昌江黎族自治县硕天UPS电源

 UPS蓄电池/UPS电源维护现状及测试解决方案

闽台群菱工业股份有限公司北京办事处

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，占据ＵＰＳ电源总成本的１/?４－１?/２之多，不仅如此，实际维修也表明，约有５０％以上的ＵＰＳ电源故障与ＵＰＳ蓄电池有关。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。

　　一般正常使用的ＵＰＳ，其电池寿命在５年左右，但目前国内有相当部分ＵＰＳ电池在投入使用不到１年就开始出现问题，更有甚者，有些进口品牌的国产电池在制造工艺上存在先天的缺陷，另一方面是由于后天缺乏必要维护造成。值得注意的是许多使用单位由于缺乏必要的测试维护手段，根本不清楚自己系统ＵＰＳ蓄电池的健康状况，为ＵＰＳ系统正常工作留下隐患。

一、传统ＵＰＳ蓄电池测试维护检测手段

　　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．用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），较低不能低于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

　　后备式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供电系统并联上电阻丝，以八或十小时率恒流放电，然后以较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：

　　ａ．需将电池组脱离系统，增大系统死机风险；

　　ｂ．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*；

　　ｃ．电阻丝笨重且有红热现象，不安全且工作强度大。

二、国内ＵＰＳ蓄电池维护现状

　　  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（80％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蓄电池维护测试全面解决方案

　　本方案由三个产品组成：ＢＣＳＵ－５０Ｈ  ＵＰＳ蓄电池组容量监测设备、

ＭＢＣＴ－２４１２ ＵＰＳ单体电池在线充放电活化仪、

ＢＤＣＴ－５1００ ＵＰＳ蓄电池放电智能假负载。

　　１．ＢＣＳＵ－５０Ｈ  ＵＰＳ蓄电池组容量监测设备

　　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；ＢＣＳＵ只要在线监测记录到大于５分钟的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，既避免了离线容量试验的麻烦、不安全，又达到了容量试验的目的；当测得一组电池中电压差较大时，还会给出均充建议信号；ＢＣＳＵ还可与智能负载ＢＤＣＴ配合对新电池进行工程验收或定期进行深度放电，这里ＢＤＣＴ提供放电电流，ＢＣＳＵ主要起监控告警作用，避免任何单体的过放电；此外，ＢＣＳＵ会自动生成测试报告，为您省却大量工作。

　　２．SBCT－２6１２ 单体电池在线充放电活化仪

　　对于BCSU-50H发现的落后单体电池，在线进行充放电（不影响整组其它电池的正常工作），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**及预防，此外，可以利SBCT对落后单体电池进行深度在线容量试验（不影响整组其它电池的正常工作），可以精确知道该单体即整组电池的容量（较小落后单体决定整组电池的容量）；SBCT-2612可以在线对12V电池以100A电流进行充电和放电测试，全面有效测试落后电池的实际容量和放电能力。

　　３．ＢＤＣＴ－５1００ ＵＰＳ蓄电池放电智能假负载

　　新引进的ＵＰＳ电池有必要进行深度放电以验收其容量是否合格，UPS电池是否具备大电流放电电能及瞬间供电能力？电池是否存在工艺缺陷等，此外使用年限较长的电池也有必要进行深度放电，避免出现瞬间启动电流不够大而导致系统瘫痪等现象。深度放电只能将电池脱离系统，用假负载进行，传统电阻丝制造的假负载存在明显的缺点； ＢＤＣＴ－５1００ ＵＰＳ蓄电池放电智能假负载，采用较新**材料－－高效能电热元件，轻巧便携，没有红热现象，此外它有三种停机门限：总电压、放电容量、放电时间，如果配合ＢＣＳＵ可以控制每个单体，可以实现无人职守的放电，大大减轻劳动强度。如此，则原来想做深度放电但又无能为力的问题得到很好解决。

　　这三个产品互相配合使用，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**?有效预防故障的发生。

四、UPS电源的日常维护及检测工具

根据众多基层维护工作人员的较新调查反映，目前UPS电源维护工作中普遍存在的维护技术难题是—UPS的输出功率与带载能力的检测工作一直以来无法有效检测……闽台根据UPS电源维护现状及维护需要，推出了ACLT-3810交流智能假负载，它可以精确测试UPS设备的输出功率与带载能力，随机配备的分析软件可以记录整个测试过程的各种数据变化，并自动生成测试报告，便于建立设备运行状况的管理档案。

ACLT-3810交流智能假负载全面彻底有效解决UPS电源检测难题，ACLT-3810交流智能假负载具体**应用有：

  （一）检测UPS设备的输出功率与带载能力

   1、新装UPS设备的工程验收时，检测UPS设备输出功率及蓄电池能否达到设计要求。

   2、UPS设备日常维护例行检测，根据新颁发通信电源维护规程要求，每年要对UPS设备进行核对性放电试验。

  （二）检测柴油发电机输出功率与带载能力

   1、新装柴油发电机工程验收时，检测其能否达到设计要求。

   2、柴油发电机加装消声器等降噪设备后，检测其输出功率能否达到通信设备运行需要。

   3、柴油发电机经过修理后，检测其输出功率、带载能力等性能指标是否符合要求。

   4、柴油发电机的日常维护例行检测，根据新颁发的通信电源维护规程要求，每半年要对柴油发电机加载试机15-30分钟。

  （三）检测交流稳压器、逆变器、开关电源等通信交流设备的输出功率与带载能力。

五、提供免费服务有：  任何标准型仪表都可以为终端用户提供免费试用免费测试服务，根据用户特殊现场需要我们免费提供量身定造设计服务，免费提供以下详细技术资料：

1、UPS/EPS蓄电池监控解决方案及内阻在线监测方案

2、发电厂/变电站220V蓄电池监控解决方案

3、UPS电源全面检测解决方案

欢迎您来电索取详细技术资料，希望我们所有的努力能为您的维护工作提供帮助！

六、维护测试新观念：

（一）用户通常将后备电源（UPS及油机）作为为供电系统的最后安全**，各用户要从确保运行质量，生产安全和财产安全的角度来重视后备电源的维护工作……有了这个观念，购置维护仪表不再是消费性的开支，而是一种对安全的长期投资。

