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UPS供电系统的蓄电池组使用与维护

UPS供电系统的蓄电池组使用与维护

摘要：通信系统中各类网络设备对供电质量的要求越来越高，而通信设备的正常工作必需要有品质良好的供电系统作为保障。蓄电池是UPS供电系统中的一个重要组成局部，蓄电池组配备得是否合理和如何正确使用维护，最终打算着UPS供电系统电源保护作用的发挥。

但在使用UPS供电系统的过程中，人们往往片面地认为阀控式密封铅酸〔VRLA〕蓄电池是免维护的，对维护工作不予以重视。正是由于对蓄电池的不合理使用，因此产生了蓄电池的电解液枯槁、热失控、早期容量损失、内部短路等问题的消灭，进而严峻影响到供电系统的牢靠性。有资料说明，由于蓄电池故障引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为30%～50%。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电源系统故障率，起到重要作用。

1、UPS供电系统的作用及特点

UPS供电系统的作用

在UPS供电系统中，UPS是整个供电系统的核心，它起到两个作用，一是保证向负载供电的不连续性，二是改善对负载的供电质量。对沟通通信设备来说，其沟通输入的不连续性除与UPS设备本身的技术指标和技术性能有关外，还与整个供电系统的方案设计有关。UPS不连续电源系统不仅能保证对通信设备牢靠的连续供电，而且，其输出也比较稳定，没有瞬变和谐波，具有明显的电力保护功能。当在市电断电时，UPS可以不连续地向负载连续供电；在市电不稳定的时候，UPS可以避开负载患病欠压、浪涌冲击等的危害，全面改善了供电质量；当供电系统消灭故障时，UPS不仅能给负载以全面保护，而且可起到对过载、短路、电池过放等非正常工作的防护，从而为负载供给了一个稳定的工作环境。

阀控式密封铅酸蓄电池的特点

UPS供电系统中大多承受阀控式密封铅酸(VRLA)蓄电池，该电池是一种将化学能和电能相互转化的装置。蓄电池需先用直流电源对其充电，将电能转化为化学能储存起来，当市电超限或中断时，再将化学能转变为电能供UPS逆变器工作。

阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理，根本上沿袭了传统的铅酸蓄电池，它的正极活性物质是二氧化铅(PbO2),负极活性物质是海绵状铅(Pb),电解液是稀硫酸(H2SO4)。

一般的铅酸蓄电池在充电过程中存在水分解反响，正极析出氧气，负极析出氢气。当正极充电到70%时，开头析出氧气，负极充电到90%时开头析出氢气，由于氢、氧气的析出，假设反响产生的气体不能重复合成水，电池就会失水枯槁。

阀控式密封铅酸蓄电池在构造、材料上作了重要的改进：正极板栅承受铅钙锡铝四元合金或低锑多元合金，负极板栅承受铅钙锡铝四元合金，隔板承受超细玻璃纤维棉(AGM)，并使用严密装配和贫液设计，在电池的上盖中设置了一个单向的安全阀。这种电池构造，由

于承受铅钙锡铝四元合金，提高了负极析氢过电位值，从而抑制氢气的析出。同时，承受特制安全阀使电池保持肯定的内压，承受超细玻璃纤维棉(AGM)隔板，利用阴极吸取技术，通过贫液式设计，在正负极之间和隔板之中预留气体通道。因此在规定充电电压下进展充电时，正极析出的氧(O2)可通过隔板通道传送到负极板外表，复原为水(H2O)。

这是阀控式密封铅蓄电池特有的内部氧循环反响机理，这种充电过程，电解液中的水几乎不损失，使电池在使用过程中不需加水。

目前，阀控式密封铅酸蓄电池有两类，即分别承受超细玻璃纤维棉(AGM)隔板和硅凝胶二种不同方式来“固定”电解液。它们都是利用阴极吸取原理使电池得以密封的，但给正极析出的氧气到达负极供给的通道是不同的。对AGM密封铅酸蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大局部电解液，但必需使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧气就是通过这局部孔隙到达负极而被负极吸取的。对胶体密封铅酸蓄电池而言，电池内的硅凝胶是以SiO2质点作为骨架构成的三维多孔网状构造，它将电解液包含在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，使凝胶消灭裂缝贯穿于正负极板之间，给正极析出的氧气供给了到达负极的通道。

由此看出，两种电池的区分就在于电解液的“固定”方式和供给氧气到达负极的通道有所不同，因而两种电池的性能也各有千秋。

2、蓄电池的配置与选择

UPS之所以能实现不连续供电，就是由于有了蓄电池。在设计UPS供电系统时，首先应考虑蓄电池的性能，即蓄电池的额定电压、额定容量及应由多少节蓄电池组合等重要局部。

额定容量选择

蓄电池的容量一般是指在20℃，以20h放电率放电到1.75v/单体时,蓄电池输出的功率数。

单体电池容量计算公式

P=〔UPS容量×1000×负载功率因数〕/〔逆变效率×电池节数〕

其中，P：每节电池的放电功率；UPS容量：每台UPS的标称容