浅谈转播台UPS电池的使用与维护

浙江省淳安广播转播台 方长富

浅谈转播台UPS电池的使用与维护

浙江省淳安广播转播台 方长富

本文以淳安转播台在线式UPS备份电源为例，简要介绍了UPS电池的供电原理，总结日常的使用和维护经验，供大家学习借鉴。

UPS电池；供电；维护保养

一、前言

随着媒体竞争全面升级提速，为广播提供安全可靠的运行环境越来越受到业内人士的重视。为降低台外停播率，2010年，淳安转播台在浙江省中波发射管理中心的指导下，顺利实施了UPS备份电源改造专项工程。据有关资料统计，UPS设备年均故障率为2%，对于转播台来说，2%的故障率就意味着100%的事故。因为一旦外电中断，而UPS设备又不能及时提供电能，广播信号无法正常发射，将给安全播出带来极大的威胁。因此，正确使用和维护好UPS，是我们技术工作者需要认真学习和解决的问题。

二、UPS电池的基本原理

1.电池充电

在UPS实际使用中，电池充电分为初充电，浮充电，均衡充电等几种。初充电是指新电池的首次充电，目的在于使电池在装配过程中被氧化的极板活性物质还原，增加活性物质含量，提高电池的放电性能；而浮充电情况下，电池组与电源并联连接到负载上，当交流电源正常时，它将交流电整流为直流电后，一方面给蓄电池充电，一方面直流电逆变转换为交流电为负载供电。当交流电源中断时，蓄电池的直流电立即逆变转换为交流电给负载供电，以保证供电的连续性；电池在使用的过程中，往往会产生比重、容量、电压等不均衡现象，导致电池组输出电压过低，输出电量过小，为此，对电池组进行过充电，使电池组中的每个单电池都处于充足电状态，这一充电过程称为均衡充电(简称均充）。例如当电池组浮充电压偏低或电池放电后或电池组容量不足时，需要对电池组进行均充，合适的均充电压和均充频率是保证电池长寿命的基础。如果电池深放电后，不管是采用浮充电压还是采用均充电压，均应注意限流，防止充电电流过大损坏电池造成事故。

2.电池的容量

(1)容量概念

蓄电池在一定条件下所能给出的电量称为蓄电池的容量，通常以符号C表示，C=放电电流(A)×放电时间(H)，单位为安培小时，简称安时(AH)。在实际使用中，我们尤为关注的是电池的额定容量和实际容量。所谓额定容量是指按照国际或国家及相关部门颁布的标准，保证电池在一定条件下应该放出的最低限度的容量；而实际容量是指电池在一定条件下实际能输出的容量。据我台UPS实际运行情况得知，实际容量往往大于额定容量。

(2)电池容量的选择与供电时间的计算

在选配UPS电源时，如何选择合适的UPS容量是我们首要考虑的问题，若选择不当，通常会出现以下两种情况，一是容量过小，即所谓小马拉大车，很可能会造成设备的损坏；另一种情况是容量过大，造成资金的浪费。因此，正确地选择UPS容量对转播台安全播出工作来说有十分重要的意义。

通常情况下，UPS容量选择应考虑实际负载情况，根据公式P=∑Pi/f

即实际所有负载的总和∑Pi，再除以功率因数f，f=0.6-0.8，可得到实际负载容量P。以我台为例，共有两个频率的节目要保证安全播出，即浙江之声(1134KHZ)和中国之声(540KHZ)，那么同时要使用两台标称功率1KW的发射机，收讯系统和自动化监控系统也要保证长时间不间断运行，再加上一些周边设备，实际使用负载估算为5KW，根据上述公式可得实际负载容量为7KW，所以我台选定的UPS型号为PAL-10KL33，容量为10KVA/8KW，电池型号为DP12-150，即容量为150AH。在这里要说明下“W”和“VA”的区别，1千瓦以内的小容量UPS一般都用“W”表示容量，容量在1KVA～500KVA的UPS都用VA而不是W来表示容量，W=VA×功率因数，功率因数在0～1之间。

UPS电池最大放电电流以及供电时间的计算要依据以下公式：

最大放电电流(I)=UPS电源的标称输出功率(VA)×功率因数/电池临界放电电压×电池数量×UPS逆变器的效率(0.88-0.94)

至于电池的供电时间，主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电终止电压等因素影响。一般计算UPS电池满载供电时间，可以按以下经验公式进行估算：

满载供电时间(H)=12V×电池数量×电池容量(AH)/负载容量(W)

以我台UPS电池为例：

最大放电电流(I)=10000VA×功率因数0.8/(效率0.9×临界放电电压10.5×电池数量32)=26.5A

满载供电时间：

三、UPS电池的安装和使用

1.安装和接线

施工质量的好坏决定着日后的维护成本。UPS设备到台后，我台技术人员认真配合厂家完成了UPS主机和电池的安装工作：一是对安装过程中所需的配件及时到市场进行购置，制作合适的底盘垫架，对安装过程中所需的工具进行绝缘处理，例如用绝缘胶带包裹。二是按照事先定制好的工作方案，先进行电池之间的连接，再将电池组与主机相连，最后将UPS与负载相连。为保证电池的散热效果，电池左右间距为20mm-30mm。三是合理布局，由于我台UPS机房空间较小，对UPS主机和电池所安装的位置进行调整，电源线沿地下线槽引入机房负载，提升美观程度。四是在电池安装完毕后，对电池组的总电压测试无误后，最终加市电，设备安全运行。淳安台电池连线如图1所示。

