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荷贝克蓄电池的使用与维护

来源: 2018-8-26 19:56:06      点击:
蓄电池是实现UPS不间断供电的重要组成部分。从大量的运行实例来看,由于蓄电池的使用维护不当,或对UPS所具有的电池管理功能理解不够,导致蓄电池组在短期使用后其容量大大低于标称容量,造成市电中断后的备用时间明显缩短。蓄电池的正确使用、定期维护以及合理设置UPS电池管理系统中的重要参数,这样可使蓄电池的实际使用寿命接近设计寿命,尽可能避免由于蓄电池故障所造成的不必要损失。

 

      对于密封铅酸蓄电池在使用过程中主要避免以下两种情况。

 

      首先是要注意UPS及其备用电池组的周围工作环境温度不宜超过30℃,当电池工作环境温度超过35℃时,由于电池内部损耗增加,电池本身的“存储寿命”将会缩短。解决电池由于工作环境温度过高而缩短使用寿命的最根本方法是在机房安装精密空调设备,使环境工作温度控制在25℃左右。在不具备空调设备的情况下,可采用带有温度补偿的充电器。当环境温度升高时,电池所允许的浮充电压值将有所下降,若此时还采用25℃时的浮充电压,电池将会处于过充电状态,长期这样,显然会加速电池的老化。当采用带有温度补偿的充电器充电时,充电器将按照其内部预先设置的充电电压与环境温度的关系曲线,再根据安装在电池柜中温度传感器所测得的实际环境温度自动调节充电器的浮充电压值,使电池组在一定温度范围内保持最佳充电状态。由此可见,具有温度补偿的充电器,可随温度的变化调节浮充电压值,使电池组不致处于过充电状态。从而提高蓄电池的使用寿命,但还不能从根本上解决环境温度过高而造成电池实际使用寿命缩短的问题。

 

      当环境温度较低时,尽管有的充电器温度补偿范围较宽,但由于电池内部电解液的温度特性将会造成蓄电池输出的实际容量下降。当环境温度为0℃时,密封铅酸电池的输出实际容量为标称值的80%左右,所以当环境温度较低时,充电器的温度补偿功能对蓄电池输出容量下降的问题是无法解决的。

 

      密封铅酸蓄电池要注意避免的另一种情况是深度放电。密封铅酸蓄电池的单体放电终止电压值与其放电电流的大小有着特定的对应关系。如电池以10小时率放电,即以电池标称容量1/10的电流放电,规定放电电压到单体电压1.8V时应停止放电,若此时电池仍继续放电,造成电池单体电压过低,便发生了上述过放电现象,也即深度放电。密封铅酸蓄电池深度放电必然会使其有效循环次数减少,缩短电池使用寿命。如深度放电后不能及时进行充电则会加速电池的早期失效。

 

      UPS的电池管理系统具有蓄电池组放电终止电压保护功能。在智能化程度较高的电池管理系统中,其电池放电终止电压保护点是随电池组放电电流的大小而自动调节的。这样可确保电池组在放电时间内,输出负载量实时变化的工作条件下,电池放电终止电压的实际保护点都高于电池所规定的放电终止电压保护点。这样既可使后备电池组的能源得到较充分利用,又不会使电池进入深度放电状态。

 

       由于UPS所配置的电池组主要考虑到市电中断后的10~20min内能维持其额定输出容量。这样就要求备用电池组在短时间内能提供大约10倍于10小时放电率的大电流,此时电池组的单体放电电压约为1.65~1.70V。如果在这种放电终止电压值的设置下UPS处于备用电池组供电状态,操作人员为了延长UPS的备用时间,把一些无关紧要或已完成了数据处理及存储的设备关闭,使UPS输出负载减轻,备用电池组的输出电流减小,此时操作人员一定要切记将UPS电池管理系统的电池组放电终止电压值作必要的修正。可按标准或电池生产厂的规定调整到与放电电流相对应的放电终止电压值。例如市电中断后,由于UPS负载的减轻,后备电池组的放电电流值约为0.2C~0.5C时,可按标准将电池单体放电电压值调整到1.75~1.8V,再用此电压值乘上备用电池组的单体数,这样既延长了电池组的备用工作时间,又不致使其因深度放电而缩短使用寿命。如果UPS的电池放电终止电压是固定不可调整的,此时可以根据放电电流及规定的终止电压值来估算放电时间,当放电时间接近估算时间时,可人为关闭UPS,以免电池组造成深度放电。对一些智能化程度较高的大中型UPS的电池管理系统来说应具有备用电池组放电终止电压随负载电流变化而自动调节的功能。另一种方案是按放电时间的长短对终止电压值分段设定,即放电时间越长,所设定的终止电压值越高,不过最高放电终止电压确定在每个单体1.80V时一般不会发生深度放电现象。

