UPS蓄電池/UPS電源維護(hù)現(xiàn)狀及測試解決方案

臺灣群菱工業(yè)股份有限公司北京辦事處

在一個不間斷電源（ＵＰＳ）系統(tǒng)中，可以說蓄電池是這個系統(tǒng)的支柱，沒有電池的ＵＰＳ只能稱作穩(wěn)壓穩(wěn)頻（ＣＶＣＦ）電源。ＵＰＳ所以能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷供電，就是因?yàn)橛辛诵铍姵兀谑须姰惓r(shí)，逆變器直接將蓄電池的化學(xué)能變成交流電能輸送出去，使用電設(shè)備得以連續(xù)運(yùn)行下去。

　　目前，中小型ＵＰＳ電源中廣泛使用的免維護(hù)密封鉛酸蓄電池，占據(jù)ＵＰＳ電源總成本的１/?４－１?/２之多，不僅如此，實(shí)際維修也表明，約有５０％以上的ＵＰＳ電源故障與ＵＰＳ蓄電池有關(guān)。ＵＰＳ蓄電池的失效主要表現(xiàn)為端電壓不夠，容量不足或瞬間放電電流不滿足帶載啟動要求等。

　　一般正常使用的ＵＰＳ，其電池壽命在５年左右，但目前國內(nèi)有相當(dāng)部分ＵＰＳ電池在投入使用不到１年就開始出現(xiàn)問題，更有甚者，有些進(jìn)口品牌的國產(chǎn)電池在制造工藝上存在先天的缺陷，另一方面是由于后天缺乏必要維護(hù)造成。值得注意的是許多使用單位由于缺乏必要的測試維護(hù)手段，根本不清楚自己系統(tǒng)ＵＰＳ蓄電池的健康狀況，為ＵＰＳ系統(tǒng)正常工作留下隱患。

一、傳統(tǒng)ＵＰＳ蓄電池測試維護(hù)檢測手段

　　一般ＵＰＳ電源對電池的要求：滿足一定的端電壓；電池應(yīng)具有在啟動放電瞬間就能輸出大電流的特性；滿足一定的容量，以保證逆變供電的時(shí)間。

　?。保萌f用表測量電池的端電壓

　　實(shí)踐證明，用萬用表測量ＵＰＳ電池的浮充端電壓是無法判定舊電池是否已經(jīng)失效。所以一般要離線或在線測量電池的端電壓，被測電池的端電壓為１２Ｖ左右（對１２Ｖ電池而言），最低不能低于１０．５Ｖ。不足１０．５Ｖ的電池即為欠壓或已經(jīng)失效的電池。若這種電池在經(jīng)過充電或激活充電后端電壓仍達(dá)不到１２Ｖ，即為失效電池。

　?。玻疁y試ＵＰＳ電池是否具有啟動瞬間輸出大電流的特性

　　后備式ＵＰＳ電源由市電供電向逆變供電的切換時(shí)間要求小于７ｍｓ?一般設(shè)計(jì)為４－５ｍｓ左右。這就是說，一旦市電供電中斷，ＵＰＳ電池必須在小于４－５ｍｓ時(shí)間內(nèi)輸出負(fù)載所需的電流。有些失效的電池能夠滿足端電壓和容量的要求，但不能在少于４－５ｍｓ內(nèi)放電電流達(dá)到大電流的要求，也是不合格電池。ＵＰＳ電池瞬間輸出大電流的特性只有在關(guān)閉市電才能測試，在不知道電池性能情況下有一定的風(fēng)險(xiǎn)，一般是不進(jìn)行的。ＵＰＳ電池瞬間不能輸出足夠大電流，一般是由于電池長期沒有放電造成，經(jīng)常放電或有定期放電的ＵＰＳ電池基本上不存在此問題。

　?。常袆eＵＰＳ電池的容量

　　傳統(tǒng)判別ＵＰＳ蓄電池容量的方法與判別一般蓄電池的方法一樣，將整組蓄電池組脫離供電系統(tǒng)并聯(lián)上電阻絲，以八或十小時(shí)率恒流放電，然后以最先到達(dá)放電終止電壓的某一單體蓄電池的放電時(shí)間與電流，來推算其容量。

