UPS调试经验

第１期（总第１１８期） ２００４年２月 山西电力ＳＨＡＮＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥＲＮｏ．　Ｉ　（Ｓｅｒ．１１８）Ｆｅｂ．　２００４

ＵＰＳ系统蓄电池部分调试经验

魏晓军‘，

（１．山西省电力科学研究院，山西太原０３０００１；张龙江“

２．太原钢铁集团公司，山西太原０３０００３）

摘要：通过介绍蓄电池的主要技术指标，阐述了各电厂在运行和维修ＵＰＳ电源时，科学使用ＵＰＳ

蓄电池、掌握测试和挑选ＵＰＳ蓄电池的方法。

关键词：额定容量；额定电压；放电速率；充电电压

中图分类号：ＴＭ　９１文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０３２０（２００４）０１－００４６－０２

近几年，通过对太原一电厂１４号机、河津发电

厂１号、２号机等ＵＰＳ系统的调试，针对调试和运行中ＵＰＳ蓄电池出现的一些问题，总结出一些有

关ＵＰＳ蓄电池方面的经验。蓄电池在ＵＰＳ电源设

备中占有十分重要的地位。目前，中小型ＵＰＳ电源

中广泛使用免维护密封式铅酸蓄电池，据山西电科

院系统室直流监督结果显示：约有４０　Ｙｏ－５０％以

上的ＵＰＳ电源故障与ＵＰＳ蓄电池有关。无论作为

ＵＰＳ故障的起因还是结果，ＵＰＳ蓄电池的失效表现为内阻增大、端电压不够、容量不足或瞬间放电电

流不满足带载启动要求等。因此，在运行和维护

ＵＰＳ电源时，正确认识ＵＰＳ蓄电池、科学使用ＵＰＳ

蓄电池、掌握测试和挑选ＵＰＳ蓄电池的方法就显得

尤其重要。

１ ＵＰＳ蓄电池的主要技术指标

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。容量的概念

实质是电池能量转化的表示方式。比如额定电压为

１２　Ｖ，额定容量是６　Ａｈ／２０　ｈ的蓄电池，考虑到电

池的端电压Ｅ＝１２　Ｖ在实际使用时保持近乎不变

的事实及输出能量表达式Ｗ　（Ｉ）　＝ＩＶ，＝ＬＥ，，因此，

６　Ａｈ从能量效果的角度，可理解为蓄电池在保持端

电压１２　Ｖ不变的情况下释放能量，若以６Ａ电流

放电可释放１ｈ或以ＩＡ的电流放电６ｈ。电池的容

量是指充足电的电池放电到终止电压时输出的电量。在恒流放电的情况下，容量

收稿日期：２００３－０２－１０，修回日期：２００３－０９－０２作者简历：魏晓军（１９６９－），男，浙江绍兴人，１９９１ 业大学电力分院电力系统自动化专业， 张龙江（１９６５－），男，山西太原人，１９９１ 工钢铁学院工业企业自动化系，技术员年毕业于太原工工程师；年毕业于太钢职 Ｑ二Ｉｔ。式中：Ｑ—电池放出的电量，Ａｈ；

