UPS蓄电池培训讲解课件

1、UPS蓄电池培训讲义南昌晋通达科技有限公司二零一零年三月1目录蓄电池的基础知识分析影响UPS蓄电池的运行的质量问题UPS蓄电池安装注意事项UPS蓄电池使用维护的基本要求UPS蓄电池日常检查UPS蓄电池故障及预防UPS蓄电池后备时间计算方法2一、UPS蓄电池的基础知识3铅酸蓄电池的发展历史和现状蓄电池是1859年由法国人普兰特发明的，至今已有一百多年的历史，在1969-1970年由美国EC公司制造了大约350，000只小型密封铅酸蓄电池，这就是最早的商业用的阀控式铅酸电池。1991年原来提到的“密封式免维护铅酸蓄电池”正式被“VRLA”（中文叫阀控式铅酸电池）取代，原因是VRLA电池是一种还需要

2、管理的电池，采用“免维护”容易引起误解。1996年VRLA电池得到广大的用户的认可4阀控式铅酸电池的定义阀控式铅酸电池（简称VRLA电池），其特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖上设有单向排气阀（也叫安全阀），该阀的作用是当电池内部气体量超过一定值，排气阀自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部5阀控式铅酸蓄电池的分类阀控式铅酸蓄电池分为AGM和GEL电池两种。AGM采用吸附式玻璃纤维棉作隔膜，电解液吸附在极板和隔膜中，贫电液设计，电池内无流动的电解液，电池可以立放工作，也可以卧放工作。胶体电池(GEL)由二氧化硅作凝固剂，电池液吸附在极

3、板和胶体内，一般立放工作，目前文献和会议讨论的VRLA电池除非特别指明，皆指AGM电池。6铅酸胶体电池与铅酸AGM电池性能比较性能胶体电池AGM电池结构胶体电解质普通稀硫酸电解液工作温度-30-45-15-45自放电自放电低小于3%/月;内阻小,充电接收能力强自放电4%/月/大电流放电同级增加30%容量/循环次数800-1500次500-800次使用寿命6-10年3-5年市场环保好,国内技术不成熟,占有率低,价格高.技术成熟,占有率高,价格适中7UPS蓄电池在UPS不间断电源中，广泛使用阀控式（AGM）铅酸蓄电池（VRLA）作为储存电能的装置。在UPS不间断电源中使用的阀控式（AGM）铅酸蓄电

4、池，超过UPS电源总成本的50，有资料显示，UPS的生产技术已经比较成熟，约有50%以上的UPS电源故障与UPS蓄电池有关。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。8目前UPS蓄电池的市场状况蓄电池生产属重污染行业，其主要原材料是铅和硫酸，生产过程会对从业人员和环境造成危害，全世界各国对这样的产业有严格的限制，甚至西方一些发达国家根本不允许在本国生产。，我国对蓄电池的生产同样也有相应的法律法规和

5、严格的环保要求以及劳动保障要求。国内蓄电池生产厂家众多，品牌也超过一千个。在江西常见品牌有中达电池、汤浅电池、沈阳松下电池、江森大力神及一些不知名的美国品牌、香港品牌、台湾品牌等等，所有这些产品全部在国内生产。大部分国际和国内的知名品牌蓄电池的质量都是可以信赖的，只有一些小规模的蓄电池生产厂家为了降低成本而偷工减料、以次充好，造成质量不稳定。在市场上常见可供选择的12V免维护密封电池的容量有；7AH，17AH，24AH，38AH，50AH，60AH，65AH， 80AH，100AH，120AH和200AH。9UPS铅酸蓄电池的构造图及说明10正极板和负极板正极板及负极板是由特种铅钙合金制成的板

