UPS蓄电池的使用维护现状及应对方法

一、目前UPS蓄电池的市场状况

蓄电池生产属重污染行业，其主要原材料是铅和硫酸，生产过程会对从业人员和环境造成危害，全世界各国对这样的产业有严格的限制，甚至西方一些发达国家根本不允许在本国生产，将其市场基地建立在经济欠发达的国家和地区。我国对蓄电池的生产同样也有相应的法律法规和严格的环保要求以及劳动保障要求。

国内蓄电池生产厂家众多，品牌也超过一千个，除了进口品牌如松下、大力神、汤浅等这些国际性大品牌之外，大部分是国产品牌和一些不知名的美国品牌、香港品牌、台湾品牌等等，所有这些产品全部在国内生产，由于它们所采用的原材料等级、配方、工艺、质量管理各异，企业规模大小不一，因此造成产品质量参差不齐。笔者参观了许多正规的蓄电池生产厂家，其生产规模、生产设备、产品设计、工艺流程、质量管理、原材料采购、工人素质等差异较大，因而它们生产出来的产品也各不相同。

大部分国际和国内的知名品牌蓄电池的质量都是可以信赖的，只有一些小规模的蓄电池生产厂家为了降低成本而偷工减料、以次充好，造成质量不稳定。由于蓄电池全部采用塑壳封装，用户无法直接看到其内部结构和采用的原材料，其次大部分用户不具备蓄电池检测的设备和手段，因此只能从外观上加以鉴别，由此给了一些不法厂商生产冒牌品牌和伪劣蓄电池以可乘之机，虽然各大品牌具备一定的防伪手段和市场监督手段，但是这些不法厂商仍然能够制造出可以乱真的产品，由此给用户的选择造成很大的困难。

二、目前UPS蓄电池的使用和维护状况

一般蓄电池设计寿命普遍为5年，然而有的蓄电池可以使用6－7年，而有的使用1年左右就开始出现问题。其主要是因为产品质量和日常使用维护造成的，因此蓄电池的选择和维护对其的使用寿命尤为重要。

UPS蓄电池的维护与一般低压系统蓄电池的维护类似，当引进新电池时，要求工程验收，进行深度放电；当新电池投入使用后，要求保持适宜的电池工作环境温度，要求定期测量各电池端电压，当各电池压差过大时，要进行均充，要求定期对电池进行试探性容量试验或深度放电，以便检查电池组的性能优劣以及保持电池的活性。

但是实际运用中，由于各种条件的限制，UPS蓄电池的维护很少有人完全按照上面所述进行，首先新电池验收，由于时间长，又无方便工具可供利用，有相当多的人根本没有做这一工作即将电池投入使用，据统计，在中国大陆约有95%以上的UPS电池缺乏必要的维护，这为日后UPS供电故障埋下隐患；其次，新电池投入使用后，由于一般UPS电池是装在柜子里，测量、脱离都不方便，很少测量端电压，定期深度放电更是无从进行；依现有条件（98%以上的UPS电池没有安装监控设备），广大维护人员所能进行的只有每隔一段时间，关闭市电让UPS电池对实际系统放电一段时间，充其量只是让电池组活化一下，以保持电池的活性，而对于电池的性能优劣及各节电池的剩余容量等重要数据还是无从知晓。

三、UPS蓄电池维护的必要性

在一个不间断电源（UPS）系统中，可以说蓄电池是这个系统的支柱，没有电池的UPS只能称作稳压稳频（CVCF）电源。UPS所以能够实现不间断供电，就是因为有了蓄电池，在市电异常时，逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去，使用电设备得以连续运行下去。

目前，中小型UPS电源中广泛使用的免维护密封铅酸蓄电池，超过UPS电源总成本的50％，有资料显示，UPS的生产技术已经比较成熟，约有50%以上的UPS电源故障与UPS蓄电池有关。目前我国电力供给情况日趋完善，特别是城市，很少发生长时间停电现象，而且很多重要部门采用双路供电和柴油发电机，确保了电力的供应，这就使得人们放松了对UPS蓄电池的日常维护，大部分UPS蓄电池由于平时缺乏有效的维护，根本不清楚自己系统UPS蓄电池的健康状况，从而造成一旦长时间停电而无法按设计延时进行工作。另外一方面，用户的负载在不断地增加，功率密度越来越集中，从而UPS的负荷也相应地增加，蓄电池延时不够的问题就愈将突出。

UPS蓄电池的失效主要表现为端电压不够、容量不足或瞬间放电电流不满足带载启动要求等。在使用不间断电源系统的过程中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS系统故障率，有着越来越重要的意义。

四、传统的UPS蓄电池测试维护手段

一般UPS电源对电池的要求：满足一定的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就能输出大电流的特性；满足一定的容量，以保证逆变供电的时间。

1、万用表测量电池的端电压

实践证明，用万用表测量UPS电池的浮充端电压是无法判定旧电池是否已经失效。所以一般要离线或在线测量电池的端电压，被测电池的端电压为12V左右（对12V电池而言），最低不能低于10.5V。不足10.5V的电池即为欠压或已经失效的电池。若这种电池在经过充电或激活充电后端电压仍达不到12V，即为失效电池。