Ｉ—放电电流，Ａ；

ｔ—放电时间，ｈｏ

所谓终止电压指电池低于这一规定的电压时，

电池就无法正常工作的电压。根据《蓄电池运行规

程》，标称电压为１２　Ｖ时，蓄电池终止电压为１０．５

Ｖ；标称电压为２Ｖ时，蓄电池终止电压为１．　８　Ｖ，

电池在低于终止电压的情况下继续放电使用，可能

会造成电池永久性损坏。电池的额定容量或标称容

量用字母Ｃ表示。例如，额定容量为６　Ａｈ的电池，

Ｃ＝６　Ａｈ；额定容量为２４　Ａｈ的电池，Ｃ＝２４　Ａｈｏ

２放电制与放电速率

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）二电池的额定容量

（Ａ卜）／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（Ａ）表示，而用额定容量Ｃ与放电制时间的

比来表示，称放电速率或放电倍率。２０　ｈ制的放电速率就是Ｃ／２０＝０．　０５　Ｃ，单位为Ａ。因此，额定电压

１２　Ｖ，额定容量６　Ａｈ／２０　ｈ蓄电池的容量指标６　Ａｈ

是在２０　ｈ制的放电速率，即０．　０５　Ｃ放电速率下测定

的，０．　０５　Ｃ等于０．０５Ｘ６＝０．　３　Ａ的电流。

３ ＵＰＳ蓄电池性能检测

测试ＵＰＳ电池的目的是确定该电池是否满足

ＵＰＳ电源的使用要求。这在更换ＵＰＳ电池和判定

原有ＵＰＳ电池是否失效时是必须的。、在实际维修ＵＰＳ时，一般的ＵＰＳ电源对电池的要求：满足原来

使用电池的端电压；电池应具有在启动放电瞬间就

万方数据２００４年２月魏晓军，等：ＵＰＳ系统蓄电池部分调试经验・４７・

能输出大电流的特性；满足一定容量和内阻，以保

证逆变供电的时间。 从以上ＵＰＳ电源对电池的要求可见，单凭测

量ＵＰＳ电池的端电压是不能确定电池好坏的。以

下介绍检测ＵＰＳ蓄电池性能的几个重要项目：３．１蓄电池容ｆ试验

蓄电池完全充电后静置１　ｈ－２４　ｈ，开始放电

（环境温度应５　Ｃ－３５　Ｃ　），测量并记录蓄电池端电

压、放电电流、温度。测量时间间隔：１０ｈ率容量

试验为ｌｈ，１ｈ率容量试验为１０　ｍｉｎ．　１０　ｈ率放电

电流为Ｃ／１０，放电过程中电流波动不得超过土

１％，若需人工调整，放电电流不得超过规定值的士５％，当其中１只蓄电池端电压下降至放电终止电

压时，放电结束，即可计算出容量。３．２测，ＵＰＳ电池的端电压

３．２．１离线测量电池的端电压

离线测量电池的端电压是指电池在脱离原连接线路的情况下，使用万用表的ＤＣ电压档或电压表直接测量电池两端的电压。被测电池端电压为１２　Ｖ

左右，最低不能低于１０．　５　Ｖ。不足１０．　５　Ｖ的电池即为欠压或可能已失效的电池。若这种电池在经过

充电或激活充电后端电压仍达不到１２Ｖ，即为失效

电池。３．　２．　２在线测量电池的端电压

在线测量电池的端电压是指在ＵＰＳ电源工作

的情况下，使用万用表的ＤＣ电压档或电压表测量

电池两端的电压。市电供电状态的ＵＰＳ，由于电池

处于充电状态，端电压应该大于１２　Ｖ。市电故障，

ＵＰＳ切到蓄电池供电运行时，当电池的端电压下降

到１０．　５　Ｖ时，正常的ＵＰＳ电源会启动机内的电池

欠压自动保护电路，使ＵＰＳ进人既无市电供电又

无逆变供电的保护状态。

３．２．　３浏试ＵＰＳ电池是否具有启动瞬间拾出大

电流的特性

后备式ＵＰＳ电源由市电供电向逆变供电的切

换时间根据用电设备的需要，要求小于７　ｍｓ，一般

设计为４　ｍｓ－５　ｍｓ左右。这就是说，一旦市电供电

中断，ＵＰＳ电池必须在小于４　ｍｓ－５　ｍｓ时间内输出负载所需的电流。有些失效的电池能够满足端电

压和容量的要求，但不能在少于４　ｍｓ－５　ｍｓ内放电电流达到大电流的要求。由这种电池造成的ＵＰＳ

故障表现为：ＵＰＳ在空载或轻载时能逆变切换成功，增大到正常负载时逆变失败。３．　２．　４判别ＵＰＳ电池的内阻和容量

实际测试的蓄电池内阻值与制造厂提供的蓄电池内阻值应一致，允许偏差范围为士１０　％，质量良好的ＵＰＳ电池内阻一般在２０　ｍｆｇ－３０　ｍｆ２左右，

当内阻超过８０　ｍｏ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。

测试电池内阻是否增大，决不可用万用表电阻

档直接测量，应采用间接测量计算的方法，实际维

修时可用下述简单方法判别电池的内阻是否增大。

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５００　ＶＡ的ＵＰＳ中两节１２　Ｖ

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。

４科学使用ＵＰＳ蓄电池

科学使用ＵＰＳ蓄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。

４．１控制好充电电压，防止过压充电

根据《蓄电池运行规程》对于端电压１２　Ｖ的电

池，正常的浮充电压在１３．５　Ｖ＾－１３．８　Ｖ之间。浮充电压过低，电池充不满，浮充电压过高，会造成过

压充电。当浮充电压超过１４　Ｖ时，即认为是过压充

