UPS电池组选型配置与维护措施探索

张虎

摘 要：伴随科学技术的发展以及电力自动化水平的不断提升，UPS电源系统在企业电源供电系统中应用逐渐趋于广泛。对此，文章在对于UPS电源系统详尽分析的基础上，对于UPS电源的选型与配置进行了介绍，并对于UPS延长使用寿命的维护技术与措施进行深入研究，以提升UPS电源实际应用性能。

关键词：UPS电源；选型；维护；措施

1 UPS作用

UPS电源系统涵盖了整流、储能、变换以及开关控制等子系统。其中，整流系统完成交流电与直流电间的转换，储能系统用于UPS电源系统的储能，实现电能与化学能的相互转换。变换系统包括逆变桥与控制滤波电路等，用于将直流电转变为交流电，开关转换控制系统包括转换型与并机型两大类，是一类可控硅的无触点开关。

2 UPS的选型与配置

2.1 产品类型

UPS电源系统的发展历经两大阶段，分别是旋转式UPS电源系统以及静态变换式UPS电源系统，早期的旋转式UPS电源系统已无法适应现阶段高速发展的经济社会的发展需求，同时，伴随电力电子技术的发展，静态变换式UPS电源系统逐渐得到广泛应用。静态式UPS系统包括3大类，分别为后备式、在线式以及在线互动式。

2.2 参数指标

UPS的输出参数指标见下表所示：

UPS可实现单机与多机并/串联合运行，蓄电池最大放电电流：I=Scos？渍？字？抓i，与额定输出功率、负载功率因数以及逆变器的效率有关。UPS多机联合运行时，单机间可实现无电缆条件下的并联均流控制，消除系统单点故障对于系统的影响，提升网络保护水平，降低数据传输的误码率。

2.3 配置方案

（1）集中式和分散式供电方案

集中式供电方案即单一UPS配置多个用电负载，其UPS机型体积相对较大，可实现较为便利的供电管理，供配电可靠性以及安全性能较高，但造价也较高；分散式供电方案即单一UPS配置单一负载，对于UPS电源项目的设计中，UPS电源配置方案应依据具体应用情况以及实际经济情况。

（2）蓄电池配置时间

对于供电相对稳定区域，UPS系统蓄电池配置需耗时15min-1h；对于电网供电持续趋紧地区，由于电力故障频发，供电紧张，该类UPS配置的蓄电池一般需为4-8小时的长延时系统。当配置发电机供电时，UPS系统负载配置仅需30min-1h。

（3）可靠度设计

UPS电源系统的可靠性设计对于保障电源的持续稳定供应、保障用电设备的安全稳定运转具有极为重要的作用，尤其是对于财务中心以及数据中心等重要部门的电力供应，可靠性设计显得尤为重要。对于此类要害负载的供电可靠性设计通常采用双路交流市电供电外加备用发电机组、另加多台UPS并机（或双机串联备份）的方式。采用双路交流市电供应，包括高、低压变电站、切换开关以及UPS系统等，同时可采用冗余并机方式进一步提升其供电可靠性，供电方案中，冗余并机UPS均分负荷，同程度老化，多机之间的通讯协调平衡控制由并机板完成，UPS1和UPS2并联接入市电，并联输出供给同一要害负载，提高整个系统的可靠度。

3 UPS延长使用寿命的维护技术与措施

3.1 定期检查

对于UPS电源系统中各单元电池的端电压与内阻进行定期检查是电源系统正常运转的保障。以12V单元电池为例，通过对于单元电池间端电压差以及内阻进行定期检查，可及时掌握系统运转情况。当端电压差大于0.4V或内阻大于80mΩ时，应及时采取均衡充电措施以消除端电压不平衡。UPS电源系统运行过程产生的单元电池特性不均衡难以通过充电回路消除，需及时进行脱机均衡处理。

3.2 减少深度放电

电池系统的运行寿命与放电深度密切相关，在市电中断情况下，用电负载较小时，蓄电池可供使用容量与额定容量的比值越大，电池被放电的深度就比较深。实际应用中应防止电池组的深度放电，从而延长电池组的使用寿命。

3.3 重新浮充

当UPS电源停机10d以上后重新开机使用時，由于电源长期处于无放电状态，会造成电池内阻不断增大，导致蓄电池失效报废。对于此类情况的处理需在不加负载条件下启动UPS电源，以利用机内的充电回路重新对蓄电池浮充10-12h以上再带载运行。在室温条件下，电池存放一个月后可用容量降至其额定容量的97%，并随着储存时间的延长进一步降低，因此，需每隔2-3月进行放电操作，负载约为额定输出的30%。

3.4 利用供电高峰充电

为防止UPS电源长时间供电不足引起的损坏，需充分利用供电高峰进行电源的充电操作，较适用于市电供应长期处于低电压状态，且用电紧张的区域。利用供电高峰充电可保障充分充电，在深度放电后，再充电至额定容量的90%需要10-12h。

3.5 注意充电器的选用

除后备式外，目前UPS充电器的功能大多都是通过整流器完成，工频UPS整流器都是可控硅构成的桥式电路，而其控制电路和驱动电路都能保障完善的充电和保护功能，并且现在的控制策略都会对充电有专门的优化。UPS电源充电器的选用需注意不可采用不具备稳压恒流功能的充电器件进行充电。此类充电器会造成恶劣的充电环境，使蓄电池同时处于瞬时过流以及过压充电状态，因而对于蓄电池造成损坏，使得蓄电池的容量逐渐下降，甚至导致电池的失效报废。在蓄电池充电器的选用上应注意尽量选用兼具恒流以及恒压调控的充电器，且在在恒压截止型充电回路中，应注意调控电池电压过低保护至合适位置以免过流充电的产生。

3.6 注意环境因素的影响

同时，由于电池容量与环境温度条件相关性较大，电池环境温度过高和过低都会降低其使用容量和寿命。通常电池的可用容量在室温20℃左右为宜，温度过高，逆变器将会停止工作并报警，同时也影响电池的寿命；温度低于20℃，电池可用容量呈现逐渐下降的趋势，因此实际应用过程中需保证电源的环境温度。夏季气温很高，若通风不好，造成设备散热出现故障，温度过高将导致逆变器停止工作，UPS电源需要安装空调器或者通风机来调节室内温度。对UPS电源蓄电池的维护，除了日常巡检外，每年要进行1次充放电试验。

4 结束语

实际应用过程中，需做好电池组的安全使用以及维护工作，包括定期检测、重新浮充、减少深度放电、利用供电高峰充电、注意充电器的选用等方面，不断提升UPS蓄电池供电质量。

参考文献

[1]秦鸣峰.蓄电池的使用与维护（第2版）[M].北京：化学工业出版社，2011.

[2]赵力.电池辞典[M].北京：化学工业出版社，2010.