图1 淳安台电池连线

表1 淳安台UPS维护保养放电登记表

2.安装中的注意事项

UPS电池的安装使用中应注意几方面。一是创造可靠的运行环境。安装位置应选择避开热源、阳光直射和易产生火花的地方，要配置必要的通风、照明设施、除湿和灭火装置，保证空气流通和环境干燥，从而降低隐患发生的危险；二是设计合理的施工方案。首先，要考虑安放电池的地面承载能力，聘请专业人员进行测量评估，切勿草草了事，凭以往经验判断，采取必要措施消除安全隐患。其次，采用槽钢材料作为支架垫，不仅保证电池上下的良好通风，而且有利于日后的安装、维护、巡检时多方位检查电池运行状况。然后，电池连接线要尽可能取短，以防产生过多压降，安装连接前，认真做好绝缘措施，先用细丝钢刷将极柱端子刷至出现金属光泽，并保持连接处的清洁。最后，电池跟外接设备连接之前，使设备处于断开状态，并再次检查电池的连接极性和总电压是否正确，然后再将电池组的正极连接设备的正极，电池组的负极连接设备的负极，并紧固好连接线；三是养成良好的检查习惯。48-72小时内，我们对电池做了首次运行检查，即逐只检查电池运行状况(包括浮充、均充电压、电流等)，尤其是检查电池的底部是否有渗液现象。我们将环境温度严格控制在15-25℃内，严格避免电池过充电及过放电的情况发生，以获得较长的使用寿命。

四、UPS电池的维护保养

电池作为UPS电源重要配件，其维护工作的好坏直接影响着UPS的正常使用。电池的日常维护工作包括电池的储存和放电等，这里主要讨论我台UPS电池维护在容量存储和放电方面的工作经验。

1.影响电池可靠性的因素

电池温度影响电池的可靠性。温度对电池的自然老化过程有很大的影响，据有关实验数据表明，温度每上升5摄氏度，电池寿命就下降10%，并且在线式和后备在线混合式UPS比其他种类的UPS运行时发热量要大，由于我台采用在线式UPS，所以我们严格控制电池的环境温度。我台在电池柜后侧放置温度计，配电房配备空调，安排专人负责UPS系统设备的卫生清理和环境温度的监测，根据温度计示数的变化，将环境温度做相应的调整，保证电池运行在15-25摄氏度范围内。电池充电器影响电池可靠性。电池充电器是UPS非常重要的一部分，对电池的寿命有很大的影响。电池充电状态比单纯存储状态的寿命长的多，因为电池充电能延缓电池的自然老化过程，所以，我台的UPS电池会长时间保持充电。

2.影响电池能量存储的因素

充满电的电池如果放置没有使用，会因为电池内部的自放电而损失一部分能量，虽然随着电池制作工艺的改善，这种现象得到一定的抑制，但是在存储环境温度过高，存储时间较长的情况下，这种损失就会很大(如图2所示)。

图2 保存时间(月)温度越高电池自放电能量越大

根据图表可知，电池的储藏时间越长，可供实际利用的容量越小。储藏的温度越高，容量降低得越快。为此，我台的UPS放置在清洁，通风良好，温度在15-25摄氏度的条件下，由于特殊原因没有使用时，会在3-6个月内进行补充电，以利于电池的使用和延长寿命，并在遇到紧急断电时保证安全播出。

3.电池的日常维护

为保证电池的使用寿命尽可能的延长，电池的日常维护也是不容忽视的。下面就淳安台UPS电池的日常维护方法和大家交流：一是定期检查电池的状态。保持电池柜、支架的清洁，定期清洗连接条和连接螺丝处的氧化物，并涂以黄油，紧固松动的螺丝，保持电池连接良好，防止大电流放电时产生打火和过大的压降，目测电池表面是否有变形或者膨胀漏液现象，检测电池的正负极是否被氧化；二是每2-3个月检查一次电池绝缘。每周检查电池的总电压，每月测量单节电池的电压，对“落后”电池进行补充充电；三是每天观察UPS房内的环境温度，尽量保持环境温度在15-25℃之间；四是由于UPS运行使用以来，外电停电次数较少，我台技术人员会定期人为切断市电，检查机器逆变功能，即让电池逆变放电一次，并测量相应的放电参数，制作维护保养放电登记表供分析使用(见表1)。

五、结束语

随着广电技术的迅猛发展，科技创新日新月异，UPS已日渐应用于各行各业，电池作为UPS系统的重要组成部分，它的使用与维护已经成为广大用户首要考虑的问题。淳安台UPS系统经过两年多的运行，技术指标正常准确，运行状态稳定可靠，保障了人身安全、设备安全和安全播出。安全播出是一场没有终点的赛跑，我们只有从思想上高度重视，不断积累工作经验，努力提高检修和维护水平，才能使UPS发挥更大的作用，及时把党和国家的声音传进千家万户。