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须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部分，蓄电池组配备得是否合理和如何正确使用维护，最终决定着UPS供电系统电源保护作用的发挥。

第1页:UPS供电系统的蓄电池组使用与维护 第2页:UPS供电系统的蓄电池组使用与维护

　　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干涸、热失控、早期容量损失、内部短路等问题的出现，进而严重影响到供电系统的可靠性。有资料表明，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
　　
　　1.1UPS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间断性，二是改善对负载的供电质量。对交流通信设备来说，其交流输入的不间断性除与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不间断电源系统不仅能保证对通信设备可靠的连续供电，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可以不间断地向负载继续供电；在市电不稳定的时候，UPS可以避免负载遭受欠压、浪涌冲击等的危害，全面改善了供电质量；当供电系统出现故障时，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，从而为负载提供了一个稳定的工作环境。
　　
　　1.2阀控式密封铅酸蓄电池的特点
　　
　　 UPS供电系统中大多采用阀控式密封铅酸(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，基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)。
　　
　　 普通的铅酸蓄电池在充电过程中存在水分解反应，正极析出氧气，负极析出氢气。当正极充电到70%时，开始析出氧气，负极充电到90%时开始析出氢气，由于氢、氧气的析出，如果反应产生的气体不能重新复合成水，电池就会失水干涸。
　　
　　 阀控式密封铅酸蓄电池在结构、材料上作了重要的改进：正极板栅采用铅钙锡铝四元合金或低锑多元合金，负极板栅采用铅钙锡铝四元合金，隔板采用超细玻璃纤维棉(AGM)，并使用紧密装配和贫液设计，在电池的上盖中设置了一个单向的安全阀。这种电池结构，由于采用铅钙锡铝四元合金，提高了负极析氢过电位值，从而抑制氢气的析出。同时，采用特制安全阀使电池保持一定的内压，采用超细玻璃纤维棉(AGM)隔板，利用阴极吸收技术，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行充电时，正极析出的氧(O2)可通过隔板通道传送到负极板表面，还原为水(H2O)。
　　
　　 这是阀控式密封铅蓄电池特有的内部氧循环反应机理，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，即分别采用超细玻璃纤维棉(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收原理使电池得以密封的，但给正极析出的氧气到达负极提供的通道是不同的。对AGM密封铅酸蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液，但必须使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部分孔隙到达负极而被负极吸收的。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结构，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，使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间，给正极析出的氧气提供了到达负极的通道。
　　
　　 由此看出，两种电池的区别就在于电解液的“固定”方式和提供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之所以能实现不间断供电，就是因为有了蓄电池。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部分。
　　
　　2．1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。
　　
　　2.1.1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的标称容量，以kVA计；负载功率因数：一般取0.8；逆变效率：UPS逆变器的效率，通常为90%～95%之间；电池节数：通常为6或12的倍数。
　　
　　2.1.2查找放电功率数
　　
　　 根据P值查找对应的各型号电池放电到单体电压为1.65～1.75V时放电功率数。
　　
　　2.1.3确定选用电池组数
　　
　　 根据上述功率数，对参照原厂提供的放电功率表，确定选用几组电池。
　　
　　2．2指标选择
　　
　　2．2.1内阻
　　
　　 要选择内阻小的蓄电池，这样才能持续大电流放电，如果内阻较大，在充放电过程中功耗加大，使蓄电池发烫。
　　
　　2．2.2浮充电压
　　
　　 在相同温度下，浮充电压值高就意味着储存能量大，质量差的蓄电池浮充电压值一般较低。蓄电池浮充电压值在不同的温度时应进行修正。
　　
　　2．2.3大中型UPS中避免混接
　　
　　 在大中型UPS中采用2V单体系列蓄电池，避免采用小容量组合蓄电池进行混接。
　　
　　3、蓄电池的使用与维护
　　
　　3．1VRLA蓄电池的运行环境与安装方法
　　
　　 备用蓄电池应经常处于浮充状态，此时蓄电池内部仍进行着复杂的能量转换。浮充过程中所用的电能一部分转换为热能，因此要求蓄电池所处的环境应有良好的通风散热能力或有空调设备。
　　
　　 电池尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热或辐射热源的影响，让电池有一个良好的工作、储存环境。安装完成后，按表1进行检查。

表1电池安装完毕工艺检查项目内容

　　3.2VRLA蓄电池的使用与维护
　　
　　 随着科技的不断发展,UPS的性能越来越好,平均无故障时间越来越长,整机的可靠性越来越高。做好UPS中蓄电池的使用与维护变得尤为重要。
　　
　　3.2.1新电池的初充电
　　
　　 为了延长电池的使用寿命，提高电池的活性和充放电特性，新的蓄电池在安装完毕后，一般要进行一次较长时间的初充电。初充电要按说明书中的规定进行，待电池组充电完毕后，再进行一次放电，放电后再次进行充电。