电。过压充电会导致电解液中的水被分离成氢和氧

气而溢出，使电池的寿命缩短。

４．２控制好充电电流，防止过流充电 理想的充电电流应采用分阶段定流充电的方式，即在充电初期采用较大的电流，充电一定时间

后，改为较小的电流，至充电末期改用更小的电流。

充电电流的设计一般为０．１　Ｃ，当充电电流超过

０．　３　Ｃ时可认为是过流充电。过流充电会导致电池

极板弯曲，活性物质脱落，使电池损坏。

４．３防止ＵＰＳ电池过流放电 电池实际放出的容量与放电电流有关。放电电

流越大，电池的效率越低。例如，１２　Ｖ／２４　Ａｈ的电池，当放电电流为０．　４　Ｃ时，实际测试放电至终止

电压的时间是１　ｈ　５０　ｍｉｎ，实际输出容量１７．　６Ａｈ，

根据公式Ｉ＝实际输出容量／额定容量，计算出效率为７３．３０ｏ。当放电电流为７Ｃ时，放电至终止电压

的时间仅为２０　ｓ，实际输出容量０．　９３　Ａｈ，效率为

３．　９％。所以应避免大电流放电，提高电池的效率。一般电路设计和用户选择负载，都要保证Ｕ尸Ｓ电池

逆变放电电流不超过２Ｃ。

４．４防止ＵＰＳ电池深度放电

（下转第５０页）

万方数据５０・山西电力２００４年第１期

电容器采用４５０　Ｖ，　５　０００　ｔ．Ｆ以上质量好，漏电小的电容器，在全站停电检修后，还能保证用ＫＫ开关放电合闸送电（经试验，在停止充电的２ｄ内，其所储电能仍能保证合闸）。 将１一６Ｄ，　１Ｒ，　ＹＡ，　１Ｃ，　Ｖ，　２Ｒ等元件组装

在一个盒子内，以方便安装及运行维护，同时也改善了运行环境。

变电站在新建投产送电前，或全站停电过久，由

于断路器弹簧操作机构和电容器均未能储能，所以

此时合闸只能用手动储能及手动合闸的方式送电。如有条件在主供电源线路侧装设１台电压互感器

以对操作回路供电，那就更完善了。

４结束语

上述接线的特点，一是采用的电流保护继电器

有定时限的功能，很方便于与前后级整定配合，同

时增加了储能电容器出口跳闸，使切断短路事故更

可靠。二是用电容储能来保证主供电源失电时的备用电源线的自投。而且接线不复杂，投资不大，比

较适合工矿企业、农村变电站采用。

Ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｓｔｏｒｇｅ　Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　Ｖｏｌｔａｇｅ　Ｓｏｕｒｃｅ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ＣＨＥＮ　Ｙｕａｎ－ｐｅｎｇ （Ｃｈｏｎｇｇｉｎｇ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｃｈｏｎｇｑｉｎｇ　４０００３０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔｓ：Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ａｎｄ　ｍｉｎｉｎｇ　ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ　ａｎｄ　ｒｕｒａｌ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ｃａｎｎ＇ｔ　ｕｓｅ　ｒａｌｉａｂｌｅ　ａｌｔｅｒｎａｔｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｏｕｒｃｅ　ｗｈｉｌｅｍｅａｎ　ｐｏｗｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　ｐｏｗｅｒ　ａｕｔｏｍａｔｉｃ　ａｒｅ　ｐｕｔ　ｉｎ　ｄｅｖｉｃｅ　ｔｏ　ｒｅｃｏｖｅｒ　ｓｕｐｐｌｙ　（Ｆｏｒ　ｉｔ　ｉｓ　ｄｉｓｓｐｅａｒｅｄ）　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｄｏｐｔ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｆｏｒ　ｉｔ　ｉｓ　ａ　ｕｓｆｕｌ　ｍｅｔｈｏｄ． Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ；　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ　ｅｎｅｒｇｙ　ｓｔｏｒａｇｅ；ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｐｏｗｅｒ　ｓｏｕｒｃｅ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ

（上接第４５页）充电中注意观察充电电流，根据测出的实际充电电

尽管小电流放电，能提高电池的效率，但是当流，以确定是否加限流电阻。

用极小的电流（小于０．　０５　Ｃ）长时间放电时，将导５．２电池的活化处理

致电池实际放出容量超过其额定容量，从而造成电活化处理是指对电池的均衡充电。下列几种情