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UPS蓄电池工作原理实际应用

作者: 来源: 发布日期:2019-11-07 16:14:19
  
适用于机房维护
     0引言
 
     数字电视前端机房的可靠供电是稳定各项业务运行的基本条件之一,在保证供电的连续性、安全性方面,UPS电源时一刻发挥着重要的安全保障作用。蓄电池是UPS的重要组成部分,作为UPS电源的最后保障,蓄电池无疑是整个供电系统的最后一道保障,其状态的好坏直接关系到UPS能否正常土作,因此了解蓄电池的健康状况显得尤为重要
 

UPS电池连接.png
 
     1蓄电池及其运行情况分析
 
     1.1蓄电池
 
     目前UPS广泛使用的是免维护阀控铅酸电池( Valve Regulated Lead Acid  VRLA)阀控铅酸电池的基本特点是:使用期间不用加酸、加水维护;电池为密封结构,不会漏酸、排酸雾;电池盖上设有单向溢气阀(又称安全阀),其作用是当电池内部的气体压力超过一定值时,安全阀会自动打开,排出气体,然后自动关闭,常规状态下,安全阀是密闭的,电池的结构如图
 
     1所示
 
     1.2蓄电池运行过程中存在的问题
 
     目前UPS电源中蓄电池运行中存在的问题主要有
 
     (1)蓄电池寿命无法达到设计要求。标称可用10年以上的蓄电池通常使用寿命在5到6年之间
 
     (2)单体电池之间不均衡。UPS蓄电池组往往数量众多,在实际运行中存在单体电池之间充电电压或内阻等差异较大的情况,而任何一个电池组所能发挥的最大效能受制十其中最差的电池单儿,一个故障电池又会对周围状态依旧“良好”的电池造成过度损耗
 
     (3)蓄电池浮充下缺乏温度补偿。蓄电池的土作环境比较复杂,而环境温度对蓄电池的影响特别是对电压、电流的影响较大
 
     (4)对蓄电池的运行情况、性能状况不明。由十没有良好的管理手段,对蓄电池内部的性能参数如蓄电池内阻、当前剩余容量等无法清楚地了解
 
     (5)蓄电池终止寿命无法提前判断,蓄电池的更换缺乏科学依据,仅仅根据多年的经验来进行,所以往往是蓄电池放电的容量低十最低要求后,才在放电中发现蓄电池的寿命终止
 
     1.3蓄电池监测的必要性
 
     仅仅购买和使用UPS电源保护设备不足以保证UPS能够有效地应对紧急状况的发生。对十数字电视前端机房来说,几秒钟的电力中断都将造成大面积用户电视节目中断,造成安全播出事故。蓄电池是整个应急供电系统中最薄弱的环节,而电池故障也成为导致应急供电失败的最主要原因。只有了解自己所使用的电池,更多地获得电池的数据信息,才能够更有效地避免播出事故的发生
 
     另外,对蓄电池的监测和管理可以避免盲目更换蓄电池,延长整个蓄电池组的寿命,减少更换量,有利十节省开支,同时也利十环境保护
 
     2蓄电池监测原理
 
     2. 1蓄电池监测项目分析
 
     反映蓄电池性能的参数主要有容量和内阻。目前的技术发展对十蓄电池容量的测量而言,不经过一定程度的放电,测量的精度无法达到要求。蓄电池的失效是逐渐的,并且都可以在内阻的变化上得到反映。蓄电池内阻上升到一定程度时一有效容量会相应下降,蓄电池内阻上升超过一定范围后,蓄电池就会进入一种不稳定状态,它可能随时一出现故障也可能正常运行较长时一间,因此目前流行的方式是利用蓄电池内阻来确定蓄电池的健康状况
 
     2. 2蓄电池内阻测量原理
 
     蓄电池内阻的测量方法主要有两种:直流测量方法和交流测量方法
 
     直流法的测量原理是让蓄电池组在瞬间对负荷进行大电流放电,当负荷上产生电压降后立刻断开负荷,使瞬间电压恢复。同时一对电池极性柱上的电压和电流的瞬间变化进行测量,由获得的测量数据就可以推算出蓄电池内部的等效电阻
 
     这种方法能较精确地测出内阻,抗干扰能力强,可进行在线测试,但是存在缩短电池有效寿命的弊端,同时在实际使用中会带来一定的安全隐患。由于需要对蓄电池进行放电,在测量过程中,对于在线测量以及两次测量之间的时间间隔有一定的限制
 
     交流法内阻测试方法对电池线路和负荷都是被动的,它几乎不消耗蓄电池的电量,因此也不会影响蓄电池寿命。该方法是利用在蓄电池线路上加载1个数百赫兹的交流信号并测量由此导致的由受影响的交流电电流产生的横贯每个电池单儿的交流电压降,除以加载的交流电安培数计算出蓄电池的内阻。在该过程中施加的信号是经过仔细挑选的,通常在5-20 A,这样就可以避免在测量期间使蓄电池的电压低于它的开路电压。这种测量方法不会受到线路波纹电压的影响,确保测量结果的精确性和稳定性
 
     获得蓄电池的内阻数据后,还需要对蓄电池进行跟踪观察,定期记录内阻数值,并根据蓄电池内阻的变化趋势来判断蓄电池的健康状态

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