鉅大LARGE | 點擊量：862次 | 2022年03月21日
探討密封鉛酸蓄電池的使用和維護
蓄電池是實現UPS不間斷供電的重要組成部分。從大量的運行實例來看，由于蓄電池的使用維護不當，或對UPS所具有的電池管理功能理解不夠，導致蓄電池組在短期使用后其容量大大低于標稱容量，造成市電中斷后的備用時間明顯縮短。蓄電池的正確使用、定期維護以及合理設置UPS電池管理系統中的重要參數，這樣可使蓄電池的實際使用壽命接近設計壽命，盡可能避免由于蓄電池故障所造成的不必要損失。
對于密封鉛酸蓄電池在使用過程中主要避免以下兩種情況。
首先是要注意UPS及其備用電池組的周圍工作環境溫度不宜超過30℃，當電池工作環境溫度超過35℃時，由于電池內部損耗增加，電池本身的“存儲壽命”將會縮短。解決電池由于工作環境溫度過高而縮短使用壽命的最根本方法是在機房安裝精密空調設備，使環境工作溫度控制在25℃左右。在不具備空調設備的情況下，可采用帶有溫度補償的充電器。當環境溫度升高時，電池所允許的浮充電壓值將有所下降，若此時還采用25℃時的浮充電壓，電池將會處于過充電狀態，長期這樣，顯然會加速電池的老化。當采用帶有溫度補償的充電器充電時，充電器將按照其內部預先設置的充電電壓與環境溫度的關系曲線，再根據安裝在電池柜中溫度傳感器所測得的實際環境溫度自動調節充電器的浮充電壓值，使電池組在一定溫度范圍內保持最佳充電狀態。由此可見，具有溫度補償的充電器，可隨溫度的變化調節浮充電壓值，使電池組不致處于過充電狀態。從而提高蓄電池的使用壽命，但還不能從根本上解決環境溫度過高而造成電池實際使用壽命縮短的問題。
當環境溫度較低時，盡管有的充電器溫度補償范圍較寬，但由于電池內部電解液的溫度特性將會造成蓄電池輸出的實際容量下降。當環境溫度為0℃時，密封鉛酸電池的輸出實際容量為標稱值的80％左右，所以當環境溫度較低時，充電器的溫度補償功能對蓄電池輸出容量下降的問題是無法解決的。
密封鉛酸蓄電池要注意避免的另一種情況是深度放電。密封鉛酸蓄電池的單體放電終止電壓值與其放電電流的大小有著特定的對應關系。如電池以10小時率放電，即以電池標稱容量1/10的電流放電，規定放電電壓到單體電壓1.8V時應停止放電，若此時電池仍繼續放電，造成電池單體電壓過低，便發生了上述過放電現象，也即深度放電。密封鉛酸蓄電池深度放電必然會使其有效循環次數減少，縮短電池使用壽命。如深度放電后不能及時進行充電則會加速電池的早期失效。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
UPS的電池管理系統具有蓄電池組放電終止電壓保護功能。在智能化程度較高的電池管理系統中，其電池放電終止電壓保護點是隨電池組放電電流的大小而自動調節的。這樣可確保電池組在放電時間內，輸出負載量實時變化的工作條件下，電池放電終止電壓的實際保護點都高于電池所規定的放電終止電壓保護點。這樣既可使后備電池組的能源得到較充分利用，又不會使電池進入深度放電狀態。
由于UPS所配置的電池組主要考慮到市電中斷后的10～20min內能維持其額定輸出容量。這樣就要求備用電池組在短時間內能提供大約10倍于10小時放電率的大電流，此時電池組的單體放電電壓約為1.65～1.70V。如果在這種放電終止電壓值的設置下UPS處于備用電池組供電狀態，操作人員為了延長UPS的備用時間，把一些無關緊要或已完成了數據處理及存儲的設備關閉，使UPS輸出負載減輕，備用電池組的輸出電流減小，此時操作人員一定要切記將UPS電池管理系統的電池組放電終止電壓值作必要的修正。可按標準或電池生產廠的規定調整到與放電電流相對應的放電終止電壓值。例如市電中斷后，由于UPS負載的減輕，后備電池組的放電電流值約為0.2C～0.5C時，可按標準將電池單體放電電壓值調整到1.75～1.8V，再用此電壓值乘上備用電池組的單體數，這樣既延長了電池組的備用工作時間，又不致使其因深度放電而縮短使用壽命。