2、测试UPS电池是否具有启动瞬间输出大电流的特性

UPS电源由市电供电向逆变供电的切换时间要求小于7ms,一般设计为4-5ms左右。这就是说，一旦市电供电中断，UPS电池必须在小于4-5ms时间内输出负载所需的电流。有些失效的电池能够满足端电压和容量的要求，但不能在少于4-5ms内放电电流达到大电流的要求，也是不合格电池。UPS电池瞬间输出大电流的特性只有在关闭市电才能测试，在不知道电池性能情况下有一定的风险，一般是不进行的。UPS电池瞬间不能输出足够大电流，一般是由于电池长期没有放电造成，经常放电或有定期放电的UPS电池基本上不存在此问题。

3、判别UPS电池的容量

传统判别UPS蓄电池容量的方法与判别一般蓄电池的方法一样，将整组蓄电池组脱离负载并上电阻丝，以八或十小时率恒流放电，然后以最先到达放电终止电压的某一单体蓄电池的放电时间与电流，来推算其容量。

传统的容量测试有下列缺点：

1、需将电池组脱离系统，增大系统死机风险；

2、放电时间长，且需人工测试记录，工作量大，此外UPS电池一般装于箱式柜子里，测试工作也不是很容易；

3、电阻丝笨重且有红热现象，不安全且工作强度大。

五、UPS蓄电池的正确使用与维护

除了选配正规品牌蓄电池以外，应从以下几个方面入手正确地使用与维护蓄电池：

1、保持适宜的环境温度。影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度，一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20－25℃之间。虽然温度的升高对电池放电能力有所提高，但付出的代价却是电池的寿命大大缩短。据试验测定，环境温度一旦超过25℃，每升高10℃，电池的寿命就要缩短一半。目前UPS所用的蓄电池一般都是免维护的密封铅酸蓄电池，设计寿命普遍是5年，这在电池生产厂家要求的环境下才能达到。达不到规定的环境要求，其寿命的长短就有很大的差异。另外，环境温度的提高，会导致电池内部化学活性增强，从而产生大量的热能，又会反过来促使周围环境温度升高，这种恶性循环，会加速缩短电池的寿命。

2、定期充电放电。UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60％。在这个范围内，电池的放电电流就不会出现过度放电。

UPS因长期与市电相连，在供电质量高、很少发生市电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致蓄电池内部产生大量的硫酸铅，并吸附到蓄电池阴极上，形成所谓的阴极“硫酸盐化”，结果造成了电池内阻增大，电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔2－3个月应完全放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定。一次全负荷放电完毕后，按规定再充电8小时以上。

3、利用通讯功能。目前，绝大多数大、中型UPS都具备与微机通讯和程序控制等可操作性能。在微机上安装相应的软件，通过串/并口连接UPS，运行该程序，就可以利用微机与UPS进行通讯。一般具有信息查询、参数设置、定时设定、自动关机和报警等功能。通过信息查询，可以获取市电输入电压、UPS输出电压、负载利用率、电池容量利用率、机内温度和市电频率等信息；通过参数设置，可以设定UPS基本特性、电池可维持时间和电池用完告警等。通过这些智能化的操作，大大方便了UPS电源及其蓄电池的使用管理。

4、及时更换废/坏电池。目前大中型UPS电源配备的蓄电池数量，从3只到80只不等，甚至更多。这些单个的电池通过电路连接构成电池组，以满足UPS直流供电的需要。在UPS连续不断的运行使用中，因性能和质量上的差别，个别电池性能下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某些电池出现损坏时，维护人员应当对每只电池进行检查测试，排除损坏的电池。更换新的电池时，应该力求购买同厂家同型号的电池，禁止防酸电池和密封电池、不同规格的电池混合使用。

六、UPS蓄电池维护全面解决方案

本方案由三个部分组成：蓄电池组容量监测、单体电池充放电活化、蓄电池专用智能保护。

蓄电池组容量监测：

可以在线监测记录UPS电池的浮充电压、电流及充放电电压、电流；记录放电数据后即可判别电池组性能的优劣、找出落后单体及给出每个单体的剩余容量。

单体电池充放电活化：

对于发现的落后单体电池，进行充放电，以激活失效的活性物质、降低内阻、补偿压差并补充剩余容量，避免该落后单体进一步恶化并影响到其它单体，即对电池进行早期治疗及预防，对于无法补偿的单体电池及时进行更换。

蓄电池专用智能保护：

铅酸蓄电池专用智能保护是采用电子脉冲技术，对在用的铅酸蓄电池进行自动的日常维护保养的第一代高科技技术。保护器对因极板上产生硫酸铅盐化而休克、疲劳、过草失效的铅酸蓄电池亦有修复的功能。它巧妙地利用电池自身的能源来产生电子脉冲并反馈给电池，用电子的方法有效地防止电池稳定的容量输出，提高蓄电池的工作效率，从根本上改善铅酸蓄电池的工作性能，大大延长蓄电池寿命，节约资金和能源，同时对环境保护也起到了积极的作用。

这三个过程互相配合进行，解决了目前UPS蓄电池缺乏必要维护手段及工具等问题，不仅能为您测试电池性能，寻找落后单体，而且能帮您活化落后电池，对电池进行早期治疗,有效预防故障的发生。