　　傳統(tǒng)的容量測試有下列缺點(diǎn)：

　　ａ．需將電池組脫離系統(tǒng)，增大系統(tǒng)死機(jī)風(fēng)險(xiǎn)；

　?。猓烹姇r(shí)間長，且需人工測試記錄，工作量大，此外ＵＰＳ電池一般裝于箱式柜子里，測試工作也不是很容易；

　?。悖娮杞z笨重且有紅熱現(xiàn)象，不安全且工作強(qiáng)度大。

二、國內(nèi)ＵＰＳ蓄電池維護(hù)現(xiàn)狀

　　  ＵＰＳ蓄電池的維護(hù)與一般低壓系統(tǒng)蓄電池的維護(hù)類似，當(dāng)引進(jìn)新電池時(shí)，要求工程驗(yàn)收，進(jìn)行深度放電；當(dāng)新電池投入使用后，要求保持適宜的電池工作環(huán)境溫度，要求定期測量各電池端電壓，當(dāng)各電池壓差過大時(shí)，要進(jìn)行均充，要求定期對電池進(jìn)行試探性容量試驗(yàn)或深度放電，以便檢查電池組的性能優(yōu)劣以及保持電池的活性。

　　  但是實(shí)際運(yùn)用中，由于各種條件的限制，ＵＰＳ蓄電池的維護(hù)很少有人完全按照上面所述進(jìn)行，首先新電池驗(yàn)收，由于時(shí)間長，又無方便工具可供利用，有相當(dāng)多的人根本沒有做這一工作即將電池投入使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，在中國大陸約有９５％以上的ＵＰＳ電池缺乏必要的維護(hù)，這為日后ＵＰＳ供電故障埋下隱患；其次，新電池投入使用后，由于一般ＵＰＳ電池是裝在柜子里，測量、脫離都不方便，很少測量端電壓，定期深度放電更是無從進(jìn)行；依現(xiàn)有條件（80％以上的ＵＰＳ電池沒有安裝監(jiān)控設(shè)備），廣大維護(hù)人員所能進(jìn)行的只有每隔一段時(shí)間，關(guān)閉市電讓ＵＰＳ電池對實(shí)際系統(tǒng)放電一段時(shí)間，充其量只是讓電池組活化一下，以保持電池的活性，而對于電池的性能優(yōu)劣及各節(jié)電池的剩余容量等重要數(shù)據(jù)還是無從知曉。

三、ＵＰＳ蓄電池維護(hù)測試全面解決方案

　　本方案由三個產(chǎn)品組成：ＢＣＳＵ－５０Ｈ  ＵＰＳ蓄電池組容量監(jiān)測設(shè)備、

ＭＢＣＴ－２４１２ ＵＰＳ單體電池在線充放電活化儀、

ＢＤＣＴ－５1００ ＵＰＳ蓄電池放電智能假負(fù)載。

　?。保拢茫樱眨担埃?nbsp; ＵＰＳ蓄電池組容量監(jiān)測設(shè)備

　　可以在線監(jiān)測記錄ＵＰＳ電池的浮充電壓、電流及充放電電壓、電流；ＢＣＳＵ只要在線監(jiān)測記錄到大于５分鐘的放電數(shù)據(jù)后即可判別電池組性能的優(yōu)劣、找出落后單體及給出每個單體的剩余容量，既避免了離線容量試驗(yàn)的麻煩、不安全，又達(dá)到了容量試驗(yàn)的目的；當(dāng)測得一組電池中電壓差較大時(shí)，還會給出均充建議信號；ＢＣＳＵ還可與智能負(fù)載ＢＤＣＴ配合對新電池進(jìn)行工程驗(yàn)收或定期進(jìn)行深度放電，這里ＢＤＣＴ提供放電電流，ＢＣＳＵ主要起監(jiān)控告警作用，避免任何單體的過放電；此外，ＢＣＳＵ會自動生成測試報(bào)告，為您省卻大量工作。

　?。玻甋BCT－２6１２ 單體電池在線充放電活化儀

　　對于BCSU-50H發(fā)現(xiàn)的落后單體電池，在線進(jìn)行充放電（不影響整組其它電池的正常工作），以激活失效的活性物質(zhì)、降低內(nèi)阻、補(bǔ)償壓差并補(bǔ)充剩余容量，避免該落后單體進(jìn)一步惡化并影響到其它單體，即對電池進(jìn)行早期治療及預(yù)防，此外，可以利SBCT對落后單體電池進(jìn)行深度在線容量試驗(yàn)（不影響整組其它電池的正常工作），可以精確知道該單體即整組電池的容量（最小落后單體決定整組電池的容量）；SBCT-2612可以在線對12V電池以100A電流進(jìn)行充電和放電測試，全面有效測試落后電池的實(shí)際容量和放電能力。

