UPS電池組選型配置與維護措施探索

張虎

摘 要：伴隨科學技術的發展以及電力自動化水平的不斷提升，UPS電源系統在企業電源供電系統中應用逐漸趨于廣泛。對此，文章在對于UPS電源系統詳盡分析的基礎上，對于UPS電源的選型與配置進行了介紹，并對于UPS延長使用壽命的維護技術與措施進行深入研究，以提升UPS電源實際應用性能。

關鍵詞：UPS電源；選型；維護；措施

1 UPS作用

UPS電源系統涵蓋了整流、儲能、變換以及開關控制等子系統。其中，整流系統完成交流電與直流電間的轉換，儲能系統用于UPS電源系統的儲能，實現電能與化學能的相互轉換。變換系統包括逆變橋與控制濾波電路等，用于將直流電轉變為交流電，開關轉換控制系統包括轉換型與并機型兩大類，是一類可控硅的無觸點開關。

2 UPS的選型與配置

2.1 產品類型

UPS電源系統的發展歷經兩大階段，分別是旋轉式UPS電源系統以及靜態變換式UPS電源系統，早期的旋轉式UPS電源系統已無法適應現階段高速發展的經濟社會的發展需求，同時，伴隨電力電子技術的發展，靜態變換式UPS電源系統逐漸得到廣泛應用。靜態式UPS系統包括3大類，分別為后備式、在線式以及在線互動式。

2.2 參數指標

UPS的輸出參數指標見下表所示：

UPS可實現單機與多機并/串聯合運行，蓄電池最大放電電流：I=Scos？漬？字？抓i，與額定輸出功率、負載功率因數以及逆變器的效率有關。UPS多機聯合運行時，單機間可實現無電纜條件下的并聯均流控制，消除系統單點故障對于系統的影響，提升網絡保護水平，降低數據傳輸的誤碼率。

2.3 配置方案

（1）集中式和分散式供電方案

集中式供電方案即單一UPS配置多個用電負載，其UPS機型體積相對較大，可實現較為便利的供電管理，供配電可靠性以及安全性能較高，但造價也較高；分散式供電方案即單一UPS配置單一負載，對于UPS電源項目的設計中，UPS電源配置方案應依據具體應用情況以及實際經濟情況。

（2）蓄電池配置時間

對于供電相對穩定區域，UPS系統蓄電池配置需耗時15min-1h；對于電網供電持續趨緊地區，由于電力故障頻發，供電緊張，該類UPS配置的蓄電池一般需為4-8小時的長延時系統。當配置發電機供電時，UPS系統負載配置僅需30min-1h。

（3）可靠度設計

UPS電源系統的可靠性設計對于保障電源的持續穩定供應、保障用電設備的安全穩定運轉具有極為重要的作用，尤其是對于財務中心以及數據中心等重要部門的電力供應，可靠性設計顯得尤為重要。對于此類要害負載的供電可靠性設計通常采用雙路交流市電供電外加備用發電機組、另加多臺UPS并機（或雙機串聯備份）的方式。采用雙路交流市電供應，包括高、低壓變電站、切換開關以及UPS系統等，同時可采用冗余并機方式進一步提升其供電可靠性，供電方案中，冗余并機UPS均分負荷，同程度老化，多機之間的通訊協調平衡控制由并機板完成，UPS1和UPS2并聯接入市電，并聯輸出供給同一要害負載，提高整個系統的可靠度。

3 UPS延長使用壽命的維護技術與措施

3.1 定期檢查

對于UPS電源系統中各單元電池的端電壓與內阻進行定期檢查是電源系統正常運轉的保障。以12V單元電池為例，通過對于單元電池間端電壓差以及內阻進行定期檢查，可及時掌握系統運轉情況。當端電壓差大于0.4V或內阻大于80mΩ時，應及時采取均衡充電措施以消除端電壓不平衡。UPS電源系統運行過程產生的單元電池特性不均衡難以通過充電回路消除，需及時進行脫機均衡處理。

3.2 減少深度放電

電池系統的運行壽命與放電深度密切相關，在市電中斷情況下，用電負載較小時，蓄電池可供使用容量與額定容量的比值越大，電池被放電的深度就比較深。實際應用中應防止電池組的深度放電，從而延長電池組的使用壽命。

3.3 重新浮充

當UPS電源停機10d以上后重新開機使用時，由于電源長期處于無放電狀態，會造成電池內阻不斷增大，導致蓄電池失效報廢。對于此類情況的處理需在不加負載條件下啟動UPS電源，以利用機內的充電回路重新對蓄電池浮充10-12h以上再帶載運行。在室溫條件下，電池存放一個月后可用容量降至其額定容量的97%，并隨著儲存時間的延長進一步降低，因此，需每隔2-3月進行放電操作，負載約為額定輸出的30%。

3.4 利用供電高峰充電

為防止UPS電源長時間供電不足引起的損壞，需充分利用供電高峰進行電源的充電操作，較適用于市電供應長期處于低電壓狀態，且用電緊張的區域。利用供電高峰充電可保障充分充電，在深度放電后，再充電至額定容量的90%需要10-12h。

3.5 注意充電器的選用

除后備式外，目前UPS充電器的功能大多都是通過整流器完成，工頻UPS整流器都是可控硅構成的橋式電路，而其控制電路和驅動電路都能保障完善的充電和保護功能，并且現在的控制策略都會對充電有專門的優化。UPS電源充電器的選用需注意不可采用不具備穩壓恒流功能的充電器件進行充電。此類充電器會造成惡劣的充電環境，使蓄電池同時處于瞬時過流以及過壓充電狀態，因而對于蓄電池造成損壞，使得蓄電池的容量逐漸下降，甚至導致電池的失效報廢。在蓄電池充電器的選用上應注意盡量選用兼具恒流以及恒壓調控的充電器，且在在恒壓截止型充電回路中，應注意調控電池電壓過低保護至合適位置以免過流充電的產生。

3.6 注意環境因素的影響

同時，由于電池容量與環境溫度條件相關性較大，電池環境溫度過高和過低都會降低其使用容量和壽命。通常電池的可用容量在室溫20℃左右為宜，溫度過高，逆變器將會停止工作并報警，同時也影響電池的壽命；溫度低于20℃，電池可用容量呈現逐漸下降的趨勢，因此實際應用過程中需保證電源的環境溫度。夏季氣溫很高，若通風不好，造成設備散熱出現故障，溫度過高將導致逆變器停止工作，UPS電源需要安裝空調器或者通風機來調節室內溫度。對UPS電源蓄電池的維護，除了日常巡檢外，每年要進行1次充放電試驗。

4 結束語

實際應用過程中，需做好電池組的安全使用以及維護工作，包括定期檢測、重新浮充、減少深度放電、利用供電高峰充電、注意充電器的選用等方面，不斷提升UPS蓄電池供電質量。

參考文獻

[1]秦鳴峰.蓄電池的使用與維護（第2版）[M].北京：化學工業出版社，2011.

[2]趙力.電池辭典[M].北京：化學工業出版社，2010.