6、栅和具有活性的活性物质构成。隔板电池的隔板是由特种玻璃纤维制成,同时可以很好的吸收保持电解液。具有良好的离子导电性，优良的耐热耐酸性。安全阀当电池内部压力过大时，安全阀打开，放出电池内的气体，恢复原有压力，防止电池破裂。内部压力正常后，阀也复位，电池重新处于密封状态。同时兼有防止外部气体进入电池的作用。电池槽、中盖、上盖 由合成树脂制成，有足够强度。11UPS铅酸蓄电池的工作原理它的工作原理是： 有电 断电蓄电池需先用UPS电源对其充电，将电能转化为化学能而储存起来。当市电供电中断时，UPS电源将依靠储存在蓄电池中的能量维持其逆变器的正常工作。此时，蓄电池通过放电将化学能转化为电能提供给UPS

7、电源使用，因此蓄电池是可逆电池。UPS电能蓄电池化学能12UPS铅酸蓄电池的特点 维护简单由于充电时蓄电池内部产生的气体基本被极板吸收还原成电解液，几乎没有电解液减少现象，不需要像一般电池那样补水和均充电，维护简单。（但有必要进行定期检查电压及外观） 贫液式结构电解液被吸收于特殊的隔板中、保持不流动状态，所以正常操作情况下，即使卧放也可使用（卧放超过90度以上不能使用）安全性能优越由于过充电操作失误，造成产生过多的气体时可排出，避免电波破裂。13自放电极小使用特殊铅钙合金生产板栅，把自放电控制在最小，可以长期保存。寿命长、经济性好使用耐腐蚀性好的特种铅钙合金制成的板栅，拥有较长的浮充寿命。正常

8、浮充电时产生的气体可以很好地被吸收、所以正常情况下，不会因电解液减少出现容量降低现象。特殊隔板能保持住电解液，同时用强力压紧正极活性物质，防止活性物质脱落，所以寿命长；另外深放电时也有较长循环寿命，是一种很经济的蓄电池。14UPS铅酸蓄电池的主要的技术指标 在衡量UPS电池的指标中，电池的额定电压和额定容量是两个最常用的技术指标。例如，中达DCF126-12/100型蓄电池的额定电压为12V，额定容量是100Ah/20h；它表明该电池输出电压为12V。其标称容量为100AH，这一指标是指把该电池置于以20小时的放电速率的条件下进行放电，一直放电到它的输出电压为105V时，所测量得到的总的安培小

9、时数来计量。100Ah电池从能量效果的角度，可理解为中达DCF126-12/100型蓄电池在保持端电压不变的情况下释放能量，若以100A电流放电可释放1h或以1A的电流放电100h。 15UPS铅酸蓄电池的放电制与放电时间在研究电池时，常常规定统一的放电时间，称为放电制。利用给出的放电制就能通过额定的容量求出放电电流。放电电流(A)=电池的额定容量(Ah)/放电制时间(h)。为了对容量不同的电池进行比较，放电电流不用绝对值(安培)表示，而用额定容量C与放电制时间的比来表示，称作放电速率或放电倍率。20h制的放电速率就是C/20=0.05C，单位为A。因此，上述中达DCF126-12/100型电

10、池的容量指标100Ah是在20h制的放电速率，即0.05C放电速率下测定的。对于中达DCF126-12/100型电池，0.05C等于5A的电流。 16二、影响阀控式铅酸蓄电池的运行质量 阀控式蓄电池运行的质量问题。阀控式蓄电池运行的质量是由三个方面决定的： 产品质量安装质量运行质量运行质量17 产品质量： 这是保持阀控式蓄电池有较好运行质量的关键，与蓄电池生产过程中的各个环节，即从制造铅粉到封装入库的每道工序都有关连。因此，要对板栅的厚度、重量，铅膏的配方，隔板的透气性，安全阀的技术设计，电解液的灌装方式及对电解液注入量的控制、合成的方式，壳体材料及壳盖与极桩、壳盖与壳体间的密封等诸方面、诸环

