UPS电池的使用和维护

文 梼,戴玉堂

(1.武汉理工大学现代教育技术中心,湖北武汉;2.武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉 430070)

武汉理工大学所用的不间断电源(UPS,山特牌,1 kV Ah、0.7 kW),主要是网络中心和现代教育技术中心使用。从2000年以后开始使用,数量总共为12台。安装UPS的房间内都装有空调,温度适宜,由于是新校区,灰尘可能多一点。UPS主要用于市电断电后,微机保存数据。

本文作者就近年来使用UPS的情况,进行了初步总结。

1 UPS电池的使用

电池UPS的主要组成部分,现在的UPS一般都采用全密封免维护铅酸电池作为储能装置。

1.1 不用UPS时应关机

比如学校在寒、暑假网络服务器不用时,将UPS关机,可延长使用寿命。工作完后不关电源,长时间损耗能量又不及时充电,最后电池就会枯竭,引发UPS故障。

1.2 保持适宜的环境温度

环境温度会影响电池的寿命。虽然升高温度可提高电池的放电能力,但会缩短使用寿命。据测定,环境温度一旦超过25℃,每升高10℃,电池的寿命就缩短一半[1]。安放UPS电源的房间,温度应保持在20～25℃,应清洁、阴凉、通风和干燥。

目前UPS所用的电池一般都是全密封免维护铅酸电池,设计寿命普遍是5 a[2]。达不到规定的环境温度要求,使用寿命就会受很大的影响。环境温度提高会导致电池内部活性增强,产生大量的热,又会反过来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[3]。温度过低会使电池充电不足,也会缩短电池的使用寿命。

1.3 定期充电放电

UPS电源的浮充电压和放电电压,在出产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,在日常使用中应合理调节负载。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,电池会长期处于浮充电状态,容易导致硫酸盐化,加速老化,因此一般每隔2～3个月应进行一次完全放电。放电时间可根据电池的容量和负载的大小来确定,放电时,电池温度应控制在-15～15℃,连放电流应控制在3.00 C A以下[4]。放电终止电压根据电流的大小而变化。放电后应迅速充电,如不小心完全放电后,也要立即充电。一般全负荷放电完毕后,按规定再充电8 h以上,循环充电时,充电初期电流应控制在0.25 C A以下,充电量设为放电量的100%～120%;当环境温度在5℃以下时,充电量设为放电量的120%～130%。温度越低(5℃以下),充电时间越长;温度越高(35℃以上),越容易发生过充电,因此在循环使用时,在5～30℃内进行充电较好。

一般情况下,UPS电源所带负载不宜超过额定负载的60%,因为在这个范围内,电池不容易出现过度放电。免维护电池的使用寿命与电池的放电深度密切相关,深度放电会造成电池内部极板表面硫酸盐化,导致内阻增大,严重时会使个别电池出现“反极化”现象和永久性损坏。放电深度严重影响的电池使用寿命,非迫不得已,不要让电池处于深度放电状态。

1.4 及时更换废电池

目前,大中型UPS电源的单体电池数量从3只到80只不等,甚至更多。在UPS连续不断的运行使用中,因性能和质量上的差别,个别电池性能下降,容量达不到要求是难免的。定期对电池进行检查,发现有个别电池出现损坏时,就应及时对每只电池进行检查测试,排除损坏的电池,更换新的电池。

2 UPS电池的维护

在UPS的使用过程中,人们往往认为电池是免维护的而不加重视,而由电池故障引起的 UPS主机故障或工作不正常的比例大约为1/3。

正确的使用与维护,对延长电池寿命、降低UPS系统故障率有重要的意义。除了选配正确品牌的电池外,应从以下几方面对电池加以维护。

UPS电源在正常使用情况下,主机的维护工作很少,主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区,空气中的灰尘较多,机内的风机将灰尘带入机内沉积,当遇到空气潮湿时,会引起主机控制紊乱,造成主机工作失常,并且不能准确报警;大量灰尘还会造成器件散热不好。

一般每季度进行一次彻底清洁。在除尘时,如发现有灰尘等外观污染时,应用温水浸湿的布片进行清扫,不要用汽油、香蕉水等有机溶剂或油类进行清洗,另外,避免使用化纤布。除尘后,还应检查各连接件和插接线,如发现松动和接触不良的情况,应及时处理。

虽然是免维护电池,但只是免除了以往的测比、配比和定时添加蒸馏水的工作,工作状态对电池的影响并未改变,这部分的维护检查仍很重要。UPS电源系统的维修、检修工作主要在电池部分。一直保持充电状态,能延长电池的使用寿命。储能电池的工作全部在浮充状态,在这种情况下至少每季度进行一次放电。放电前,应先对电池组进行均衡充电,以达到全组电池的均衡。放电过程中,如有一只电池提前达到终止电压,应停止放电,消除落后电池,再继续放电。

免维护电池在日常维护中,需要经常检查的项目有:清洁并检测电池两端电压、温度;连接处有无松动、腐蚀现象,检测连接条压降;电池外观是否完好,有无壳变形和渗漏;极柱、安全阀周围是否有酸雾逸出;主机设备是否正常等。做到运行、日常管理的周到、细致和规范性,保证设备保持良好的运行状况,从而延长使用寿命;保证电池运行和人员的安全可靠。

当UPS电池系统出现故障时,应当查明原因,分清是负载还是UPS电源系统,是主机还是电池组。

虽然UPS主机有故障自检功能,但它对面不对点,更换配件很方便,但要维修故障点,仍需进行大量的分析、检测。对主机出现击穿、断保险或烧毁器件的故障,一定要查明原因并排除故障后,再重新启动,否则会接连发生相同的故障。

当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄露等现象的电池时,应及时采用相应的方法处理,或及时按规定进行更换,对寿命已到期的电池组,要及时更换,以免影响到主机。

3 结束语

目前,UPS电源中广泛使用的是全密封免维护铅酸电池,为考虑节约成本,可采用模块式UPS电源,把交流供电系统与网络直流供电系统融为一体。正确地使用与维护电池,使UPS供电系统经常处于良好的状态,不但能够保障用电设备的正常工作、提高运行质量,而且能够延长电池的使用年限,降低投资成本,提高使用效率。

[1] QIN Ming-feng(秦鸣峰).蓄电池的使用与维护(第2版)[M].Beijing(北京):Chemical Industry Press(化学工业出版社),2011.27.

[2] ZHAO Li(赵力).电池辞典[M].Beijing(北京):Chemical Industry Press(化学工业出版社),2010.192.

[3] GONG Hua-sheng(龚华生),DENG Ying-chun(邓迎春),LI Xiao-yun(李小运),et al.电池使用维修指南[M].Beijing(北京):National Defense Industry Press(国防工业出版社),2011.55.

[4] GUI Chang-qing(桂长清).实用蓄电池手册[M].Beijing(北京):China Machine Press(机械工业出版社),2010.57.