理士蓄電池DJ800 DJ系列產(chǎn)品簡介

理士蓄電池DJ800 DJ系列產(chǎn)品簡介

     蓄電池在UPS供電系統(tǒng)的應用與管理

　概述
　　UPS供電系統(tǒng)在各行業(yè)數(shù)據(jù)中心中起到重要的電源保障作用,，要為負載提供不間斷的供電,，就必須具有電能儲存的功能。因此,，蓄電池成為UPS供電系統(tǒng)的重要組成部分,。而由于蓄電池本身或者管理上的原因,，目前有許多UPS故障是由蓄電池引起,。因此有必要加強對蓄電池特性的了解，正確選配和使用蓄電池,，盡可能地延長蓄電池的使用壽命,。同時，如何管理蓄電池成為各個UPS廠家及行業(yè)用戶重點研究的問題,。
　　以下對目前大型UPS系統(tǒng)廣泛采用的閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用,、工作原理、配置、選用,、安裝,、維護等方面進行探討。
　　蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用和意義
　　在UPS供電系統(tǒng)中,，蓄電池大多采用免維護蓄電池,。蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的主要作用就是儲存電能，一旦市電中斷,，由電池放電供給逆變器,，由逆變器將電池釋放出的直流電轉變?yōu)檎医涣麟姡S持UPS的電源輸出,，確保負載在一定的時間內正常用電,。
　　在市電正常供電時，電池在整流－充電電路中儲存電能,，同時對直流電路起到平滑濾波的作用,，并在逆變器發(fā)生過載時，起到緩沖器的作用,。
　　而在日常工作中,，人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而由于對蓄電池的不合理使用,，產(chǎn)生了蓄電池的電解液干涸,、熱失控、早期容量損失,、內部短路等問題,，進而嚴重影響到供電系統(tǒng)的可靠性。有資料表明,，蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為60%,。由此可見，加強對UPS電池的正確使用與維護,，對延長蓄電池的使用壽命,，降低UPS供電系統(tǒng)故障率，有著越來越重要的意義,。
　　蓄電池的種類
　　蓄電池在UPS中已得到廣泛的應用,，其品種繁多，型號齊全,，規(guī)格各異,，但按其基本性質可以分為酸性電池和堿性電池兩大類：
　　酸性電池：酸性電池的電解液一般是由稀硫酸（H2SO4）或者膠體硫酸構成，極板由鉛Pb和過氧化鋁PbO2構成,，通過化學反應貯存電荷,，起到電池儲能的作用,。
　　堿性電池：堿性電池的電解液一般是由氫氧化鉀KOH或者氫氧化鈉NaOH（燒堿）組成。極板由于電池的結構不同而各異,。如鎘鎳電池正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3,，負極板是鎘Cd；鐵鎳電池的正極板是氫氧化鎳Ni(OH)3,，負極板是鐵Fe,；銀鋅電池的正極板是過氧化銀Ag2O3，負極板是鋅Zn,。
　　鉛酸蓄電池的工作原理
　　UPS,、直流電源設備常用的蓄電池是鉛酸蓄電池。傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池是開口式結構,，電池在使用過程中,，有氫氣和氧氣以及酸霧逸出，不僅污染環(huán)境還具有危險性,，維護時需要加水,、加酸，已逐漸被市場淘汰?，F(xiàn)在UPS供電系統(tǒng)中蓄電池大多采用閥控式密封鉛酸（VRLA）蓄電池,。閥控式鉛酸蓄電池的主要優(yōu)點是在充電時正極板上產(chǎn)生的氧氣，通過再化合反應在負極板上還原成水,，使用時在規(guī)定浮充壽命期內不必加水維護,，所以又稱為免維護鉛酸蓄電池?？梢?，免維護只是與普通蓄電池相比，運行中免去了添加純水或蒸餾水,，調整電解液液面的項目,，并非免去一切維護工作。
　　閥控式密封鉛酸蓄電池的工作原理,，基本上沿襲于傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池,，其正極活性物質是二氧化鉛（PbO2），負極活性物質是海綿狀鉛（Pb）,，電解液是稀硫酸（H2SO4）,，其電極反應方程式如下：
　　PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O
　　兩種閥控式密封鉛酸蓄電池比較