如果UPS的電池放電終止電壓是固定不可調整的，此時可以根據放電電流及規定的終止電壓值來估算放電時間，當放電時間接近估算時間時，可人為關閉UPS，以免電池組造成深度放電。對一些智能化程度較高的大中型UPS的電池管理系統來說應具有備用電池組放電終止電壓隨負載電流變化而自動調節的功能。另一種方案是按放電時間的長短對終止電壓值分段設定，即放電時間越長，所設定的終止電壓值越高，不過最高放電終止電壓確定在每個單體1.80V時一般不會發生深度放電現象。
蓄電池組還要進行必要的維護，備用電池的維護一般分為新電池使用前的初始維護及使用中或長時間放置電池的定期維護。新電池組使用前的維護較為簡單，將電池組與UPS連接后，UPS可空載運行，對備用電池組可設置10小時率的充電電流，環境溫度最好保持在25℃左右，按照產品說明書提供的浮充電壓值進行8～10h的充電。充電完成后將蓄電池靜止放置2h左右，將UPS轉換為備用電池組供電運行，并在輸出端帶適量的負載，以使電池組的輸出電流達到0.1C～0.2C，將放電終止電壓設定在每個單體1.8V即可。經過一個充放電循環后，一方面可觀察電池組的充放電性能是否正常，另一方面可使新電池的初始容量接近其標稱容量。此后可將備用電池組再次充電，便可正式投入備用狀態。
對于與UPS連機開始運行或閑置的電池組一定要定期維護。定期維護主要包括以下兩個方面：首先是對處于長期備用浮充狀態的電池組定期進行放電、充電維護。充放電時間間隔一般為6～12個月，因鉛酸蓄電池不存在記憶效應，所以放出的容量不必等于標稱容量，一般放出標稱容量的10％～20％即可。在UPS備用電池組定期進行這種放電充電維護時，一定要采取可靠的措施確保在電池組放電維護時間內UPS的負載不能中斷供電。此時可采用兩臺同等容量同型號的UPS，其輸出端共同通過自動轉換柜以熱備份方式對負載供電。把主供電的UPS用手動轉為電池供電，同時要注意觀察UPS顯示屏上顯示的電池剩余容量，但此時可不必擔心由于電池組電壓突然下降造成UPS關機，因為另一臺UPS在市電供電下以熱備份方式工作，一旦主機關斷，備機便立即投入供電。采用這種放電方法時，主機備用電池組的放電容量可在20％～30％即可達到放電維護的目的。當UPS的負載為一般的PC機或負載內部的電源具有一定的維持能力時，上述備用電池組定期充電放電的維護方法是可行的，因為具有主備用UPS相互切換功能的轉換柜的切換時間一般都小于負載電源的維持時間。對于一些電源維持時間很短的負載，可采用具有電池自檢功能的UPS對其備用電池組進行自檢來完成定期充放電維護。具有這種先進功能的UPS無需斷開其內部AC／DC整流器的輸出，而是調節整流器的直流輸出電壓，使整流器與備用電池組以并聯輸出方式為DC／AC正弦波逆變器供電。由檢測控制電路調整整流器的輸出電壓，使備用電池組以恒定電流放電。同時UPS會隨時顯示電池組的剩余容量，在進行這種操作時，如萬一發生因電池組中的某節電池損壞而造成電池放電失敗時，整流器的輸出電壓立即上升到正常工作狀態，用以保證正弦波逆變器的正常輸入，使負載得到連續不間斷供電。這種利用電池自檢功能進行放電維護時所放出的能量一般控制在10％～20％之間。
備用電池組的另一種維護是對電池組進行短時間的均衡充電。這是因為電池組在長期的浮充備用狀態下或經過多次循環使用后，由于其內部原因會出現端電壓、內阻不一致的現象。為了消除這種不均衡現象的故障隱患，進行均衡充電時每個電池的單體電壓可充到2.3～2.4V，充電電流要限制在0.2C以內，在這種均衡充電狀態下5個小時左右而后轉入正常浮充狀態。密封鉛酸蓄電池的均衡充電維護應在環境溫度為20℃～25℃時進行，至于何時對電池組進行均衡充電，應根據電池組的實際使用情況而定。一般經過均衡充電后電池組中的電壓、內阻不平衡現象得到改善，可延長電池組的使用壽命。
