王金永

科華數(shù)據(jù)股份有限公司，福建廈門，361000

0 引言

現(xiàn)在一些通信機房以及大型數(shù)據(jù)中心普遍采用集中供電的方式，UPS系統(tǒng)是非常重要的設備，而且容量很大，該技術(shù)已經(jīng)成熟，可以為軌道交通工程集中供電。UPS系統(tǒng)中安裝有蓄電池，要保證持續(xù)供電，就要確保蓄電池不會存在質(zhì)量問題，對其做好維護工作是非常必要的。

1 UPS系統(tǒng)的種類

UPS系統(tǒng)可以劃分為三種，即后備式UPS系統(tǒng)、在線互動式UPS系統(tǒng)、在線式UPS系統(tǒng)。

其一，后備式UPS系統(tǒng)。當市電正常的情況下，在后備式UPS系統(tǒng)的運行中，市電發(fā)揮主要的電能供應作用，其將電能傳輸給負載單元，當市電的電能供應已經(jīng)超出負荷，或者產(chǎn)生停電故障，就要對開關(guān)進行轉(zhuǎn)換，由蓄電池進行逆變供電。此時，后備式UPS系統(tǒng)運行不是很穩(wěn)定，有切換的時間，電能輸出的時候，波形呈現(xiàn)方形。

其二，在線互動式UPS系統(tǒng)。在線互動式UPS系統(tǒng)運行的過程中，當市電處于正常狀態(tài)的時候，市電將電能供應給負載單元，如果市電比較低或者非常高的時候，在UPS系統(tǒng)的內(nèi)部有穩(wěn)壓線路，可以起到很好穩(wěn)定電壓的作用，之后輸出，如果市電不能處于正常運行狀態(tài)或者產(chǎn)生停電的現(xiàn)象，就要轉(zhuǎn)換開關(guān)為蓄電池逆變供電，以維持持續(xù)供電。在線互動式UPS系統(tǒng)運行中電壓穩(wěn)定，有切換時間。

其三，在線式UPS系統(tǒng)。在線式UPS系統(tǒng)運行的過程中，當市電處于正常狀態(tài)的時候，市電整流之后將直流電壓提供給逆變器，逆變器將交流電提供給負載單元。當市電處于異常狀態(tài)的時候，蓄電池向逆變器供應能量，逆變器持續(xù)運行，確保電源輸出的持續(xù)性。在線式UPS系統(tǒng)所具備的特點是輸入電壓的范圍非常寬，幾乎沒有切換的時間，而且輸出的電壓有非常高的穩(wěn)定性[1]。如果對電源有很高的要求可以使用該系統(tǒng)，但是所投入的成本是非常高的。

2 蓄電池使用現(xiàn)狀

UPS系統(tǒng)中，蓄電池所發(fā)揮的主要作用是對電能進行存儲。以蘇州市地鐵一號線為例，其有很多設備都使用了UPS系統(tǒng)，而且每個設備都配備有閥控式密封鉛酸蓄電池，以確保設備處于持續(xù)運行狀態(tài)。從各種專業(yè)設備所安裝的蓄電池情況來看，通信設備安裝的蓄電池數(shù)量最多，為6888塊；應急照明設備所安裝的蓄電池為2440塊；屏蔽門安裝的蓄電池為1104塊；BAS電源安裝的蓄電池為1000塊；高壓供電設備安裝的蓄電池為540塊；門禁電源安裝的蓄電池為432塊；信號專業(yè)設備安裝的蓄電池為424塊；APS中央系統(tǒng)安裝的蓄電池為48塊。

3 閥控式密封鉛酸蓄電池介紹

當前來看，閥控式密封鉛酸蓄電池的應用非常普遍，其不僅使用便捷，而且成本非常低。

閥控式密封鉛酸蓄電池為備用能量儲存設備。該設備的正常使用過程中，會呈現(xiàn)出氣密狀態(tài)和液密狀態(tài)。如果內(nèi)部氣壓比預定值高，自動開啟安全閥門，有氣體釋放出來。隨著內(nèi)部氣壓不斷降低，自動閉合安全閥，確保其保持密封狀態(tài)，外部空氣就不會進入蓄電池的內(nèi)部[2]。

閥控式密封鉛酸蓄電池自身性能良好，其有很高的密封程度，電解液就好像凝膠，如果隔離板為高孔率的，就可以被吸收，此時通常不會處于流動狀態(tài)，所以可以橫著放置電池。這種類型的蓄電池極板柵材質(zhì)為無銻鉛合金，電池幾乎不會存在自放電的現(xiàn)象。電池的正極以及負極周圍均為隔離板，確保物質(zhì)不會脫落，因此使用壽命比較長。與老式敞開式蓄電池相比較，體積要小一些，而從容量上來看卻要高很多。當蓄電池處于長期運行狀態(tài)的時候，不需要任何液體的補充，不會有酸霧產(chǎn)生，不釋放氣體。