　?。常拢模茫裕?００ ＵＰＳ蓄電池放電智能假負(fù)載

　　新引進(jìn)的ＵＰＳ電池有必要進(jìn)行深度放電以驗(yàn)收其容量是否合格，UPS電池是否具備大電流放電電能及瞬間供電能力？電池是否存在工藝缺陷等，此外使用年限較長的電池也有必要進(jìn)行深度放電，避免出現(xiàn)瞬間啟動電流不夠大而導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓等現(xiàn)象。深度放電只能將電池脫離系統(tǒng)，用假負(fù)載進(jìn)行，傳統(tǒng)電阻絲制造的假負(fù)載存在明顯的缺點(diǎn)； ＢＤＣＴ－５1００ ＵＰＳ蓄電池放電智能假負(fù)載，采用最新專利材料－－高效能電熱元件，輕巧便攜，沒有紅熱現(xiàn)象，此外它有三種停機(jī)門限：總電壓、放電容量、放電時(shí)間，如果配合ＢＣＳＵ可以控制每個單體，可以實(shí)現(xiàn)無人職守的放電，大大減輕勞動強(qiáng)度。如此，則原來想做深度放電但又無能為力的問題得到很好解決。

　　這三個產(chǎn)品互相配合使用，解決了目前ＵＰＳ蓄電池缺乏必要維護(hù)手段及工具等問題，不僅能為您測試電池性能，尋找落后單體，而且能幫您活化落后電池，對電池進(jìn)行早期治療?有效預(yù)防故障的發(fā)生。

四、UPS電源的日常維護(hù)及檢測工具

根據(jù)眾多基層維護(hù)工作人員的最新調(diào)查反映，目前UPS電源維護(hù)工作中普遍存在的維護(hù)技術(shù)難題是—UPS的輸出功率與帶載能力的檢測工作一直以來無法有效檢測……臺灣根據(jù)UPS電源維護(hù)現(xiàn)狀及維護(hù)需要，推出了ACLT-3810交流智能假負(fù)載，它可以精確測試UPS設(shè)備的輸出功率與帶載能力，隨機(jī)配備的分析軟件可以記錄整個測試過程的各種數(shù)據(jù)變化，并自動生成測試報(bào)告，便于建立設(shè)備運(yùn)行狀況的管理檔案。

ACLT-3810交流智能假負(fù)載全面徹底有效解決UPS電源檢測難題，ACLT-3810交流智能假負(fù)載具體突出應(yīng)用有：

  （一）檢測UPS設(shè)備的輸出功率與帶載能力

   1、新裝UPS設(shè)備的工程驗(yàn)收時(shí)，檢測UPS設(shè)備輸出功率及蓄電池能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

   2、UPS設(shè)備日常維護(hù)例行檢測，根據(jù)新頒發(fā)通信電源維護(hù)規(guī)程要求，每年要對UPS設(shè)備進(jìn)行核對性放電試驗(yàn)。

  （二）檢測柴油發(fā)電機(jī)輸出功率與帶載能力

   1、新裝柴油發(fā)電機(jī)工程驗(yàn)收時(shí)，檢測其能否達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

   2、柴油發(fā)電機(jī)加裝消聲器等降噪設(shè)備后，檢測其輸出功率能否達(dá)到通信設(shè)備運(yùn)行需要。

   3、柴油發(fā)電機(jī)經(jīng)過修理后，檢測其輸出功率、帶載能力等性能指標(biāo)是否符合要求。

   4、柴油發(fā)電機(jī)的日常維護(hù)例行檢測，根據(jù)新頒發(fā)的通信電源維護(hù)規(guī)程要求，每半年要對柴油發(fā)電機(jī)加載試機(jī)15-30分鐘。

  （三）檢測交流穩(wěn)壓器、逆變器、開關(guān)電源等通信交流設(shè)備的輸出功率與帶載能力。

五、提供免費(fèi)服務(wù)有：  任何標(biāo)準(zhǔn)型儀表都可以為終端用戶提供免費(fèi)試用免費(fèi)測試服務(wù)，根據(jù)用戶特殊現(xiàn)場需要我們免費(fèi)提供量身定造設(shè)計(jì)服務(wù)，免費(fèi)提供以下詳細(xì)技術(shù)資料：

1、UPS/EPS蓄電池監(jiān)控解決方案及內(nèi)阻在線監(jiān)測方案

2、發(fā)電廠/變電站220V蓄電池監(jiān)控解決方案

3、UPS電源全面檢測解決方案

歡迎您來電索取詳細(xì)技術(shù)資料，希望我們所有的努力能為您的維護(hù)工作提供幫助！

六、維護(hù)測試新觀念：

（一）用戶通常將后備電源（UPS及油機(jī)）作為為供電系統(tǒng)的最后安全保障，各用戶要從確保運(yùn)行質(zhì)量，生產(chǎn)安全和財(cái)產(chǎn)安全的角度來重視后備電源的維護(hù)工作……有了這個觀念，購置維護(hù)儀表不再是消費(fèi)性的開支，而是一種對安全的長期投資。