11、节进行严格的把关。 18安装质量：也包括储存、安装、容量实验等多个方面。这些方面均会直接影响阀控式蓄电池日后的运行和维护工作，因此在搬运储存的过程中应注意不要发生碰撞。维护质量：也要确保阀控式蓄电池正常运行的重要方面。如果维护质量较高，就能使阀控式蓄电池发挥最大的效能和延长使用的寿命。19三、UPS铅酸蓄电池安装注意事项 转矩扳手、扳子等的金属工具，请用塑料胶带进行绝缘处理后使用。如不进行绝缘处理就使用，会由于短路而产生的热或火花引起有可能发生烫伤，蓄电池的破损和起火爆炸等情况。 电池摆放时,不要靠的太紧最好要留有间隙.否则电池散热不好影响使用寿命.严重时会发生火灾 连接电池时接线时，注意不要

12、把极性搞错。螺丝一定要扭紧否则就容易打火,影响电池寿命.有条件时可在接线柱上涂上凡士林以保护电池.20 电池串联时,容量不变,电流不变,电压升高.电池并联时,容量增加,电流增加,电压不变（并联接线时，有必要考虑使各列之间接线导体和接线电阻等相同，使各列充放电电流保持均衡，实际使用上请不要超过三列。） 连接电池时,必须所有电池连接完毕后用万用表测量一下,电压值正常,及正负极确定无误后,才能连入主机. UPS电池节数是由UPS机内充电电压决定(内定的)的,安装时不能多一节也不能少一节.如果是并联的只能按节数倍数(1,2,3)来配置. 请不要把不同厂家、不同种类、名称、新旧的蓄电池混合使用。21四、

13、UPS铅酸蓄电池使用维护基本要求科学使用UPS电池就是要明确电池的正确使用方法，延长电池的寿命，使之发挥最大的作用。一般蓄电池设计寿命普遍为5年，然而有的蓄电池可以使用67年，而有的使用1年左右就开始出现问题。其主要是因为产品质量和日常使用维护造成的，因此蓄电池的选择和维护对其的使用寿命尤为重要。22使用安装环境A.蓄电池应当正立放置，不要倾斜。B蓄电池应尽可能安装在清洁，阴凉，通风，干燥的地方，并要避免受到阳光，加热器或其他热辐射源的影响，让电池有一个良好的工作和储存环境。C.装电池的电池箱,近可能的远离电脑等贵重设备且离电池箱四周0.5米处不可有易燃,易爆品.D. 要求在030环境中工作，

14、25时效率最高。因此，在冬夏季一定要注意UPS的工作环境。温度过高会缩短电池寿命E. 超过更换时期的电池或电池已损坏请勿(通电)使用、由于容量降低可导至断电及漏液、着火或爆炸.切记！23避免UPS电源蓄电池发生短路放电或过度放电。 电池的放电电流越小，电池的输出电压能维持稳定时间也越长。放电电流越大，电池维持其输出的电压稳定能力也越差。市电断电后UPS电源供电，当UPS电源指示灯或蜂鸣器急促闪烁或长鸣时，需立即中止用电，以免耗尽电池能量，导致电池的端电压低于蓄电池所允许的放电终了电压造成蓄电池的内阻增大或充电电压过低而可能降低充电能力，甚至失去再充电的能力。如果UPS处于轻载放电或空载放电的情

15、况下,也会造成电池的深度放电。24防止大电流放电：当放电电流超过2C时，不仅会大大缩短电池电压稳定工作时间，还会在接通负载的瞬间造成电池输出电压的迅速跌落，很有可能造成电池的永久损坏。所以合理的蓄电池放电电流是0.05C-3C之间,充电电流是0.1C,C代表电池的容量25长期充电：影响电池寿命的内部因素就是大多数UPS电源充电电路的充电方式，大多数UPS都将电池组置于长时期的“浮充充电”工作状态之下，只要市电供电正常，其充电器总是以固定的充电电压13.5V*n（n就是电池组中的12V电池的串联节数）对电池进行持续不断的浮充充电，从而将电池置于只充电不放电的不合理工作状态，造成电池的阳极板钝化，

