UPS蓄電池的維護經(jīng)驗

摘要：本文系統(tǒng)介紹UPS中閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)、工作原理，對在日常維護中的常見故障進行具體分析，并進行經(jīng)驗總結(jié)。
關(guān)鍵字：UPS；閥控式密封鉛酸蓄電池；維護

0 引言
UPS(Uninterruptibie Power Supply，不間斷電源)是近年來發(fā)展起來的一種新型不間斷電源技術(shù)，隨著我國社會經(jīng)濟的快速持續(xù)發(fā)展，眾多企事業(yè)單位都使用了UPS，閥控式密封鉛酸蓄電池是UPS的重要組成部分。蓄電池在UPS中能夠起到在市電斷電時放出能量，轉(zhuǎn)換成負載設(shè)備不停電而繼續(xù)可用的作用。所以蓄電池的性能直接影響到UPS的效能。因此很有必要對其進行細致的學(xué)習(xí)研究。

1 鉛酸蓄電池的種類
1)防酸隔爆鉛酸蓄電池
這種蓄電池在早期的UPS中應(yīng)用較多，若使用維護得當(dāng)，也會有較長的使用壽命，但由于在運行中會出現(xiàn)大量的電解液水分散失，需經(jīng)常性地測量電解液的溫度、密度，添加電解液或蒸餾水，造成維護的工作量加大，目前的UPS中已很少使用。
2)閥控式密封鉛酸蓄電池(VRLA)
因其體積較小，密封性能好、維護量少而被廣泛應(yīng)用于各類UPS中。閥控式密封鉛酸蓄電池防止電池內(nèi)部電解液散失有兩種技術(shù)方法：
一種技術(shù)是將硫酸電解液與硅膠體混合后充滿電池殼內(nèi)部，制成膠體電池(簡稱GIEL)。
另一種技術(shù)是利用超細玻璃棉將電解液不飽和地吸附住，制成吸液式電池或貧液式電池(簡稱AGM)。
由于后者具有貧液結(jié)構(gòu)，因此，閥控式密封鉛酸蓄電池具有體積小、重量輕、安裝簡便、維護量少、較好的大電流放電性能等特點，在UPS中采用得較多，國內(nèi)廠家也大多生產(chǎn)AGM蓄電池。

2 蓄電池的工作原理
(以閥控式密封鉛酸蓄電池作例)
1)閥控式密封鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)
正極板：二氧化鉛(PbO2)
負極板：海綿狀鉛(Pb)
電解液：稀硫酸(H2SO4)
超薄玻璃纖維隔板
鉛鈣合金極板柵架
蓄電池殼
2)工作原理
正極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：
Pb02+H2S04+2H++2e-→PbSO4+H2O
負極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)：
Pb+H2S04→PbSO4+2H++2e-
蓄電池內(nèi)部總的化學(xué)反應(yīng)：

由上面的化學(xué)反應(yīng)式可知，在反應(yīng)過程中會出現(xiàn)水分子分解，正極析出氧氣，負極析出氫氣，因此，這是防酸隔爆鉛酸蓄電池需要經(jīng)常添加電解液或蒸餾水的直接原因。而閥控式密封鉛酸蓄電池在正極板和負極板之間留有一定的間隙，以備析出的氣體可以交換流通參加正常的化學(xué)反應(yīng)。其結(jié)構(gòu)、技術(shù)、工藝可以使蓄電池本身不需要經(jīng)常添加電解液或蒸餾水，減少了大量的維護工作。

3 UPS電源系統(tǒng)中閥控式密封鉛酸蓄電池使用
1)UPS中閥控式密封鉛酸蓄電池電壓的設(shè)定UPS分為三相進線三相出線、三相進線一相出線、一相進線一相出線三種方式的連接結(jié)構(gòu)。無論哪一種都必須嚴格依照設(shè)備供應(yīng)商對設(shè)備蓄電池的只數(shù)、電壓等要求進行設(shè)定。
2)UPS電源系統(tǒng)中蓄電池容量的配置實際使用中電池的容量與很多因素有關(guān)，如充電飽和程度、環(huán)境溫度、放電電流大小、蓄電池的使用年限等等。
一般應(yīng)用下面的公式：

