UPS蓄電池的維護經驗

摘要：本文系統介紹UPS中閥控式密封鉛酸蓄電池的結構、工作原理，對在日常維護中的常見故障進行具體分析，并進行經驗總結。
關鍵字：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)是近年來發展起來的一種新型不間斷電源技術，隨著我國社會經濟的快速持續發展，眾多企事業單位都使用了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，轉換成負載設備不停電而繼續可用的作用。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習研究。

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中應用較多，若使用維護得當，也會有較長的使用壽命，但由于在運行中會出現大量的電解液水分散失，需經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用于各類UPS中。閥控式密封鉛酸蓄電池防止電池內部電解液散失有兩種技術方法：
一種技術是將硫酸電解液與硅膠體混合后充滿電池殼內部，制成膠體電池(簡稱GIEL)。
另一種技術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構，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，國內廠家也大多生產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構
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
正極發生的化學反應：
Pb02+H2S04+2H++2e-→PbSO4+H2O
負極發生的化學反應：
Pb+H2S04→PbSO4+2H++2e-
蓄電池內部總的化學反應：

由上面的化學反應式可知，在反應過程中會出現水分子分解，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反應。其結構、技術、工藝可以使蓄電池本身不需要經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構。無論哪一種都必須嚴格依照設備供應商對設備蓄電池的只數、電壓等要求進行設定。
2)UPS電源系統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，如充電飽和程度、環境溫度、放電電流大小、蓄電池的使用年限等等。
一般應用下面的公式：

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，E是蓄電池電壓，N是蓄電池的只數，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導電膏，線徑要達到要求。
4)保證環境溫度
(1)環境溫度適宜會保證蓄電池的額定端電壓，見下表：

(2)環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：環境溫度為25℃時蓄電池的額定容量
C15：環境溫度為15℃時蓄電池的容量
K：溫度系數，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，形成內部自放電，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。
(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一。定期提高浮充電壓達到均充值，使每一只蓄電池恢復原有容量。
6)正確放電
根據蓄電池的容量、性能以及綜合負載設備的宕機電壓值設定終止電壓；市電斷電時要首先保證重要的設備，必要時可以斷掉非重要設備。

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構的超細玻璃棉和蓄電池的正、負極板不能完全的吻合，造成化學反應只能局部進行，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反應過程中散失。表現為蓄電池的排氣閥功能失效，周圍有“爬酸”現象。
(2)貧液過貧的原因之二
浮充電壓過高，化學反應加劇，單位時間內析出的氣體過量，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，化學反應加劇，化學反應放出的熱量逐漸積累，蓄電池極板自身溫度升高，引起蓄電池內阻增大，熱量進一步增加，形成惡性循環。
(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
蓄電池排氣閥發生堵塞。