（二）只要所購置的維護(hù)儀表能夠幫助找到一個故障隱患，避免一次供電中斷事故的發(fā)生，挽回一次系統(tǒng)中斷的嚴(yán)重?fù)p失及巨大影響，那么所有購置儀表的前期投資及成本都會在瞬間得到收回……

誠招代理商，歡迎OEM配套銷售

隨著計(jì)算機(jī)在各行各業(yè)的廣泛應(yīng)用，負(fù)載對供電質(zhì)量的要求越來越高，各行業(yè)部門都普遍采用了安全可靠的供電系統(tǒng)作為電源保障，在當(dāng)今減排的大趨勢下，作為供電系統(tǒng)核心的UPS，其本身是否高效節(jié)能、綠色環(huán)保得到了用戶的廣泛關(guān)注。

UPS技術(shù)也隨著計(jì)算機(jī)、電力電子領(lǐng)域的新技術(shù)、新理念的不斷發(fā)展而進(jìn)步，UPS產(chǎn)品性能上、外觀尺寸上、對環(huán)境的適應(yīng)性及可靠性方面，都有了顯著的提高。

目前，UPS通常分為工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS兩種。以下就這兩種UPS的定義和區(qū)別做一簡單介紹。

1.工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS與高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的定義

工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS是按其設(shè)計(jì)電路工作頻率來區(qū)分的。工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS是以傳統(tǒng)的模擬電路原理設(shè)計(jì)，由可控硅SCR整流器、IGBT逆變器、旁路和工頻升壓隔離變壓器組成。因其整流器和變壓器工作頻率均為工頻50Hz，顧名思義叫工頻UPS。

而高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS通常由IGBT高頻整流器、電池變換器、逆變器和旁路組成。IGBT可以通過控制加在門極的驅(qū)動來控制其開通與關(guān)斷，IGBT整流器開關(guān)頻率通常在幾k到幾十kHz,甚至高達(dá)上百kHz，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于工頻機(jī),因此稱為高頻UPS。

2.工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS與高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS的區(qū)別

(1)電路結(jié)構(gòu)的區(qū)別

在工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS電路中，主路三相交流輸入經(jīng)過換相電感接到三個SCR橋臂組成的整流器之后變換成直流電壓。通過控制整流橋SCR的導(dǎo)通角來調(diào)節(jié)輸出直流電壓值。由于SCR屬于半控器件，控制系統(tǒng)只能夠控制開通點(diǎn)，一旦SCR導(dǎo)通之后，即使門極驅(qū)動撤消，也無法關(guān)斷，只有等到其電流為零之后才能自然關(guān)斷，所以其開通和關(guān)斷均是基于一個工頻周期，不存在高頻的開通和關(guān)斷控制。由于SCR整流器屬于降壓整流，因此直流母線電壓經(jīng)逆變輸出的交流電壓比輸入電壓低，要使輸出相電壓能夠得到恒定的220V電壓，就必須在逆變輸出增加升壓隔離變壓器。

相比而言，高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS整流屬于升壓整流，其輸出直流母線的電壓比輸入線電壓的峰值高，一般典型值為800V左右，如果電池直接掛接母線，所需要的標(biāo)配電池節(jié)數(shù)達(dá)到67節(jié)，這樣給實(shí)際應(yīng)用帶來極大的限制。因此一般高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS會單獨(dú)配置一個電池變換器，市電正常的時(shí)候電池變換器把800V的母線電壓降壓到電池組電壓;市電故障或超限時(shí)，電池變換器把電池組電壓升壓到800V的母線電壓。由于高頻機(jī)母線電壓為800V左右，所以逆變器輸出相電壓可以直接達(dá)到220V，逆變器之后就不再需要升壓變壓器。因此，隔離變壓器是工頻機(jī)與高頻機(jī)在組成上的主要區(qū)別。

工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS都有輸出變壓器，在多機(jī)并聯(lián)時(shí)就會出現(xiàn)多個變壓器的并聯(lián)。變壓器的并聯(lián)是電力行業(yè)盡量避免的情況，因?yàn)樽儔浩鞑⒙?lián)時(shí)的環(huán)流不可避免，環(huán)流的長期存在將導(dǎo)致設(shè)備壽命縮短。而高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS因沒有輸出變壓器，所以幾乎沒有環(huán)流。