公式中：C是蓄電池容量，t是蓄電池放電時間，S是UPS容量，cosφ是功率因數(shù)，E是蓄電池電壓，N是蓄電池的只數(shù)，η是UPS的效率。
3)正確安裝
(1)檢查安置蓄電池的支架是否牢固，連接處螺絲是否擰緊，要排除非正常使用造成的殼體損壞。
(2)要保證正負極柱之間的安全凈距。
(3)極柱間連接線要牢固，接觸要吻合，必要時要涂抹凡士林或?qū)щ姼?，線徑要達到要求。
4)保證環(huán)境溫度
(1)環(huán)境溫度適宜會保證蓄電池的額定端電壓，見下表：

(2)環(huán)境溫度適宜會保證蓄電池的額定容量隨溫度變化蓄電池的容量有如下公式：

C25：環(huán)境溫度為25℃時蓄電池的額定容量
C15：環(huán)境溫度為15℃時蓄電池的容量
K：溫度系數(shù)，一般取7‰～9‰
由上面的公式可知：溫度適宜會保證蓄電池的容量更接近額定容量。
5)正確充電
(1)浮充：電解液、極板中攙雜著雜質(zhì)，形成內(nèi)部自放電，浮充目的是抵消因自放電而造成的蓄電池虧電。即讓蓄電池處于充滿電狀態(tài)。
(2)均充：因個體原因，自放電程度會有不同，浮充后每一只蓄電池的容量不會達到統(tǒng)一。定期提高浮充電壓達到均充值，使每一只蓄電池恢復(fù)原有容量。
6)正確放電
根據(jù)蓄電池的容量、性能以及綜合負載設(shè)備的宕機電壓值設(shè)定終止電壓；市電斷電時要首先保證重要的設(shè)備，必要時可以斷掉非重要設(shè)備。

4 常見故障及其原因
1)電壓(容量)驟然下降
蓄電池僅僅用了一年后或是距其額定使用壽命還有很長時間，在浮充和在放電時測量，與其他蓄電池相比較，明顯的低于其他蓄電池單體端電壓(容量)。
(1)電壓(容量)驟然下降的原因之一電壓(容量)驟然下降的原因可能是貧液結(jié)構(gòu)的超細玻璃棉和蓄電池的正、負極板不能完全的吻合，造成化學(xué)反應(yīng)只能局部進行，影響蓄電池的容量放出。
(2)電壓(容量)驟然下降的原因之二運輸中可能造成正、負極板斷裂。
2)貧液過貧
在浮充過程中測量時與其他蓄電池單體端電壓區(qū)別不大，在放電時測量，與其他蓄電池相比較，明顯的低于其他蓄電池單體容量。
(1)貧液過貧的原因之一
閥控式密封鉛酸蓄電池在浮充過程中，有部分氣體析出，即有部分電解液在化學(xué)反應(yīng)過程中散失。表現(xiàn)為蓄電池的排氣閥功能失效，周圍有“爬酸”現(xiàn)象。
(2)貧液過貧的原因之二
浮充電壓過高，化學(xué)反應(yīng)加劇，單位時間內(nèi)析出的氣體過量，氣壓過高，達到排氣閥的開啟壓力而開啟，散失電解液。
(3)貧液過貧的原因之三
閥控式密封鉛酸蓄電池安裝的環(huán)境溫度過高。
3)蓄電池殼體變形
(1)殼體變形的原因之一
閥控式密封鉛酸蓄電池在浮充或大電流充／放電時，浮充電壓過高或充／放電電流過大，化學(xué)反應(yīng)加劇，化學(xué)反應(yīng)放出的熱量逐漸積累，蓄電池極板自身溫度升高，引起蓄電池內(nèi)阻增大，熱量進一步增加，形成惡性循環(huán)。
(2)殼體變形的原因之二
安置蓄電池的支架隨著時間的遷移發(fā)生變形，極柱間短連接銅排松動。
(3)殼體變形的原因之三
蓄電池排氣閥發(fā)生堵塞。