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　蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度。不管UPS设计的多么先进，功能多么齐备，一旦蓄电池失效，再好的UPS也无法提供不间断供电。千万不要因贪图便宜而选用劣质铅酸蓄电池，这样会影响整个UPS系统的可靠性，并将因此造成更大的损失。蓄电池是整个UPS系统中平均无故障时间（MTBF）最短的部分。如果能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会大大缩短。因此，我们要了解蓄电池的基本原理和使用注意事项。
　　
　　2 铅酸蓄电池蓄电池的种类
　　
　　一般可分为铅酸蓄电池、铅酸免维护蓄电池及镍镉电池等，考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素，UPS一般选择阀控式铅酸免维护蓄电池。它的主要特点是在充电时正极板上产生氧，通过化学反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，因此又称为免维护铅酸蓄电池。免维护只是与普通蓄电池相比，使用过程中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的工作，并非免去一切维护工作。相反，为实现UPS的不间断供电，我们要更加细致地维护和保养好铅酸免维护蓄电池。
　　
　　3 影响使用寿命的主要因素和注意事项
　　
　　下面介绍一下影响蓄电池使用寿命的主要因素和使用过程中应注意的事项：
　　
　　⑴环境温度对电池的影响较大。环境温度过高，会使电池过充电产生气体，环境温度过低，则会使电池充电不足，这都会影响电池的使用寿命。因此，一般要求环境温度在25℃左右，UPS浮充电压值也是按此温度来设定的。实际应用时，蓄电池一般在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会大大降低电池的容量、缩短电池的使用寿命。
　　
　　⑵放电深度对电池使用寿命的影响也非常大。电池放电深度越深，其循环使用次数就越少,因此在使用时应避免深度放电。虽然UPS都有电池低电位保护功能，一般单节电池放电至10.5V左右时，UPS就会自动关机。但是，如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下,也会造成电池的深度放电。
　　
　　⑶电池在存放、运输、安装过程中，会因自放电而失去部分容量。因此，在安装后投入使用前，应根据电池的开路电压判断电池的剩余容量，然后采用不同的方法对蓄电池进行补充充电。对备用搁置的蓄电池，每3个月应进行补充充电。可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏。以12V电池为例，若开路电压高于12.5V，则表示电池储能还有80％以上，若开路电压低于12.5V，则应该立刻进行补充充电。若开路电压低于12V，则表示电池存储电能不到20％，电池不堪使用。
　　
　　⑷电池充放电电流一般以C来表示，C的实际值与电池容量有关。例如，100AH的电池，C＝100A。松下铅酸免维护电池的充电电流为0.1C左右，充电电流不能大于0.3C。充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命。放电电流一般要求在0.05C～3C之间,UPS在正常使用中都能满足此要求，但也要防止意外情况的发生，如电池短路等。
　　
　　⑸充电电压。由于UPS电池属于备用工作方式，市电正常情况下处于充电状态，只有停电时才会放电。为延长电池的使用寿命，UPS的充电器一般采用恒压限流的方式控制，电池充满后即转为浮充状态，每节浮充电压设置为13.6V左右。如果充电电压过高就会使电池过充电,反之会使电池充电不足。充电电压异常可能是由电池配置错误引起，或因充电器故障造成。因此，在安装电池时，一定要注意电池的规格和数量的正确性，不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用劣质充电器，而且安装时要考虑散热问题。
　　
　　目前，为进一步提高电池寿命，先进的UPS都采用一种ABM(AdvancedBatteryManagement)三阶段智能化电池管理方案，即充电分成初始化充电、浮充电和休息三个阶段：
　　
　　阶段是恒流均衡充电，将电池容量充到90％；
　　
　　第二阶段是浮充充电，将电池容量充到100％，然后停止充电；
　　
　　第三阶段是自然放电，在这个阶段里，电池利用自身的漏电流放电，一直到规定的电压下限，然后再重复上述的三个阶段。这种方式改变了以前那种充满电后，仍使电池处于一天24h的浮充状态，因此延长了电池的寿命。
　　
　　⑹免维护电池由于采用吸收式电解液系统，在正常使用时不会产生任何气体，但是如果用户使用不当，造成电池过充电，就会产生气体，此时电池内压就会增大,将电池上的压力阀顶开，严重的会使电池爆裂。
　　
　　⑺UPS在运行过程中，要注意监视蓄电池组的端电压值、浮充电流值、每只蓄电池的电压值、蓄电池组及直流母线的对地电阻和绝缘状态。
　　
　　⑻不要单独增加或减少电池组中几个单体电池的负荷，这将造成单体电池容量的不平衡和充电的不均一性，降低电池的使用寿命。
　　
　　⑼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、加热器或其他辐射热源的影响。电池应正立放置,不可倾斜角度。每个电池间端子连接要牢固。⑽定期保养。电池在使用一定时间后应进行定期检查，如观察其外观是否异常、测量各电池的电压是否平均等。如果长期不停电，电池会一直处于充电状态，这样会使电池的活性变差。因此，即使不停电，UPS也需要定期进行放电试验以便使电池保持活性。放电试验一般可以三个月进行,做法是UPS带载－－在50%以上,然后断开市电，使UPS处于电池放电状态,放电持续时间视电池容量而言一般为几ms至几十ms,放电后恢复市电供电，继续对电池充电。
　　
　　4 结语