　　目前閥控式密封鉛酸蓄電池主要有兩類，即玻璃纖維隔板陰極吸收式密封鉛蓄電池（如GNB,、霍克電池）和硅凝膠密封鉛蓄電池（如德國的陽光電池）,。
　　兩種電池極板相同：正極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金或低銻多元合金,，負極板柵采用鉛鈣錫鋁四元合金,。并使用緊裝配和貧液設計,，在電池的上蓋中設置了一個單向的安全閥。由于采用無銻的鉛鈣錫鋁四元合金,，提高了負極析氫過電位,，從而抑制氫氣的析出，同時,，采用特制安全閥使電池保持一定的內壓,。
　　兩種電池隔板不同：即分別采用超細玻璃纖維棉（AGM）隔板和硅凝膠二種不同方式來“固定”硫酸電解液。它們都是利用陰極吸收原理使電池得以密封的,，但給正極析出的氧氣到達負極提供的通道是不同的,。對AGM密封鉛酸蓄電池而言，AGM隔膜中雖然保持了電池的大部分電解液,，但必須使10%的隔膜孔隙中不進入電解液,。正極生成的氧氣就是通過這部分孔隙到達負極而被負極吸收的。對膠體密封鉛酸蓄電池而言,，電池內的硅凝膠是以SiO2質點作為骨架構成的三維多孔網(wǎng)狀結構,，它將電解液包藏在里邊。電池灌注的硅溶膠變成凝膠后,，骨架要進一步收縮,，使凝膠出現(xiàn)裂縫貫穿于正負極板之間，給正極析出的氧氣提供了到達負極的通道,。
　　由此看出,，兩種電池的區(qū)別就在于電解液的“固定”方式和提供氧氣到達負極通道的方式有所不同，因而兩種電池的性能也各有千秋,。
　　UPS供電系統(tǒng)中蓄電池的配置和選擇
　　在UPS供電系統(tǒng)中,，可以說蓄電池是這個系統(tǒng)的支柱。沒有蓄電池的UPS只能稱做穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源,。UPS之所以能實現(xiàn)不間斷供電,，就是因為有了蓄電池。在設計UPS時,，首先應考慮選擇什么型號的蓄電池,，即蓄電池的額定電壓、額定容量及應由多少節(jié)蓄電池組合等,。
　　蓄電池的額定容量選擇
　　由于蓄電池的實際可使用容量與放電電流大小,、系統(tǒng)電壓、放電時間,、蓄電池工作環(huán)境溫度,、蓄電池儲存時間的長短、負載種類和特性等因素密切相關,。蓄電池的容量一般是指在20°C,，以20h放電率放電到1.75V／單體時,，蓄電池輸出的功率數(shù)（W）。
　　蓄電池的指標選擇
　　內阻：應選擇內阻小的蓄電池,，這樣才能持續(xù)大電流放電,。如果內阻較大，在充放電過程中功耗加大,，使蓄電池發(fā)燙,。
　　浮充電壓：在相同溫度下，浮充電壓值高意味著儲能量大,，質量差的蓄電池浮充電壓值一般較小,。蓄電池浮充電壓值在不同的溫度時應進行修正。
　　在大中型（幾kVA-幾千kVA）UPS中采用2V單體系列蓄電池,，避免采用小容量組合蓄電池進行混聯(lián),。
　　蓄電池的使用和維護
　　1VRLA蓄電池的運行環(huán)境與安裝
　　作為備用蓄電池，蓄電池平時都處于浮充狀態(tài),，此時蓄電池內部仍進行著復雜的能量轉換,。浮充過程中所用的電能基本上轉換為熱能。因此要求蓄電池所處的環(huán)境應有良好的通風散熱能力或有空調設備,。
　　電池盡可能安裝在清潔,、陰涼、通風,、干燥的地方,，并要避免受到陽光、加熱或輻射熱源的影響,，讓電池有一個良好的工作,、儲存環(huán)境。
　　蓄電池一般應在5℃～35℃范圍內進行充電,，低于5℃或高于35℃都會降低壽命,，充電的設定電壓應在范圍內，如超出范圍將造成蓄電池損壞,、容量降低,、壽命縮短。
　　1,、初充電
　　蓄電池在安裝或大修后的第1次充電,，稱為初充電。初充電是否良好,，將嚴重影響蓄電池的壽命,。
　　2、浮充充電
　　為了確保直流電源不間斷，延長蓄電池的使用壽命,，通常都采用充電電源與蓄電池組并聯(lián)的浮充供電方式,。
　　3、均衡充電
　　在正常運行狀態(tài)下的電池組,，通常不需要均衡充電,。但如果發(fā)現(xiàn)電池組中單體電池之間電壓不均衡時,，則應對電池組進行均衡充電,。
　　4、補充充電
　　電池在存放,、運輸,、安裝過程中，會因自放電而失去部分容量,。因此,，在安裝后投入使用前，應根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量,，然后采用不同的方法對蓄電池進行補充充電,。對備用擱置的蓄電池，每3個月應進行一次補充充電,。
　　2VRLA蓄電池的使用與維護
