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在數(shù)據(jù)中心中,閥控式密封鉛酸蓄電池組作為備用電源在系統(tǒng)中的作用非常重要。鉛酸蓄電池工作狀態(tài)的穩(wěn)定與否、性能好壞都與UPS系統(tǒng)的輸出穩(wěn)定性和可靠性息息相關(guān)。蓄電池組容量監(jiān)測研究的意義在于提高UPS的利用率,實時在線監(jiān)控蓄電池組的健康狀態(tài),提供高效率的電池管理,提高后備電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,同時可保障鉛酸蓄電池的使用壽命、避免安全隱患及經(jīng)濟損失,減少人工成本。
定期對閥控式密封鉛酸蓄電池(以下簡稱蓄電池)組進行容量測試,有利于掌握蓄電池組的工況,避免故障隱患的長期存在,保證供電系統(tǒng)運行中的可靠性。
根據(jù)聯(lián)通動力維護規(guī)程,蓄電池組使用三年必須進行容量試驗,使用六年后每年進行一次容量試驗,準確地監(jiān)測電池組的容量,確保在市電和電源設(shè)備出現(xiàn)故障時,蓄電池組能夠保障通信設(shè)備續(xù)航的時間。
1 蓄電池組的容量測試方法
蓄電池組容量的測量,視情況不同可用下列三種方法進行測量。
(1)離線式測量法
在采用離線式測量法進行蓄電池的容量試驗時,應(yīng)按下述步驟進行:
①將充滿電后的蓄電池組脫離供電系統(tǒng)靜置1～24h,在環(huán)境溫度為25±5℃的條件下開始放電;
②放電開始前應(yīng)測量蓄電池的端電壓,放電期間應(yīng)測記蓄電池的放電電流、時間及環(huán)境溫度,放電電流波動不得超過規(guī)定值的1%;
③放電期間應(yīng)測量蓄電池的端電壓及室溫,測量時間間隔為:10h率放電30min、3h率放電20min、1h率放電5min。在放電末期要隨時測量,以便準確地確定達到放電終止電壓的時間;
④放電電流乘以放電時間即為蓄電池組的容量。蓄電池按10h率放電時,如果溫度不是25℃時,則應(yīng)將實際測量的容量按下式換算成25℃時的容量Ce:
(1)式中,t——放電時的環(huán)境溫度(℃);
K——溫度系數(shù);
10h率放電時,K=0.006/℃
3h率放電時,K=0.008/℃
1h率放電時,K=0.01/℃
Cr——試驗溫度下的電池容量。
⑤放電結(jié)束后,要對蓄電池組充電,充入電量應(yīng)是放出電量的1.2倍。
電池組離線放電原理圖如圖1所示。
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利用離線式測量方法進行電池組容量試驗時,應(yīng)注意以下幾個問題:
①電池組離線式容量試驗,測試數(shù)據(jù)準確,電池組實際容量計算方便,便于了解電池組實際容量。但當該供電系統(tǒng)只剩下一組電池后備,系統(tǒng)備用電池供電時間明顯縮短,且不清楚在線電池組是否存在質(zhì)量問題;尤其使用六年以上的電池組,一旦市電中斷,該電池組對通信設(shè)備放電保障風險系數(shù)增大。所以用此種方法對電池組進行容量試驗時,要求柴油發(fā)電機組必須處于最佳工況狀態(tài),以確保發(fā)電機組、開關(guān)電源等設(shè)備正常運行;
②放電結(jié)束后的電池組充滿電后再并入供電系統(tǒng),此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關(guān)電源對并入的電池組進行大電流充放電,產(chǎn)生火花,易發(fā)生安全事故。為了解決打火花問題,必須調(diào)整開關(guān)電源輸出電壓,然后與充滿電的電池組電壓相等后進行并聯(lián)浮充;
③利用離線式測量方法時,放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極保險,尤其是脫離電池組負極保險時,需要特別小心并做好絕緣處理。操作不當引起負極短路,將造成系統(tǒng)供電中斷和人身安全事故的發(fā)生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調(diào)的制冷時間,影響機房設(shè)備運行環(huán)境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發(fā)通信供電設(shè)備故障;
④關(guān)電源直流輸出電壓為46.4V,使電池組直接對實際負荷進行放電至開關(guān)電源直流輸出電壓保護設(shè)置值。由于電池組放電電流大,應(yīng)按電源維護規(guī)程考慮48V供電范圍40～57V的最低供電低壓門限,電池組至設(shè)備供電回路全程壓降3.2V及電池單體放電最低1.8V的要求考慮。為了保證供電系統(tǒng)安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預(yù)期效果。
(2)在線式測量法
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應(yīng)按如下步驟進行:
①在供電系統(tǒng)中,關(guān)掉整流器或降低整流器輸出電壓后,由蓄電池組放電供給通信設(shè)備,在蓄電池組放電中找出蓄電池組中電壓最低、容量最差的一只電池來作為容量試驗的對象;
