浅谈空管系统中大型UPS设备的蓄电池维护方法
【摘要】本文通过对空管系统中大型UPS设备蓄电池维护的重要性以及蓄电池含义、参数等分析找出影响其蓄电池寿命的相关因素及维护解决措施。旨在为空管系统大型UPS设备实施蓄电池维护提供参考。
【关键词】空管系统；大型UPS设备；蓄电池；维护
我国空管系统对大型UPS设备的应用较广泛，多使用铅酸蓄电池，该电池具有免维护的特点，但只是在以往电池维护基础上减少了基础工作量，不代表完全不用实施维护。为确保UPS设备正常运行，应重点关注其蓄电池维护工作的实施，延长电池使用寿命。本研究主要从空管系统中大型UPS设备应用重要性、维护蓄电池含义及参数、影响UPS蓄电池寿命的因素分析及大型空管系统UPS设备蓄电池维护方面进行分析。
1 空管系统中大型UPS设备应用的重要性
对空管系统供配电设备来说UPS设备蓄电池的应用可以在不同电源进行转换的过程中可为空管系统提供切换电源，使电源具有连续性，且其他电源失效时UPS设备蓄电池可作为应急电源进行使用，可为用电设备提供关机或应急操作时间。在空管动力系统中UPS设备蓄电池的重要性极高。通过对以往UPS设备蓄电池运用中出现的故障进行分析发现，其中50%以上故障原因都与蓄电池维护不当或电池组故障有关。因UPS设备所用的维护蓄电池寿命一般在5年左右，大型UPS设备蓄电池更换成本相对较高，但电池出现故障后会对系统可靠性产生影响，基于此空管系统管理运行部门如何对大型UPS电池实施全面维护十分重要，也是工作难点之一。
2 维护蓄电池含义及参数
2.1 维护蓄电池含义
维护蓄电池也可称为阀控式铅酸蓄电池（valve regulated lead acid battery，VRLA），其主要特点为电池使用期间无需加水或甲酸，电池结构密封性好，且电池盖子上设置有安全阀（也可称为单向排气阀），若电池内部气压不断升高至一定水平时，将会自动打开安全阀将气体排出，气体排出后可自动关闭，避免空气流入电池内部，对电池使用造成影响[4]。
2.2 维护蓄电池参数
电势电压为蓄电池基础参数，若铅酸蓄电池单格标电势为2V，则6单格组成的蓄电池电势为12V。12V电势蓄电池充电末期过程中起充电极化可达最高值，若放电终了其放电极化可至最高值。若蓄电池放电或充电停比静置几个小时后其极化电压将完全消失，蓄电池（12V）电势在13.8V-10.6V之间（充满电及放电完毕后）。
额定容量为蓄电池的重要参数，蓄电池额定容量单位为Ah（安时），是放电电流A（安）与放电时间h（时）的乘积。因同一个电池在不同电参数下电池额定容量会放生改变，因此为方便对电池容量实施测量、描述、对比，需提前对设定条件进行统一。在实践中多将电池容量定义为两种：（1）设定电流将电池放电至规定电压时多能给出的电量即电池容量；（2）根据设定电流将电池进行放电，放电至设定电压后所用时间与放电电流乘积即为电池容量。
电池后备时间往往是用电户关心的蓄电池参数，是指电源失效时UPS设备带载时间，但该时间根据UPS设备蓄电池工作环境的不同及不同用户要求等存在差异。从目前UPS设备电池后备时间来看，为满足用户对超长电池后备时间的要求，导致蓄UPS设备蓄电池数量庞大，其更换价格十分昂贵，并为UPS设备维护带来不便。
3 影响UPS蓄电池寿命的因素分析
3.1 电压对UPS蓄电池寿命的影响
大型UPS设备电池是通过多个“单个原电池”组合而成，通过串联原电池形成较高电压电池，UPS设备对电池进行充电时，各串联原电池均会充电，若原电池性能存在轻微差异均会造成其充电时电压高于其他原电池，长期会导致部分原电池出现老化。因该电池为多个原电池串联，若其中某个原电池性能出现下降会对整个电池性能造成影响，表明电池寿命长短与串联原电池数量存在联系，其电压越高老化速度越快。若提前对UPS设备容量进行规定，在设计时将电池电压最低化可在一定程度上延长UPS设备电池寿命，若电池电压稳定是可选择电压高的少量原电池进行串联。
3.2 电流对UPS蓄电池寿命的影响