   了解并清楚影响铅酸蓄电池使用寿命的主要因素和在使用过程中应注意的事项，对我们在UPS系统中正确使用和维护铅酸蓄电池有很大的帮助。希望大家在日常工作中正确使用和维护好铅酸蓄电池，使其能得到更加合理的利用

　　(1.先控捷联电源设备有限公司,石家庄050035)
　　
　　(2.中国电源学会委员会,天津300111)
　　
　　摘要:在数据中心中,供电系统是基础设施最重要的子系统之一,文中将针对现代数据中心供电系统规划设计要求、数据中心供电系统存在的问题和设计理念的变化、数据中心供电系统方案的选择、对UPS设备性能指标的重新认识、系统模块化与模块化UPS、高频机型UPS将成为现代数据中心UPS设备的机型、直流输出DC-UPS系统的研究和应用前景、数据中心备用能源的配置、数据中心供电系统的节能设计、供配电系统设备的布局设计与安装等问题,分专题进行系统的介绍和讨论。
　　值得注意的是,通常单相负载的输入电压要求有一根零线,而且这根零线在系统中(系统输入变压器的输出端)是要接大地的,显然,如果把图5.2单相电路中的A或者B任一点做输出零线接地,都会使输入电压通过导通的半导体功率器件对地线短路而立即烧毁逆变器。但是,在A和B两端接输出隔离变压器,并通过隔离变压器向负载供电,则变压器次级的两个输出端都可做为零线输出。

　　
　　这里不仅需要输出隔离变压器产生零线,为了UPS转旁路时也能正常供电,输出变压器产生的零线还必须与系统输入的零线连接在一起。
　　
　　②输出变压器的功能之二是对输出电压的匹配作用
　　
　　传统大中型UPS主回路结构采用晶闸管整流将输入的交流电整流为直流电,电池直接(或经过DC/DC变换)挂在直流母线上。当输入市电正常时,靠晶闸管整流电路的调节为桥式逆变器供电。从系统结构可以看出,从整流输入到逆变输出的过程中,每个环节都是降压环节:晶闸管整流要“斩掉”一部分输入电压,其输出电压恒定的代价是输出电压恒定在低于全波整流输出电压的某个数值上。而逆变环节同样是一个降压环节,逆变器采用脉宽调制(PWM)方法逆变出正弦交流电,其结果同样是输出电压等级的再次降低。正是由于上述的原因,在此种结构的UPS逆变器中,输出变压器起着电压匹配和提升的作用,将逆变器输出的电压升到合理的输出范围。

　　
　　在实际应用中,输出变压器通常采用图5.4的接法,变压器初级是三角型,如果不考虑该隔离变压器有升降压的作用,当三个初级线圈
　　
　　的电压都是380V时,次级是星型,三个次级线圈的电压都是220V,那么初次级线圈的匝比应该是:N1:N2=380/220=1:0.578。此时要求变压器原边的峰值电压应该是:220V×1.414×1.732=538.8V
　　
　　考虑到逆变器PWM工作方式,为逆变器供电的直流电压要高于变压器原边的峰值电压,极限值通常取变压器原边峰值电压的1.2倍以上,即
　　
　　538.8V×1.2=646.56V
　　
　　但是,当考虑输入电压下降10%时,输入三相线电压全波整流的直流电压的理论值是380V×1.414×0.9=483V
　　
　　实际上考虑到AC/DC转换过程的降压因素,大中型UPS的电池(直接跨接在直流母线上)通常配置32～34节,额定电压为384V～408V,浮充电压(即AC/DC变换后的直流母线电压)为432V～459V,电池放电下限电压为340V～362V。
　　
　　UPS直流母线电压的下限值(340V～362V)与输出电压要求的变压器原边的峰值电压(646.56V)之间的差别就应该由输出变压器采用升压方法来解决,所以,输出变压器的升压比应该是:646.56V/(340V～362V),即1.9～1.78。
　　
　　也就是说,输出变压器的实际升压比应该是:1:1.9～1:1.78。
　　
　　(2)输出变压器是隔离变压器,但在系统中没有隔离功能
　　
　　在UPS供电系统中,UPS设备的一个至关重要的功能是当输出过载或者UPS逆变器故障时,自动转为静态旁路供电。另外,在系统中还设置了维护旁路,当UPS需要维护时可手动转维护旁路向负载供电。执行这两个操作时,都是由旁路输入三相四线电压直接向负载供电,所以系统的零线要与负载端的零线必须短接在一起。这就决定了带输出变压器的UPS的变压器次级新产生的零线必须连接到输入电源系统的零线上,如图5.5所示。也就是说,UPS机内的变压器没有系统隔离的功能。当系统需要UPS有隔离功能时,必须额外配置隔离变压器。

　　
　　隔离变压器的配置方法有两种:种方法:在旁路输入端配置与UPS同功率的隔离变压器,这样UPS内置的输出变压器的输出零线和旁路隔离变压器输出零线都可以接在系统地线上(重新组成接地系统),这就实现了UPS输出与供电系统的真正隔离。第二种方法:把变压器配置在UPS的输出端,此方法可使UPS供电系统与负载做到理想的、完全的电气隔离,特别是当UPS供电系统在物理位置上与负载距离较长时,可把变压器放在接近负载端,例如一些大型数据中心,在负载列头柜输入端加装隔离变压器。