②恢復(fù)整流器至正常工作狀態(tài),對蓄電池組進行充電,等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1h以上;
③對①中放電時找出最差的那只電池進行10h率放電試驗。放電前后要測記該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫。以后每隔30min測記一次,放電快到終止電壓時,應(yīng)隨時測記,以便準確記錄放電時間;
④放電時間乘以放電電流即為該只電池的容量。當室溫不是25℃時,應(yīng)按式(1)換算成25℃時的容量;
⑤放電試驗結(jié)束后,用充電機對該只電池進行充電,恢復(fù)其容量;
⑥根據(jù)測記的數(shù)據(jù)繪制放電曲線。
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應(yīng)注意以下幾個問題:
①若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質(zhì)量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發(fā)現(xiàn),此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數(shù)更大。同時由于放電深度有限,對電池組的測試的目的無法達到,關(guān)鍵是在全容量放電的實踐中會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來;
②這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發(fā)現(xiàn),此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法準確檢測具體放電多長時間。同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據(jù)自身情況自然分攤系統(tǒng)的負載電流。落后電池組內(nèi)阻大、放電電流小,而正常電池組內(nèi)阻小、放電電流大。這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到進行電池組放電性能質(zhì)量檢測目的。
(3)單組全在線式節(jié)能容量試驗很明顯,離線式測量法和在線式測量法,在實際運用時,存在重大缺陷:
?工作量太大,耗時耗力,一年內(nèi)無法保證對所有的蓄電池組進行一輪放電試驗,亦即蓄電池組得不到及時有效的維護;
?這兩種測量方法追求的是結(jié)果而不是過程,所以當發(fā)現(xiàn)該組蓄電池有質(zhì)量問題時,可能問題在很早以前就存在了。也就是說,即使非常嚴格地按照維護規(guī)程進行著維護,仍然無法確保在用蓄電池的性能良好、保證通信網(wǎng)絡(luò)的順暢運行;
?離線全容量放電測試存在嚴重的安全隱患問題,操作不當會對系統(tǒng)供電安全造成嚴重的影響,同時嚴重浪費能源,而且放電結(jié)束后被測蓄電池組和系統(tǒng)存在巨大的壓差,回接系統(tǒng)相當困難且危險。而一些單位采用定期的在線式放電測試,雖然這種在線式放電測試相比離線放電測試,操作較簡單,也沒有電能的浪費和電池組回接困難的問題。但是在線式放電測試是將系統(tǒng)電壓降低,系統(tǒng)上所有的電池組同時對實際負載放電,如果市電停了,系統(tǒng)上就沒有滿容量的電池組,同樣存在巨大的安全隱患問題。而在線式放電測試的放電深度不夠,且放電不恒流,不能準確的測試出蓄電池的剩余容量,達不到檢測蓄電池性能的目的,給系統(tǒng)維護留下安全隱患。
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臺達蓄電池的保養(yǎng)方法：
轎車用的蓄電池使用超過2年后，容量及放電能力將會下降。一般車用蓄電池壽命不會超過4年。當然了，保養(yǎng)良好的蓄電池的壽命會更長。下面我們來學(xué)習(xí)一下加水型鉛酸電池和免維護型鉛酸電池的保養(yǎng)方法。
加水型鉛酸蓄電池：注重電池液液位及電池液密度。
鉛酸電池的電池液是由硫酸和蒸餾水混合而成的。電池放電時，水會變多而硫酸會變少，這就導(dǎo)致電池液密度降低；充電時，則相反，水會變少而硫酸會變多。電池液濃度則反映了電池液中水和硫酸的比例。正常的電解液密度為1.28（夏天）/1.29-1.30（冬天）（單位為克每立方厘米）。
作為車主，我們應(yīng)該定期檢查電池液液位。當電池液不足時應(yīng)添加蒸餾水至適當液位。在為電池添加蒸餾水后，我們應(yīng)該檢查電池液密度，時刻保持電池液密度在合理的范圍內(nèi)。
UPS電源常見故障分析及維修技巧
我們常說的UPS不間斷電源。它是一種含有儲能裝置、以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的電源設(shè)備，是通信設(shè)備、計算機系統(tǒng)等不得斷電的系統(tǒng)不可缺少的外圍設(shè)備之一，它的作用是在外界中斷供電的情況下，及時給計算機等設(shè)備供電，以免影響通信的中斷、重要數(shù)據(jù)的丟失和硬件的損壞。然而我們在使用UPS電源作為保護其他對象的同時，其UPS電源本身往往也會發(fā)生一些故障，如果UPS電源發(fā)生了故障，就無法我們負載提供保護功能。因此我們對UPS電源常見故障現(xiàn)象的分析處理進行介紹：