为延长UPS设备电池使用寿命在理想状态下需确保电池保持在恒压充电或“浮”充电状态下，此状态下电池充满电后会继续吸收小量电流，可称之为“自放电”或“浮”放电电流。在进行线式UPS设计时会将电池设计为可承受额外纹波电流（电池持续向逆变器供电时出现的电流），逆变器需输入置电流才可交流输出。此时电池形成小充、放电周期，通过用电实践发现，电池自身对放电循环次数有一定规定。
3.3 充电对UPS蓄电池寿命的影响
UPS设备中十分重要的部分为电池充电器设备，电池充电条件会对电池整体寿命时间造成较大影响，若电池一直处于“浮”充电或恒压电器充电状态下，能在最大限度上延长电池使用寿命。从实际UPS设备蓄电池应用状态来看，充电状态下电池寿命与单纯储蓄状态下电池寿命要长。因电池充电可在一定程度上对电池自然老化进行延缓，因此大型UPS设备蓄电池无论是使用状态还是停机状态都应保持充电状态，以延长其使用寿命。
3.4 温度对UPS蓄电池寿命的影响
UPS设备蓄电池使用环境及温度对其自然老化过程影响较大。因蓄电池对温度有较高要求，电池使用标准温度在25℃左右，一般不能超出15-30℃范围。因蓄电池长期在高温状态下使用，温度每上升10℃电池寿命就将降低约50%左右；若电池使用温度过低也会对蓄电池容量造成影响，温度每下降1℃其容量也将下降1%，电池放电量会随着温度的升高有所增长，但温度过高其使用寿命会缩短。
4 大型空管系统UPS设备蓄电池维护
因电池使用外接环境因素未发生改变，电池工作及不工作状态下对其使用造成的影响也未发生改变，因此对UPS设备蓄电池实施维护十分重要，但目前空管系统电池维护工作的实施不尽人意，缺乏必要维护测试手段，不能对所用蓄电池健康情况进行判定，为UPS设备使用埋下隐患。本研究主要从蓄电池日常、定期及监控系统、深度维护等层面进行分析。
4.1 UPS设备电池组日常维护
UPS设备浮充、均充诊断相互转换主要由其模块自动进行控制，因此实施UPS自身维护时需着重对点射运行状态进行检查，包括充电状态、电流、电压、电容量、电池后备时间等。
大多UPS设备维护主要针对电池组进行，单纯对蓄电池电压情况进行检测不能够对蓄电池存在的问题进行反映，该检查前瞻性及预警性均较差，不能快速、准确的将老化电池进行找出。因不同电池制作工艺可能存在误差，因此UPS设备电池组中不同电池性能可能存在误差，若单节电池出现故障必须对整组电池进行更换。UPS设备运行管理单位在电池日常维护时应将UPS自身维护及监控系统维护相结合进行，可提高电池日常维护效率。
4.2 电池组定期维护
UPS设备电池组定期维护中要求对电池试探性容量进行测试，以便对电池组电池活性保持及性能情况进行检查。不同UPS设备电池定期维护选择的方法也存在差异，常用方法包括容量测试及可用性检测两种。容量测试型主要是指按照UPS设备既定周期对电池组实施一定时长电流放电，一般来说放电时间＞30min，放电过程中电池负载为15-20%，其余负载均由市电提供，电池组出现故障时也由市电进行供电。
4.3 电池组深度放电维护
针对空管系统UPS设备蓄电池使用情况来讲，多采用一级用电，一般不会出现市电中段情况，因此蓄电池长期处于充电状态缺少深度放电霍城，因此会对蓄电池性能造成影响，因此应定期（半年左右）对UPS设备电池进行负载放电，放电时保持运行状态，可对蓄电池进行全方面激活，之后将放电容量控制在电池额定容量的40%左右，并及时充电，可达到延长电池使用寿命的目的。
5 结束语
大型UPS设备蓄电池在空管系统中的应用中起重要作用，可为空管系统在特殊用电条件下提供切换电源，通过对电池寿命及使用影响因素进行分析发现，电压、电流、充电情况、使用温度均为影响蓄电池使用的因素。因此空管系统在对大型UPS设备蓄电池使用过程中，应加强维护管理，避免因忽视电池维护埋下安全隐患。
【参考文献】
[1]袁维. UPS供配电系统的可靠性及可测试性[J]. 科技与创新,2016,3(2):112.
[2]张昱. 如何做好UPS的维护工作[J]. 电子技术与软件工程,2015,4(1):139-140.
[3]冯娟娟,赖世能,宗凌. 基于精确化管理的通信用UPS运行维护模式研究[J]. 广东通信技术,2013,33(8):42-45+69.