 

       蓄电池组还要进行必要的维护,备用电池的维护一般分为新电池使用前的初始维护及使用中或长时间放置电池的定期维护。新电池组使用前的维护较为简单,将电池组与UPS连接后,UPS可空载运行,对备用电池组可设置10小时率的充电电流,环境温度最好保持在25℃左右,按照产品说明书提供的浮充电压值进行8~10h的充电。充电完成后将蓄电池静止放置2h左右,将UPS转换为备用电池组供电运行,并在输出端带适量的负载,以使电池组的输出电流达到0.1C~0.2C,将放电终止电压设定在每个单体1.8 V即可。经过一个充放电循环后,一方面可观察电池组的充放电性能是否正常,另一方面可使新电池的初始容量接近其标称容量。此后可将备用电池组再次充电,便可正式投入备用状态。

 

       对于与UPS连机开始运行或闲置的电池组一定要定期维护。定期维护主要包括以下两个方面:首先是对处于长期备用浮充状态的电池组定期进行放电、充电维护。充放电时间间隔一般为6~12个月,因铅酸蓄电池不存在记忆效应,所以放出的容量不必等于标称容量,一般放出标称容量的10%~20%即可。在UPS备用电池组定期进行这种放电充电维护时,一定要采取可靠的措施确保在电池组放电维护时间内UPS的负载不能中断供电。此时可采用两台同等容量同型号的UPS,其输出端共同通过自动转换柜以热备份方式对负载供电。把主供电的UPS用手动转为电池供电,同时要注意观察UPS显示屏上显示的电池剩余容量,但此时可不必担心由于电池组电压突然下降造成UPS关机,因为另一台UPS在市电供电下以热备份方式工作,一旦主机关断,备机便立即投入供电。采用这种放电方法时,主机备用电池组的放电容量可在20%~30%即可达到放电维护的目的。当UPS的负载为一般的PC机或负载内部的电源具有一定的维持能力时,上述备用电池组定期充电放电的维护方法是可行的,因为具有主备用UPS相互切换功能的转换柜的切换时间一般都小于负载电源的维持时间。对于一些电源维持时间很短的负载,可采用具有电池自检功能的UPS对其备用电池组进行自检来完成定期充放电维护。具有这种先进功能的UPS无需断开其内部AC/DC整流器的输出,而是调节整流器的直流输出电压,使整流器与备用电池组以并联输出方式为DC/AC正弦波逆变器供电。由检测控制电路调整整流器的输出电压,使备用电池组以恒定电流放电。同时UPS会随时显示电池组的剩余容量,在进行这种操作时,如万一发生因电池组中的某节电池损坏而造成电池放电失败时,整流器的输出电压立即上升到正常工作状态,用以保证正弦波逆变器的正常输入,使负载得到连续不间断供电。这种利用电池自检功能进行放电维护时所放出的能量一般控制在10%~20%之间。

 

      备用电池组的另一种维护是对电池组进行短时间的均衡充电。这是因为电池组在长期的浮充备用状态下或经过多次循环使用后,由于其内部原因会出现端电压、内阻不一致的现象。为了消除这种不均衡现象的故障隐患,进行均衡充电时每个电池的单体电压可充到2.3~2.4V,充电电流要限制在0.2C以内,在这种均衡充电状态下5个小时左右而后转入正常浮充状态。密封铅酸蓄电池的均衡充电维护应在环境温度为20℃~25℃时进行,至于何时对电池组进行均衡充电,应根据电池组的实际使用情况而定。一般经过均衡充电后电池组中的电压、内阻不平衡现象得到改善,可延长电池组的使用寿命。