閥控式密封鉛酸蓄電池的優(yōu)勢如下。

其一，便于使用。這種類型的蓄電池在使用的過程中，只要將整流器充電電壓控制好即可，由于浮充使用要求以及循環(huán)使用要求不同，恒壓充電的過程中需要使用規(guī)定電壓，電池充電的時候不需要值班人員監(jiān)守，其中電池端的電壓以及放電容量是非常重要的，需要定期檢測[3]。

其二，安裝簡便。這種類型的蓄電池在制造完成之后，已經(jīng)進行過一次小電流充電處理，為荷電出廠，安裝過程中不需要經(jīng)歷初充電過程。如果放置時間過長，已經(jīng)超過半年，就可以按照生產(chǎn)廠的有關(guān)規(guī)定進行電能補充，經(jīng)過充電之后，實施放電檢查并做好容量測試工作，對電池容量進行判斷，明確其質(zhì)量的可靠性。

4 蓄電池維護要點

4.1 合理控制電池間環(huán)境溫度

UPS系統(tǒng)的電池要保持良好的運行狀態(tài)，需要對環(huán)境溫度合理控制，通常在20℃至25℃之間，確保電池更好地發(fā)揮其性能，使用壽命得以延長。

4.2 保護蓄電池充電放電

如果UPS系統(tǒng)所采用的是單體蓄電池、12V的端電壓，要控制好浮充電壓，通常在13.5V至13.8V之間。如果浮充電壓持續(xù)維持在低水平狀態(tài)，電池就不能充滿；當浮充電壓非常高的情況下，就會產(chǎn)生過壓充電現(xiàn)象，導致電池的使用壽命縮短。所以，UPS系統(tǒng)蓄電池組的浮充電壓通常設置為13.5V，也就是說，充電端的電壓所采用的是過壓保護電壓[4]。

對蓄電池實施放電保護是延長電池壽命的有效方法。當電池處于放電狀態(tài)的時候，UPS系統(tǒng)運行過程中對蓄電池組端電壓要做好監(jiān)測工作，采用實時監(jiān)測的方法，能夠隨時了解電壓變化信息。在電池放電的時候，端電壓需要截止，保護裝置啟動，電池的電能供應被切斷，確保電池放電的時候不會產(chǎn)生過度現(xiàn)象，以保護好電池的性能。

運行UPS系統(tǒng)對城市軌道交通系統(tǒng)進行供電的時候，能夠保持穩(wěn)定性，但是，要保證蓄電池有良好的性能，就要做好定期充電和放電工作。通常會采用人為放電方式，每間隔三個月就要按照后備時間進行放電，需要對電池容量有所了解，通過檢查明確其是否能夠?qū)PS系統(tǒng)的電能供應后備時間充分滿足。如果電池處于持續(xù)浮充狀態(tài)，就需要進行一次充放電，這樣的操作能夠延長電池使用壽命。

對蓄電池定期充電和放電是非常有好處的。通常每間隔三個月就要對蓄電池進行一次充電和放電，最遲不能超過半年。這樣做的好處主要體現(xiàn)為兩個方面：其一，能夠檢測蓄電池的容量并做好評估工作。其二，將硫酸鹽化消除。需要注意的是，進行放電的時候?qū)τ谄渖疃纫浞终莆?，控制在?guī)定的范圍內(nèi)，否則會影響UPS系統(tǒng)蓄電池的放電深度，電池使用壽命也因此縮短。當電池放電的時候，其深度非常深的情況下，就要減少循環(huán)使用次數(shù)。進行放電的過程中，通常電壓要控制在終止電壓值，也就是說，總電壓標稱值88.5%是一個臨界點，不能超過這個值，否則就會導致嚴重的后果。

4.3 實時監(jiān)測電池容量

UPS系統(tǒng)的蓄電池要能夠達到穩(wěn)定持續(xù)供電的效果，就要對其容量做好監(jiān)測工作，通常會采用專用的電池監(jiān)控系統(tǒng)，監(jiān)測采用遠程在線方式，包括充電數(shù)據(jù)和放電數(shù)據(jù)都能夠全面收集，詳細記錄，保證各項信息準確。將這些數(shù)據(jù)信息作為重要依據(jù)，將各個單體電池中容量的剩余部分計算出來。對蓄電池的容量進行在線監(jiān)測的時候，所有的信息都會傳輸?shù)奖O(jiān)測報告中，自動生成報告，這就能夠?qū)崟r獲得電池放電量，如此可以有效避免產(chǎn)生意外情況[5]。

4.4 定期檢查端電壓以及內(nèi)阻

UPS系統(tǒng)蓄電池要在持續(xù)使用的過程中保證質(zhì)量，就要按照規(guī)定定期檢查端電壓以及內(nèi)阻，詳細記錄所獲得的信息并做好核對工作，比較電池初始值。如果單體蓄電池的電壓是12V，單體電池之間的端電壓差異已經(jīng)達到0.4V以上，或者內(nèi)阻與初始值之間存在很大的差異，就要對單體電池進行充電，而且保證均衡性，防止由于單節(jié)電池存在故障問題造成電池組不能持續(xù)供電。

