UPS蓄電池的維護經(jīng)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(jiàn)故障進(jìn)行具體分析，并進(jìn)行經(jīng)驗總結。
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(lái)發(fā)展起來(lái)的一種新型不間斷電源技術(shù)，隨著(zhù)我國社會(huì )經(jīng)濟的快速持續發(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(shí)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(jìn)行細致的學(xué)習研究。

1 鉛酸蓄電池的種類(lèi)
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(huì )有較長(cháng)的使用壽命，但由于在運行中會(huì )出現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用于各類(lèi)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(shù)方法：
一種技術(shù)是將硫酸電解液與硅膠體混合后充滿(mǎn)電池殼內部，制成膠體電池(簡(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)稱(chēng)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(jiǎn)便、維護量少、較好的大電流放電性能等特點(diǎn)，在UPS中采用得較多，國內廠(chǎng)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(fā)生的化學(xué)反應：
Pb02+H2S04+2H++2e-→PbSO4+H2O
負極發(fā)生的化學(xué)反應：
Pb+H2S04→PbSO4+2H++2e-
蓄電池內部總的化學(xué)反應：

由上面的化學(xué)反應式可知，在反應過(guò)程中會(huì )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(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。其結構、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(jìn)線(xiàn)三相出線(xiàn)、三相進(jìn)線(xiàn)一相出線(xiàn)、一相進(jìn)線(xiàn)一相出線(xiàn)三種方式的連接結構。無(wú)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(jìn)行設定。
2)UPS電源系統中蓄電池容量的配置實(shí)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。
一般應用下面的公式：

公式中：C是蓄電池容量，t是蓄電池放電時(shí)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(xiàn)要牢固，接觸要吻合，必要時(shí)要涂抹凡士林或導電膏，線(xiàn)徑要達到要求。
4)保證環(huán)境溫度
(1)環(huán)境溫度適宜會(huì )保證蓄電池的額定端電壓，見(jiàn)下表：

(2)環(huán)境溫度適宜會(huì )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(shí)蓄電池的額定容量
C15：環(huán)境溫度為15℃時(shí)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(huì )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(zhù)雜質(zhì)，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(mǎn)電狀態(tài)。
(2)均充：因個(gè)體原因，自放電程度會(huì )有不同，浮充后每一只蓄電池的容量不會(huì )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(shí)要首先保證重要的設備，必要時(shí)可以斷掉非重要設備。

4 常見(jiàn)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(cháng)時(shí)間，在浮充和在放電時(shí)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(xué)反應只能局部進(jìn)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(guò)貧
在浮充過(guò)程中測量時(shí)與其他蓄電池單體端電壓區別不大，在放電時(shí)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(guò)貧的原因之一
閥控式密封鉛酸蓄電池在浮充過(guò)程中，有部分氣體析出，即有部分電解液在化學(xué)反應過(guò)程中散失。表現為蓄電池的排氣閥功能失效，周?chē)小芭浪帷爆F象。
(2)貧液過(guò)貧的原因之二
浮充電壓過(guò)高，化學(xué)反應加劇，單位時(shí)間內析出的氣體過(guò)量，氣壓過(guò)高，達到排氣閥的開(kāi)啟壓力而開(kāi)啟，散失電解液。
(3)貧液過(guò)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(guò)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(shí)，浮充電壓過(guò)高或充／放電電流過(guò)大，化學(xué)反應加劇，化學(xué)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(jìn)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(zhù)時(shí)間的遷移發(fā)生變形，極柱間短連接銅排松動(dòng)。
(3)殼體變形的原因之三
蓄電池排氣閥發(fā)生堵塞。