　　隨著科技的不斷發(fā)展,，UPS的性能越來越好，平均*時間越來越長,，整機的可靠性越來越高,。做好UPS中蓄電池的使用與維護變得尤為重要。
　　新電池的充電
　　新的蓄電池在安裝完畢后,，一般要進行一次較長時間的充電,，充電要按說明書中的規(guī)定進行，待電池組充電完畢后,，進行一次放電,，放電后再次充電，目的是延長電池的使用壽命,，提高電池的活性和充放電特性,。
　　定期充放電
　　UPS蓄電池長期閑置不用或使蓄電池長期處于浮充狀態(tài)而不放電，會導致電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面,，導致內阻增大,、活性下降，使蓄電池的使用壽命大大縮短,。對于市電供電良好的單位,，需要每隔三個月進行一次“治療性”充、放電過程,，即電池帶載放電,、再充電操作,，并記錄相關數(shù)據(jù)，與以前放電記錄進行比較分析電池性能狀況,，對電池組整體進行維護檢查,，真正遇到市電停電時，才能有效保護負載安全,。
　　嚴禁深度放電
　　蓄電池的使用壽命與蓄電池的放電深度密切相關,。深度放電會造成蓄電池內部極板表面硫酸鹽化，導致蓄電池內阻增大,，嚴重時會使個別電池出現(xiàn)“反極化”現(xiàn)象和電池的永9性損壞,。電池的放電深度嚴重影響電池的使用壽命，非迫不得已,，不要讓電池處于深度放電狀態(tài),。
　　定期測量電池浮充電壓、內阻
　　隨著UPS使用時間的延長,，總有部分電池的充放電特性會逐漸變壞,，內阻增大、端電壓明顯下降,，需要及時發(fā)現(xiàn),、及時更換，否則會影響整組電池的使用,。這種電池的性能不可能在依靠UPS內部的充電電路來解決,，繼續(xù)使用會存在隱患，需要維護人員定期進行測量檢查每個單體電池的電壓,、內阻,，發(fā)現(xiàn)超出范圍的電池進行確認、及時更換,。
　　其他注意事項
　?、倜看涡铍姵亟M放電后應及時充電；
　?、诓灰剐铍姵亟M被過電流或過電壓充電,；
　　③蓄電池應避免長期擱置不用,，也不能長期浮充而不放電,。
　　蓄電池的智能管理
　　蓄電池在正常情況下處于靜態(tài)存放、備用工作狀態(tài),，為防止用戶在*不知情的情況下,，由于市電供電中斷而造成UPS在極短時間內進入“蓄電池電壓過低自動關機”的工作狀態(tài)，從而停止向負載供電。這就要求維護人員不僅需要每日按照規(guī)定的時間段進行現(xiàn)場巡是外,，還需要將蓄電池管理納入UPS監(jiān)控系統(tǒng),，UPS實時對電池的狀態(tài)進行檢測，并將電池的相關信息通過網(wǎng)絡傳送到值班室或控制室以便工作人員了解電池的狀態(tài),，以保證電池的工作質量,。為了提高電池的使用壽命，減少維護工作,，降低維護成本,。應建立良好的電池維護系統(tǒng)，一定要具備：
　　1,、自動均/浮充轉換,。即供電正常時對電池進行均恒充電,。電池放電后自動對電池進行均恒充電,，當電池充滿后，自動轉為浮充電,。
　　2,、充電限流。采取先恒流后恒壓的充電方式,。充電初期,，充電電流較大，UPS根據(jù)所配置的蓄電池電池容量,，自動將充電電流限制在0.1～0.2C,，對蓄電池進行恒流充電，確保蓄電池充電時安全快速,。當蓄電池容量達到80%以后,，UPS轉為浮充電壓對蓄電池進行恒壓充電。
　　3,、后備時間顯示及低電壓報警,。當UPS由于各種原因切換到蓄電池供電時，用戶需要及時地了解系統(tǒng)的后備時間,，且采取相應的措施,。當蓄電池電壓降到低*，報警通知用戶,，然后自動關機以防止蓄電池深度放電,。
　　4、溫度補償,。環(huán)境溫度變化時,，必須對浮充電壓進行校正，校正系數(shù)為18mV/℃（標稱12V的電池）。為簡單計,，可以分級校正,。
　　電池靜置時，溫度太高,，電池的自放電加劇,。電池使用條件推薦為20℃～25℃，溫度太低,，電池放電容量降低,，充電接受能力下降。溫度太高,，反應加劇,，導致失水，極板腐蝕加劇,。電池的充電電壓通過溫度補償來改變,，溫度高時，充電電壓降低,，使電池處于*浮充狀態(tài),。
　　因此，保證電池服務*方案是將環(huán)境溫度控制在20℃～25℃,，控制放電次數(shù),、放電深度、放電和充電電流以及定時充放電的周期,。
　　結束
　　以上通過對閥控式密封鉛酸蓄電池在UPS供電系統(tǒng)中的作用,、工作原理、配置維護等方面進行進行全面分析,，并結合實際工作經(jīng)驗,，提出一些行之有效的方法，幫助用戶提高蓄電池維護管理水平,，更加明確了蓄電池在保障UPS供電系統(tǒng)安全運行中的重要作用,。