（二）只要所购置的维护仪表能够帮助找到一个故障隐患，避免一次供电中断事故的发生，挽回一次系统中断的严重损失及巨大影响，那么所有购置仪表的前期投资及成本都会在瞬间得到收回……

诚招代理商，欢迎OEM配套销售

随着计算机在各行各业的广泛应用，负载对供电质量的要求越来越高，各行业部门都普遍采用了安全可靠的供电系统作为电源**，在当今减排的大趋势下，作为供电系统核心的UPS，其本身是否高效节能、绿色环保得到了用户的广泛关注。

UPS技术也随着计算机、电力电子领域的新技术、新理念的不断发展而进步，UPS产品性能上、外观尺寸上、对环境的适应性及可靠性方面，都有了显着的提高。

目前，UPS通常分为工频机结构UPS和和高频机结构UPS两种。以下就这两种UPS的定义和区别做一简单介绍。

1.工频机结构UPS与高频机结构UPS的定义

工频机结构UPS和高频机结构UPS是按其设计电路工作频率来区分的。工频机结构UPS是以传统的模拟电路原理设计，由可控硅SCR整流器、IGBT逆变器、旁路和工频升压隔离变压器组成。因其整流器和变压器工作频率均为工频50Hz，顾名思义叫工频UPS。

而高频机结构UPS通常由IGBT高频整流器、电池变换器、逆变器和旁路组成。IGBT可以通过控制加在门较的驱动来控制其开通与关断，IGBT整流器开关频率通常在几k到几十kHz,甚**达上百kHz，远远**工频机,因此称为高频UPS。

2.工频机结构UPS与高频机结构UPS的区别

(1)电路结构的区别

在工频机结构UPS电路中，主路三相交流输入经过换相电感接到三个SCR桥臂组成的整流器之后变换成直流电压。通过控制整流桥SCR的导通角来调节输出直流电压值。由于SCR属于半控器件，控制系统只能够控制开通点，一旦SCR导通之后，即使门较驱动撤消，也无法关断，只有等到其电流为零之后才能自然关断，所以其开通和关断均是基于一个工频周期，不存在高频的开通和关断控制。由于SCR整流器属于降压整流，因此直流母线电压经逆变输出的交流电压比输入电压低，要使输出相电压能够得到恒定的220V电压，就必须在逆变输出增加升压隔离变压器。

相比而言，高频机结构UPS整流属于升压整流，其输出直流母线的电压比输入线电压的峰值高，一般典型值为800V左右，如果电池直接挂接母线，所需要的标配电池节数达到67节，这样给实际应用带来较大的限制。因此一般高频机结构UPS会单独配置一个电池变换器，市电正常的时候电池变换器把800V的母线电压降压到电池组电压;市电故障或****，电池变换器把电池组电压升压到800V的母线电压。由于高频机母线电压为800V左右，所以逆变器输出相电压可以直接达到220V，逆变器之后就不再需要升压变压器。因此，隔离变压器是工频机与高频机在组成上的主要区别。

工频机结构UPS都有输出变压器，在多机并联时就会出现多个变压器的并联。变压器的并联是电力行业尽量避免的情况，因为变压器并联时的环流不可避免，环流的长期存在将导致设备寿命缩短。而高频机结构UPS因没有输出变压器，所以几乎没有环流。

有的用户认为变压器可以起到具有抗干扰和缓冲负载突变的作用，其实并非如此。UPS负载的用电要求必须有零线，如果没有工频结构UPS没有输出隔离变压器，将一根火线硬性接零线，就会导致UPS的工作不正常。因此说，输出隔离变压器是工频机结构UPS必不可少的为了变压和隔离零线的目的而接入的一部分，而不具备为用户负载隔离干扰和缓冲负载突变的功能。

(2)性能指标的区别

能耗是各行业和面临的难题，因此节能减排的负载和供电设备，而当前的工频机结构UPS和高频机结构UPS在节能减排上主要有以下区别：

①输入功率因数

*功率的三相工频机结构UPS在6脉冲整流的情况下输入功率因数约为0.8，不但对外有干扰，而且要求前面的发电机功率要3倍于UPS容量，即使在12脉冲整流选配谐波滤波器的条件下输入功率因数也低于0.95，而且增加设备量，加大了用户的投资成本和占地面积。而高频机结构UPS在不加任何外来设备的情况下输入功率因数大于0.99，从理论上说，后备发电机容量可与UPS一致，节省了投资和占地面积。

②能量损耗

在相同输入功率因数的前提下，二者的效率相差约5%，比如同为400kVA的UPS为例，工频机结构UPS每年要比高频机结构UPS多消耗近万度电。

目前容量较大的机房大都采用了400kVA工频机结构UPS，配12脉冲整流和谐波滤波器，负载功率因数为0.8。表1是一家金融单位5000kVA的数据中心在对400kVA工频机结构UPS和600kVA高频机结构UPS(负载功率因数0.9)进行选择时的比较。如表1所示。