16、电池的内阻急剧增大，电池的使用容量大大低于其标称容量。26固定充电电压：事实上，电池的实际容量与活性和温度是相关的，温度高时电池容量会上升，而温度低电时反之，如果采取固定的充电电压会造成电池随温度的变化充不饱和或者过充，严重影响电池的寿命。27放电深度所谓放电深度是指用户在使用电池的过程中，让电池放出的容量占它的标准容量的百分比。电池放电深度为100%时，电池的实际使用寿命大约是200-250次充放电循环；如果电池的放电深度为50%，充放电循环次数可增加到500-600次左右；放电深度为30%时，充放电循环次数可达1200次以上。由此可见，为延长电池的使用寿命，一般不让电池处于深度放电状态28

17、定期操作UPS A市电长期不停的地区，用户要每隔一定时间，例如3个月，人为关断UPS交流输入，使用UPS电池逆变供电。(一般不要超过半小时)这种定期的实验操作，有助于延长电池寿命。一般正常使用的UPS，其电池寿命不超过5年。B蓄电池放电后，应立即充电，严禁蓄电池放电后，长期处于开路状态，否则会造成电池硫酸盐化，影响电池的容量及寿命，并尽量避免电池在充电不足时放电，这样也会影响电池的使用寿命。另外，UPS不宜一直处于满载和轻载状态下运行，一般选取负载为额定容量的50%-8029影响电池寿命的几主要个问题问题处理方法温度35或15可通过空调或通风散热小电流长时间放电人为控制或通过UPS设置大电流短

18、时间放电合理的配置电池容量长期充电每隔三个月放电一次固定充电电压选择智能化UPS深度放电控制放电时间及次数30重点说明的几个问题对蓄电池性能影响最为明显的因素就是负载情况。负载变化一般发生在 UPS 应用中。一般认为，当负载需求增加 20% 时，运行时间减少 20% 就行了。不幸的是，事情并非如此简单！一方面，放电倍率不同，蓄电池所能输出的电量不同；另外，如果负载发生了显著的增加，线损的增加必须考虑在内，这些损失与电流的平方成正比，电缆线较长而需要大电流放电时，影响特别明显。对运行时间的影响也反映在蓄电池使用年限上，蓄电池容量随使用年限的增加而降低。31如果负载没有变化，对蓄电池性能影响最重要

19、的因素是温度 。温度的升高会提高蓄电池的放电容量。然而，非常重要的是温度的升高将使蓄电池的寿命缩短。以 25 时蓄电池的使用寿命为基准，温度每升高 10 ，寿命将缩短一半，升高 20 时，寿命只有原来的四分之一。另一方面低温同样值得重视。温度的降低会降低蓄电池的放电容量，要注意的是，不是运行时的平均温度而是放电时蓄电池的温度才是关键。在电池选型时，应充分考虑温度因素。32另一个关键因数是（浮充电）充电电压 ，这也与温度有关。如果电池室的温度波动（变化）较大，应根据温度调整充电电压（温度补偿），否则可能出现过充电或充电不足（不可恢复）等问题。33五、UPS铅酸蓄电池日常检查(1)定期对电池外观进

20、行检查（六个月/次）如有性能异常，电池池壳、盖子破裂、变形等损伤及漏液 。 情况发生时，要更换电池。检查电池时，如发现有灰尘等外观污染情况时，请用水或温水浸湿的布片进行清扫。不要用汽油、香蕉水等有机溶剂或油类进行清洗。另外请避免使用化纤布布片。34检查项目方法处置 外 观观察电池池壳、盖子有无损伤、漏液 有损伤划伤漏液的及时更换 查看有无污损 如有污损用湿布清洗 查看机壳、托架、连接导体及端子处有无锈迹 如有锈迹，要进行清除，涂防锈漆、修补等 查看外壳是否有鼓胀及烧焦痕迹如有切断电池箱上的开关，并打厂家维修电话 35用万用表检查(三个月/次)A.检查电池电压是否在正常状况下有较大的变动。电池在

21、浮动充电中,电池端电压应在13V-13.8V之间.若低于13V或高于13.8V该组电池可能有故障.电池在浮动充电中,首先测一下电池组总电池值除以额定节数得到一个数值为参考值与单个电池电压逐个进行比较.如果相差在0.5V-1V之间该组电池可能有故障.36B.检查放电时间是否有大幅度的减少。在加载状态下,模拟市电停电.此时电池值需在12.33V左右时向上回升如20个电池串联2012.33V246.6V.如无法在此范围内回升,而降至电池终止电压10.5V20210V以下则该组电池已严重老化.在加载状态下,模拟市电停电.量每一个电池需在12V-13V.若低于12V-11.5V表明该电池组已老化.若低于