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DCF126-12/4 |
12V4AH |
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DCF126-12/5 |
12V5AH |
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DCF126-12/7 |
12V7AH |
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DCF126-12/8 |
12V8AH |
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DCF126-12/9 |
12V9AH |
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DCF126-12/10 |
12V10AH |
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DCF126-12/12 |
12V12AH |
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DCF126-12/17 |
12V17AH |
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DCF126-12/24 |
12V24AH |
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DCF126-12/26 |
12V26AH |
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DCF126-12/40 |
12V40AH |
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DCF126-12/50 |
12V50AH |
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DCF126-12/65 |
12V65AH |
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DCF126-12/80 |
12V80AH |
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DCF126-12/100 |
12V100AH |
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DCF126-12/120 |
12V120AH |
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DCF126-12/150 |
12V150AH |
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DCF126-12/200 |
12V200AH |
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DCF126-12/250 |
12V250AH |
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序號 |
名稱 |
參考值 |
備注 |
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1 |
25℃蓄電池浮充壽命 |
10年 |
設(shè)計為10年 |
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2 |
氣體復(fù)合效率 |
>98％ |
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3 |
外殼材料 |
ABS |
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4 |
密封工藝 |
膠封 |
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5 |
電池開路電池壓差(mv) |
<90 |
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6 |
電解液吸附系統(tǒng)方式 |
AGM隔板吸附 |
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7 |
單體電池額定電壓(V) |
12 |
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8 |
單體電池浮充電壓(V) |
2.23～2.27/cell |
推薦2.26V/cell |
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9 |
單體電池均充電壓(V) |
2.30～2.35/cell |
推薦2.35 V/cell |
