量只是让电池组活化一下,以保持电池的活性,而对于电池的性能优劣及各节电池的剩余容量等重要数据还是无从知晓。 三、UPS蓄电池维护全面解决方案
使用1只电池进行修复测试步骤及参数设定
⑴.先将正常工作中的(或未工作但已充满电)UPS电池中取出1单只12V电池; ⑵.用数字万元表测量其空载电压,并记录在相关附表中; ⑶.设定放电设备参数:
①放电电流大小的设置:按0.1C,即按10A电流进行放电;
②放电终止电压的设置:如果设备自带数据记录,可将放电设备的终止电压设置为10.5V;如果设备不自带数据记录,为方便获得10.5V时手工记录数据所需时间,可将放电设备的终止电压设置为10.3V,当放电至10.5V时开始手工记录数据,记录完毕后即手动停机;
⑷.将放电设备接入被测试电池,并按照以上参数进行设置开始恒流放电,直至获得
10.5V时的相关初始数据并记录在相关附表中为止;
⑸.将充电设备接入被测试电池,并开始恒流充电,直至充满为止,取下充电设备; ⑹.将BMS-Z12-1N仪表设备按连线图(仪表设备红色线与电池正极连接,黑色线与
电池负极连接)接入被测电池两端,仪表设备灯亮表示开始工作,并将之单独(空载状态下)存放至安全区域;
⑺.放置7日以上后,将被测电池两端的BMS-Z12-1N仪表设备取下,并重新将充电
设备接入被测电池两端并开始恒流充电,直至充满为止,取下充电设备;
⑻.将放电设备接入被测试电池,并按照以上参数进行设置开始恒流放电,直至获得
10.5V时的相关数据并记录在相关附表中为止
使用UPS有哪些注意事项?
1)UPS的使用环境应注意通风良好,利于散热,并保持环境的清洁。 2)切勿带感性负载,如点钞机、日光灯、空调等,以免造成损坏。 3)UPS的输出负载控制在60%左右为最佳,可靠性最高。
4)UPS带载过轻(如1000VA的UPS带100VA负载)有可能造成电池的深度放电,会降低电池的使用寿命,应尽量避免。
5)适当的放电,有助于电池的激活,如长期不停市电,每隔三个月应人为断掉市电用UPS带负载放电一次,这样可以延长电池的使用寿命。
6)对于多数小型UPS,上班再开UPS,开机时要避免带载启动,下班时应关闭UPS;对于网络机房的UPS,由于多数网络是24小时工作的,所以UPS也必须全天候运行。
7)UPS放电后应及时充电,避免电池因过度自放电而损坏。
常见的电力问题有哪些?又有什么不同的解决方式?
有一种常见的误解,认为我们使用的市电,除了偶尔发生的断电事故,是连续而且稳定的,其实不然。市电系统作为公共电网,上面连接了成千上万各种各样的负载,其中一些较大的感性、容性、开关电源等负载不仅从电网中获得电能,还会反过来对电网本身造成影响,恶化电网的供电品质。另外意外的自然和人为事故,如地震、火灾、雷击、输变电系统短路等,都会危害电力的正常供应,从而影响负载的正常工作。根据电力专家的测试,电网中经常发生并且对电脑和精密仪器产生干扰或破坏的问题主要有以下几种:
1、电涌(power surges):指输出电压有效值高于额定值110%,而且持续时间达一个或数个周期,电涌主要是由于在电网上连接的大型电气设备关机时,电网因突然卸载而产生的高压。
2、高压突波(high voltage spikes):指峰值达6000V,持续时间从万分之一秒至二分之一周期(10ms)的电压,这主要是由于雷击、电弧放电、静态放电或大型电气设备的开关操作而产生。
3、暂态过电压(switching transients):指峰值电压高达 20000V,但持续时间界于百万分之一秒至万分之一秒的脉冲电压,其主要原因及可能造成的破坏类似于高压突波,只是在解决方法上会有区别。
4、电压下陷(power sags):指市电电压有效值介于额定值的80%至85%之间的低压状态,并且持续时间达一个到数个周期,大型设备开机、大型电动机启动或大型电力变压器接入都可能造成这种问题。
5、噪声干扰(electrical line noise):指射频干扰(RFI)和电磁干扰(EFI)以及其它各种高频干扰,马达的运行、继电器的动作、马达控制器的工作、广播发射、微波辐射、以及电气风暴等,都会引起噪声干扰。
6、频率飘移(frequency variation):系指市电频率的变化超过3Hz以上,这主要是由于应急发电机的不稳定运行,或由频率不稳定的电源供电所致。
7、电压过低(brownout):指市电电压有效值低于额定值,并且持续较长时间,其产生原因包括:大型设备启动和应用、主电力线切换、启动大型电动机、线路过载等。
8、市电中断(power fai1):指市电中断并且持续至少两个周期到数小时的情况,其产生原因有:线路上的断路器跳闸、市电供应中断、电网故障等。
针对以上各种电力问题,有几种不同解决方式,其效果: ○代表有较佳保护 △代表有限或视状况保护 ×代表没有保护
16.UPS蓄电池的正确使用与维护
在使用不间断电源系统的过程中,人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而有资料显示,因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。由此可见,加强对UPS电池的正确使用与维护,对延长蓄电池的使用寿命,降低UPS系统故障率,有着越来越重要的意义。除了选配正规品牌蓄电池以外,应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池:
一、保持适宜的环境温度:影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度,一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20-25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高,但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定,环境温度一旦超过25℃,每升高10℃,电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池,设计寿命普遍是5年,这在电池生产厂家要求的环境下才能
达到。达不到规定的环境要求,其寿命的长短就有很大的差异。另外,环境温度的提高,会导致电池内部化学活性增强,从而产生大量的热能,又会反过来促使周围环境温度升高,这种恶性循环,会加速缩短电池的寿命。
二、定期充电放电:UPS电源中的浮充电压和放电电压,在出厂时均已调试到额定值,而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的,使用中应合理调节负载,比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下,负载不宜超过UPS额定负载的60%。在这个范围内,电池的放电电流就不会出现过度放电。
UPS因长期与市电相连,在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中,蓄电池会长期处于浮充电状态,日久就会导致电池化学能与电能相互转化的活性降低,加速老化而缩短使用寿命。因此,一般每隔2-3个月应完全放电一次,放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后,按规定再充电8小时以上。
三、利用通讯功能:目前,绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件,通过串/并口连接UPS,运行该程序,就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询,可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息;通过参数设置,可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作,大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。
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