有的用戶認(rèn)為變壓器可以起到具有抗干擾和緩沖負(fù)載突變的作用，其實(shí)并非如此。UPS負(fù)載的用電要求必須有零線，如果沒有工頻結(jié)構(gòu)UPS沒有輸出隔離變壓器，將一根火線硬性接零線，就會導(dǎo)致UPS的工作不正常。因此說，輸出隔離變壓器是工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS必不可少的為了變壓和隔離零線的目的而接入的一部分，而不具備為用戶負(fù)載隔離干擾和緩沖負(fù)載突變的功能。

(2)性能指標(biāo)的區(qū)別

能耗是各行業(yè)和面臨的難題，因此節(jié)能減排的負(fù)載和供電設(shè)備，而當(dāng)前的工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在節(jié)能減排上主要有以下區(qū)別：

①輸入功率因數(shù)

中大功率的三相工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在6脈沖整流的情況下輸入功率因數(shù)約為0.8，不但對外有干擾，而且要求前面的發(fā)電機(jī)功率要3倍于UPS容量，即使在12脈沖整流選配諧波濾波器的條件下輸入功率因數(shù)也低于0.95，而且增加設(shè)備量，加大了用戶的投資成本和占地面積。而高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS在不加任何外來設(shè)備的情況下輸入功率因數(shù)大于0.99，從理論上說，后備發(fā)電機(jī)容量可與UPS一致，節(jié)省了投資和占地面積。

②能量損耗

在相同輸入功率因數(shù)的前提下，二者的效率相差約5%，比如同為400kVA的UPS為例，工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS每年要比高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS多消耗近萬度電。

目前容量較大的機(jī)房大都采用了400kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS，配12脈沖整流和諧波濾波器，負(fù)載功率因數(shù)為0.8。表1是一家金融單位5000kVA的數(shù)據(jù)中心在對400kVA工頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS和600kVA高頻機(jī)結(jié)構(gòu)UPS(負(fù)載功率因數(shù)0.9)進(jìn)行選擇時(shí)的比較。如表1所示。

北京盛世君誠科技有限公司，是一家經(jīng)營ups電源以及ups蓄電池為主的生產(chǎn)貿(mào)易型企業(yè)，公司位于北京市海淀區(qū)，注冊資本為500萬人民幣！公司成立之后，在原有基礎(chǔ)上，積極拓展新業(yè)務(wù)，與金融、電 信、交通、電力、公安等部門建立了廣泛的業(yè)務(wù)關(guān)系。多年以來，北京盛世君誠一直致力于將***的產(chǎn)品和***完美的服務(wù)提供給用戶，公司在北京擁有兩百萬以上的庫存以及數(shù)十萬的維修備件。
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　　今天，北京盛世君誠科技有限公司正以卓越的網(wǎng)絡(luò)科技為企業(yè)量身定制各種應(yīng)用方案，從機(jī)房工程、電源系統(tǒng)集成、智能建筑布線系統(tǒng)到企業(yè)，我們出色的產(chǎn)品與服務(wù)將為用戶信息網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)與完善做出不懈的努力。
企業(yè)文化：
　　 “追求一流、敢為人先、勵精圖治、奉獻(xiàn)社會”是公司六年艱苦創(chuàng)業(yè)實(shí)踐的寫照和升華。
　　 “追求一流”是一種奮發(fā)有為的競爭精神；
　　 “敢為人先”是一種藐視任何艱難險(xiǎn)阻的大無畏氣度；
　　 “勵精圖治”是一種瞄準(zhǔn)目標(biāo)，追求有效治理的志向；
　　 “奉獻(xiàn)社會”則是我公司對社會的一種承諾。
經(jīng)營理念：
　　以客戶為關(guān)注焦點(diǎn)，傾聽客戶的聲音?！　】焖俚姆?wù)行動，滿足客戶的合理要求。
　　以品質(zhì)改善為工作重心?！　?            從各種不良中提取品質(zhì)問題。
　　督促相關(guān)部門改善品質(zhì)。　　             確認(rèn)品質(zhì)改善在實(shí)際使用中的效果。
　　以業(yè)務(wù)成長為***終目的?！　?            售前規(guī)劃設(shè)計(jì)增加產(chǎn)品之技術(shù)附加值。
　　售中展現(xiàn)公司之技術(shù)實(shí)力?！　?          售后體現(xiàn)公司對客戶的呵護(hù)。