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10 |
蓄電池均衡充電時間（h） |
18～24 |
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11 |
蓄電池開閥壓力 |
1～49KPa |
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12 |
蓄電池閉閥壓力 |
1～49KPa |
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13 |
板柵材料 |
鉛鈣錫鋁多元合金 |
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14 |
月自放電率（%） |
＜3 |
臺達蓄電池直銷
問題一：有市電時UPS電源輸出正常，而無市電時蜂鳴器長鳴，無輸出。
故障分析:從現(xiàn)象判斷為蓄電池和逆變器部分故障，可按以下程序檢查:
1、檢查蓄電池電壓，看蓄電池是否充電不足，若蓄電池充電不足，則要檢查是蓄電池本身的故障還是充電電路故障。
2、若蓄電池工作電壓正常，檢查逆變器驅(qū)動電路工作是否正常，若驅(qū)動電路輸出正常，說明逆變器損壞。
3、若逆變器驅(qū)動電路工作不正常，則檢查波形產(chǎn)生電路有無PWM控制信號輸出，若有控制信號輸出，說明故障在逆變器驅(qū)動電路。
4、若波形產(chǎn)生電路無PWM控制信號輸出，則檢查其輸出是否因保護電路工作而封鎖，若有則查明保護原因;
5、若保護電路沒有工作且工作電壓正常，而波形產(chǎn)生電路無PWM波形輸出則說明波形產(chǎn)生電路損壞
上述排故順序也可倒過來進行，有時能更快發(fā)現(xiàn)故障。
問題二：逆變器功率級一對功放晶體管損壞，更換同型號晶體管后，運行一段時間又燒壞的原因是電流過大，而引起電流過大的原因有:
1、過流保護失效。當逆變器輸出發(fā)生過電流時，過流保護電路不起作用;
2、脈寬調(diào)制(PWM)組件故障，輸出的兩路互補波形不對稱，一個導(dǎo)通時間長，而另一個導(dǎo)通時間短，使兩臂工作不平衡，甚至兩臂同時導(dǎo)通，造成兩管損壞;
3、功率管參數(shù)相差較大，此時即使輸入對稱波形，輸出也會不對稱，該波形經(jīng)輸出變壓器，造成偏磁，即磁通不平衡，積累下去導(dǎo)致變壓器飽和而電流驟增，燒壞功率管，而一只燒壞，另一只也隨之燒壞。
問題三：蓄電池電壓偏低，但開機充電十多小時，蓄電池電壓仍充不上去。
故障分析:從現(xiàn)象判斷為蓄電池或充電電路故障，可按以下步驟檢查:
1、檢查充電電路輸入輸出電壓是否正常;
2、若充電電路輸入正常，輸出不正常，斷開蓄電池再測，若仍不正常則為充電電路故障;
3、若斷開蓄電池后充電電路輸入、輸出均正常，則說明蓄電池已因長期未充電、過放或已到壽命期等原因而損壞。
、
問題四：UPS電源開機后，面板上無任何顯示，UPS電源不工作。
故障分析:從故障現(xiàn)象判斷，其故障在市電輸入、蓄電池及市電檢測部分及蓄電池電壓檢測回路:
1、檢查市電輸入保險絲是否燒毀;
2、若市電輸入保險絲完好，檢查蓄電池保險是否燒毀，因為某些UPS當自檢不到蓄電池電壓時，會將UPS的所有輸出及顯示關(guān)閉;
3、若蓄電池保險完好，檢查市電檢測電路工作是否正常，若市電檢測電路工作不正常且UPS不具備無市電啟動功能時，UPS同樣會關(guān)閉所有輸出及顯示。
4、若市檢測電路工作正常，再檢查蓄電池電壓檢測電路是否正常。
問題五：在市電供電正常時開啟UPS電源，逆變器工作指示燈閃爍，蜂鳴器發(fā)出間斷叫聲，UPS電源只能工作在逆變狀態(tài)，不能轉(zhuǎn)換到市電工作狀態(tài)。
故障分析:不能進行逆變供電向市電供電轉(zhuǎn)換，說明逆變供電向市電供電轉(zhuǎn)換部分出現(xiàn)了故障，要重點檢測:
1、市電輸入保險絲是否損壞;
2、若市電輸入保險絲完好，檢查市電整流濾波電路輸出是否正常;
3、若市電整流濾波電路輸出正常，檢查市電檢測電路是否正常;
4、若市電檢測電路正常，再檢查逆變供電向市電供電轉(zhuǎn)換控制輸出是否正常。
問題六：一臺后備UPS有市電時工作正常，無市電時逆變器有輸出，但輸出電壓偏低，同時變壓器發(fā)出較大的噪音。
故障分析:逆變器有輸出說明末級驅(qū)動電路基本正常，變壓器有噪音說明推挽電路的兩臂工作不對稱，檢測步驟如下:
1、檢查功率是否正常;
2、若功率正常，再檢查脈寬輸出電路輸出信號是否正常;
3、若脈寬輸出電路輸出正常，再檢查驅(qū)動電路的輸出是否正常。
問題七：在接入市電的情況下，每次打開UPS不間斷電源，便聽到繼電器反復(fù)的動作聲，UPS電源面板電池電壓過低指示燈長亮且蜂鳴器長鳴。
根據(jù)上述故障現(xiàn)象可以判斷:該故障是由蓄電池電壓過低，從而導(dǎo)致UPS啟動不成功而造成的。拆下蓄電池，先進行均衡充電(所有蓄電池并聯(lián)進行充電)，若仍不成功，則只有更換蓄電池。
問題八：UPS電源只能由市電供電而不能轉(zhuǎn)為逆變供電。
故障分析:不能進行市電向逆變供電轉(zhuǎn)換，說明市電向逆變供電轉(zhuǎn)換部分出現(xiàn)故障，要重點檢測:
1、蓄電池電壓是否過低，蓄電池保險絲是否完好;
2、若蓄電池部分正常，檢查蓄電池電壓檢測電路是否正常;
若蓄電池電壓檢測電路正常，再檢查市電向逆變供電轉(zhuǎn)換控制輸出是否正常。