對于蓄電池的端電壓值，每周都要進行一次測試。要合理控制電壓，如果其處于非常低的狀態(tài)，且一些電池長期持續(xù)充電，但充電不充足，就會導致浮充鈍化的問題，不能使蓄電池的性能達到良好效果。如果電壓非常高，就會增加溢出的氣體量，氣體再化合的效率不是很高。對蓄電池進行充電，平均電壓值是2.35V，可以適當?shù)厣?，但是要控制?.4V以內(nèi)[6]。如果充電電壓非常高，就會導致過大的充電電流，此時就會有熱量產(chǎn)生，提升電解液溫度，因此降低了電池內(nèi)阻，此時充電電流會加大。就這樣不斷地循環(huán)，蓄電池就會產(chǎn)生變形或者開裂的問題，導致其性能不能充分發(fā)揮。

對于單體蓄電池，每個月都要進行一次電壓值測量。當蓄電池處于串聯(lián)狀態(tài)的時候，由于是多個電池連接在一起的，電壓不能保持均衡狀態(tài)，此時就會有電池的容量相對落后，其主要體現(xiàn)為不能完全充電，對蓄電池進行放電的時候，會加重放電深度，充電的過程中就會更加落后。隨著充電和放電的次數(shù)不斷增多，就會出現(xiàn)不均衡的現(xiàn)象，落后電池不能很好地發(fā)揮性能。所以，對于單體蓄電池的電壓值要定期測量，每個月都要測量并詳細記錄結(jié)果。如果蓄電池的電壓不超過2.2V，就要做好均衡充電工作，保證其充電處于完全狀態(tài)，防止個別落后電池存在而影響整個蓄電池組的性能。

4.5 清潔蓄電池

保持蓄電池清潔干燥，通氣孔要通暢。只有蓄電池保持清潔，才能很好地發(fā)揮其性能，所以，每周都要做好衛(wèi)生工作，電池以及機架會由于電池使用的過程中產(chǎn)生靜電效應而布滿灰塵，需要清除干凈。如果蓄電池箱積累了很多的灰塵，就會造成蓄電池組連接點的位置不能正常接觸，蓄電池進行充電和放電的時候，電壓值就會發(fā)生改變，甚至導致故障問題。如果極板或夾頭出現(xiàn)氧化物時應將其擦干凈，將少許黃油涂在上面，避免產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象。對蓄電池進行擦拭的時候，要使用干布，也可以用毛刷將灰塵刷去，用吸塵器的效果是最好的[7]。

4.6 每天巡視蓄電池

工作人員每天都要巡視蓄電池，定時察看工作環(huán)境以及運行狀態(tài)。通過嗅覺判斷，如果空氣中微酸氣味彌漫，可以判斷是蓄電池使用過程中有酸霧排出，此時就要及時通風。觀察蓄電池的外形，如果產(chǎn)生變形，就要及時處理。查看蓄電池的端子以及安全閥是否有滲液產(chǎn)生，明確安全閥的啟動是否正常，如果處于不正常狀態(tài)，就要拆除舊的蓄電池，更換新的蓄電池。

4.7 不混合使用新舊蓄電池

不能將舊的蓄電池與新的蓄電池混合使用，這是因為處于充電狀態(tài)下，新的蓄電池電壓快速提升，舊電池不能被充飽，導致欠電壓的問題經(jīng)常存在，蓄電池不能很好地發(fā)揮作用，縮短使用壽命。

4.8 閑置蓄電池每三個月充電一次

蓄電池加足電解液，不得長期在充電不足的情況下放置，要定期充電，否則會造成電池報廢。當蓄電池長期閑置的時候，負極位置就會有PbSO4結(jié)晶產(chǎn)生，非常粗大，不能保證有效充電，這就意味著出現(xiàn)不可逆硫酸鹽化的現(xiàn)象，蓄電池還未達到使用壽命就不能很好地發(fā)揮其效能了。給蓄電池充電的時候，電壓要符合要求，如果蓄電池為12V，充電標準電壓為13.5V至14.5V，如果為24V，充電標準電壓則為28V至29.9V。需要注意的是，電解液液面高度要超過無極板10mm至15mm，如果液面非常低，就要及時補充蒸餾水，此時不能補充電解液，在沒有蒸餾水的情況下可以使用雨水或者雪水，注意不能使用河水，也不能使用自來水。

5 結(jié)語

通過上面的研究可以明確，從當前的軌道交通建設工程情況來看，其應用弱電自動化控制系統(tǒng)的過程中要保證供電質(zhì)量，UPS電源集中供電可以滿足要求。UPS系統(tǒng)中安裝有蓄電池，其作為新技術(shù)產(chǎn)品，中國各個廠家沒有采用統(tǒng)一的技術(shù)標準，也沒有出臺維護標準。在測定蓄電池品質(zhì)的時候，無論是內(nèi)容還是流程都非常復雜，當其投入使用之后，檢測其特性存在一定的風險。如果UPS系統(tǒng)處于運行狀態(tài)的時候電池產(chǎn)生故障問題，會導致嚴重的后果。為了保證其安全持續(xù)供電，就要在日常的工作中做好技術(shù)維護，使其更好地發(fā)揮功能。