祥华电力高级机电工程师解答：蓄电池寿命和UPS电源可靠性关联分析

众所周知，UPS电源后备式时间的长短，完全取决于蓄电池容量的大小；同时，蓄电池的可靠性，影响着UPS电源供电稳定性及质量度。本期，四川祥华电力机电工程师讲解《蓄电池寿命和UPS电源可靠性关联》；从环境温度、充电器设计、电池纹波电流、电池电压等四个方面讲述蓄电池的可靠性能关联分析。

1、温度影响蓄电池可靠性

据研究表明，温度每上升摄氏5度，电池寿命就下降10%，所以UPS电源的设计应让电池保持尽可能低的温度。所有在线式和后备/在线混合式UPS电源比后备式或在线互动式UPS电源运行时发热量要大（所以前者要安装风扇），这也是后备式或在线互动式UPS电源电池更换周期相对较长的一个重要原因。

2、电池充电器设计影响电池可靠性

电池充电器是UPS电源非常重要的一部分，电池的充电条件对电池寿命有很大影响。 如果电池一直处于恒压或“浮充”型电池充电状态，则UPS电源蓄电池寿命能最大程度提高。事实上电池充电状态的寿命比单纯储存状态的寿命长得多。因为电池充电能延缓电池的自然老化过程，所以UPS电源无论运行还是停机状态都应让电池保持充电。

3、电池纹波电流影响电池可靠性

理想情况下，为了延长UPS电源电池寿命，应让电池总保持在“浮”充电或恒压充状态。这种状态下充满电的电池会吸收很小的充电器电流，它称为“浮”或“自放电”电流。尽管电池厂商如此推荐，有些UPS电源的设计（很多在线式）使电池承受一些额外的小电流，称为纹波电流。纹波电流是当电池连续地向逆变器供电时产生的，因据能量守恒原理，逆变器必须有输入直流电才能产生交流输出。这样电池形成了小充放电周期，充放电电流的频率是UPS电源输出频率（50或60Hz）的两倍。

图：四川祥华电力柏克蓄电池组

如果在线式UPS电源的电池在充电器和逆变器之间，那么电池就会有纹波电流，这是普通的“双变换”UPS电源。

如果用截止二极管、继电器、变换器或整流器把电池与逆变器隔离开，那么电池就不会有纹波电流。当然这种设计的UPS电源不总是一直“在线”，因此这种UPS电源被称为“混合后备/在线式”UPS电源。

4、电池电压影响电池可靠性

电池是单个的“原电池”组成，每一个原电池电压大约2伏，原电池串联起来就形成了电压较高的电池，一个12伏的电池由6个原电池组成，24 伏的电池由12个原电池组成等等。UPS电源的电池充电时，每个串联起来的原电池都被充电。原电池性能稍微不同就会导致有些原电池充电电压比别的原电池高，这部分电池就会提前老化。只要串联起来的某一个原电池性能下降，则整个电池的性能就将同样下降。研究表明，电池寿命和串联的原电池数量有关，电池电压越高，老化的就越快。
 

UPS电源容量一定时，设计时应尽可能让电池电压最低，这样UPS电源电池寿命就越长，对于电池电压一定时，应选择数量少电压高原电池串联的电池，不要选择数量多电压低的原电池串联的电池。有些UPS电源厂家的电池电压比较高，这是因为容量一定时，电压越高，电流就越小，就可选用较细的导线和功率较小的半导体，从而降低UPS电源成本。容量1KVA左右的UPS电源的电池电压一般为24-96V。
 

电池是UPS电源系统中最不可靠的部分，但是UPS电源设计得好坏直接影响到电池的可靠性。让电池一直保持充电状态能延长电池的寿命， 尽量避免选用电池电压高的UPS电源。有的UPS电源设计会使电池产生纹波电流，造成电池不必要的过热。大多数UPS电源使用的电池都差不多，但UPS电源设计不同会大大影响电池的寿命。

 

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