22、11.5V下,则该组电池已严重老化.37判别UPS电池的内阻和容量 质量良好的UPS电池内阻在2030m左右，当内阻超过80m时，需要对电池做均衡充电处理或活化处理。电池内阻的增大，必然伴随实际输出能量的降低，从而表现为电池的容量减小。此外，还有造成电池的容量减小其他因素，如电解液损失等。 测试电池内阻是否增大，决不可用万用表的电阻档直接测量，（有专业的检测工具）实际维修时可用如下简单方法判别电池的内阻是否增大： 38用一节好的电池和一节怀疑内阻增大的电池做串联充电实验(如在500VA的UPS中两节12V电池串联使用)。在充电过程中同时测量对比两节电池的端电压，内阻增大的电池获得的充电电压比好

23、电池高，充电电压差别大小反映出内阻差别的程度。 若电池仅仅是容量不足，则主要表现为UPS可逆变供电的时间缩短，而UPS的带载能力、市电供电与逆变供电之间的切换等都不受影响。 39现在维护方法比较准确程度所需时间成本费用操作难易安全性端电压检测方法很差3-5分钟很低简单高测量浮充电压法差1分钟很低一般高离线容量测量法好20小时高复杂危险在线容量测量法好2-10小时高复杂危险内阻法好10秒低简单高40六、UPS铅酸蓄电池故障及预防序号故障原因处理方法1漏液或破损电池外壳变形，温度过高，浮充电压过高，电池极柱密封不好与供应商联系更换2浮充电压不均匀电池 内阻不均匀均衡充电12-24H3单体浮充电压偏

24、低单体电池组欠充电均衡充电12-24H4容量不足失水严重，内部干涸均衡充电12-24H不行。更换电池5电池极柱或外壳温度过高螺丝松动，浮充电压过高检查螺丝或检查UPS6电池浮充电压忽高忽低螺丝松动拧紧螺丝7电池组接地电池盖灰尘或电池漏液残留物导电清洁电池盖灰尘，更换漏液电池，加上绝缘垫片411、容量不足：有的UPS电池在使用一年左右时间后，会出现容量衰竭（容量早期损失）造成这种现象的主要原因是电池循环使用期间，电池一致性差的原因所致。随着循环次数的增加愈来愈明显，在循环过程中充电时，电池的充电电压也越来越不一致，高充电电压的电池势必会造成极化，造成水的分解，硫酸密度增大，硫酸盐化严重，内阻加大

25、，久而久之，这种现象就最终导致现在电池容量衰竭。这种现象会直接影响UPS的放电时间，影响到业务的正常进行。要求在使用中，应使电池减少硫酸盐化的产生，即循环使用中保证对电池的均充。422、热失控：指电池间距较近，在充电过程中，电池散热不好，造成电池化学反应加剧，充电电流加大，热量聚积致使电池外壳膨胀，甚至熔化造成粘连，所以要求保持电池的安装间距合适，使用中应经常检查电池的外观，保证电池的充分散热。3、单格短路、断路：此现象表现为电池电压极低或加载后无电流，主要出现在初次使用或使用一小段时间后，应尽早发现及早更换及排除。 43产生极板硫酸化原因有哪些.？ 产生极板硫酸化原因有以下几点： 1） 电池初充电不足或初充电中断时间较长； 2） 电池长期充电不足； 3） 放电后未能及时充电； 4） 经常过量充电或小电流深放电； 5） 电解液密度过高或者温度过高，硫酸铅将深入形成不易恢复； 6） 电池搁置时间较长，长期不使用而未定期充电； 7） 电解液不纯，自放电大； 8） 内部短路局部作用或电池表面水多造成漏电； 9） 电池内部电解液液面低，使极板裸露部