【摘要】通過對石油行業UPS應急電源運行和故障情況分析，得出UPS應急電源運行狀態穩定性，主要受蓄電池維護情況的影響。保證蓄電池運行環境、活性激發、充放電深度以及對蓄電池狀態進行跟蹤性檢測等條件，對提高UPS運行穩定性至關重要。
【關鍵詞】UPS電源 蓄電池 故障 保養
目前在中國石油冀東油田公司油氣集輸公司共有UPS電源17臺，共包含12V鉛酸蓄電池548塊，投用時間從2004年12月到2010年6月不等，為控制系統提供應急狀態下的電源供應。UPS電源的工作穩定性，直接影響到控制系統的運行，進而影響到正常生產。近兩年UPS電源故障頻發，并且有逐步擴大趨勢，如：老爺廟聯合站蓄電池起火、管道分公司首站蓄電池起鼓更換、南高遷管線UPS電源蓄電池失效，沒有出現故障的蓄電池也普遍存在容量下降的情況。由于人們普遍認為UPS為免維護設備，出現問題更換即可，所以在分析故障原因時，往往習慣于將故障原因歸結于UPS電源本身。例如：UPS選型是否合適、蓄電池質量較差、UPS的工作穩定性不足。而很少在UPS電源的維護方面去查找原因。例如：UPS電源運行環境條件是否合適、是否對蓄電池定期進行了充放電操作來保持電池活性、是否對蓄電池劣化程度及趨勢進行判斷、是否對劣化蓄電池進行了更換，而這些方面往往是非常重要的，因此，我們從UPS電源維護方面分析故障原因和應采取的合理措施。
1 UPS應急電源工作原理簡介
如圖1所示：
（1）當電網電壓工作正常時，直接通過逆變開關、AC—DC變換器、DC—AC變換器、輸出開關給負載進行供電，同時給儲能電池進行供電。
（2）當突發停電時，UPS電源開始工作，由蓄電池組通過輸出開關、DC—AC變換器，給負載提供電源。
（3）當由于生產需要，負載嚴重過載時，由電網電壓經旁路開關、整流器、輸出開關直接給負載供電。
從原理圖可以看出UPS電源由兩大部分組成，即蓄電池和機柜，由于運行過程中，主要是蓄電池故障影響UPS穩定，所以主要從蓄電池運行方面去分析故障原因。
2 運行過程的影響因素分析
根據蓄電池所出現的故障，如：蓄電池鼓包變形、泄露、容量下降較快，判斷蓄電池故障主要受以下幾方面因素影響。
注明：以下所提具體數據只是普遍意義上的數據，具體到個體會有略微差異。2.1 環境條件的影響
蓄電池工作的理想溫度為25℃，最好在環境溫度范圍為25±10℃的工作場所，環境溫度對蓄電池的影響較大，環境溫度變化對蓄電池內阻、充電電壓、放電容量、自放電率、電解質粘度、運行都有重要影響，環境溫度過高，會使電池過充電產生氣體，環境溫度過低，蓄電池內阻增大，其中因硫酸溶液粘度變大，則會使電池充電不足，這都會影響蓄電池的使用壽命。
2.2 長期浮充對蓄電池的影響
UPS電源在運行過程中，長期處于浮充狀態，大量放電機會較少，這將導致蓄電池活性較低，容量下降，嚴重時會造成電池鼓脹、變形、漏液甚至破裂而引發短路，甚至引發火災，這些現象可以從外觀、蓄電池電壓、蓄電池內阻上進行判斷，如果發現上述情況應立即更換電池。
2.3 放電深度影響
蓄電池放電深度對電池運行壽命的影響很大，深度放電會造成電池內阻增大，導致充電能力下降，放電深度越深，其循環次數越少，會對蓄電池造成不可回復的損壞，因此運行時應避免深度放電，以12V蓄電池為例，正常備用時電壓一般保持在13.2—13.8V之間，要求放電后的電壓盡量保持在11.5V以上。
2.4 蓄電池失效影響
蓄電池在使用過程中，即便正常保養，活性也會逐漸變低，內阻不斷增大，最終導致蓄電池失效不可用，需要進行更換，非常的不經濟。
3 應采取的措施
針對以上所得出的影響因素，有針對性的制定了維護措施。
3.1 降低環境條件影響
為了保證蓄電池25±10℃的環境溫度范圍，可以采取夏季蓄電池柜及門窗打開通風，或采取空調制冷等方式來降低環境溫度。冬季環境溫度較低情況下，可以采取空調制熱、加裝暖氣等方式來提高環境溫度。3.2 保持蓄電池活性措施
為了避免長期浮充對蓄電池的影響，需要進行人為放電，放電要求每三個月進行一次，放電方式分為①斷開市電，利用已有負載進行放電②采取外加恒功率負載放電兩種方式進行，兩種放電方式優劣對比見下表1：
通過以上兩種方式對比，綜合考慮優缺點，我們采取兩種方式交替方式，即每三個月采用一種，兩種方式交替使用，這樣既可以保證蓄電池得到有效保養，又可以測試控制系統是否完好，同時也降低了控制系統意外停機的幾率。
3.3 防止放電深度過大措施
在市電停電，UPS電源工作情況下，要密切關注UPS的電量，在不影響控制系統正常運行的情況下，盡量減少用電負荷，以保持更長時間的電量供應，在放電過程中應及時記錄單體電池電壓，避免電池組中的任何蓄電池出現過放電，同時要盡快恢復市電。
在人為放電保養蓄電池時，要記錄放電時的單體電池電壓，電壓以不低于11.5V為宜，下降到這個數值時停止放電。
3.4 蓄電池失效修復措施。
對于失效蓄電池可采用脈沖修復儀進行修復，采用高壓脈沖小電流等方式，用10到20小時的時間，擊碎附著在極片上的硫酸鹽晶體。此方法可以在一定程度上修復蓄電池，延長蓄電池使用壽命。
4 蓄電池檢測方法介紹
在有效保證UPS電源正確保養同時，對蓄電池進行跟蹤性檢測，及時掌握蓄電池工作狀態也是必不可少的，常用的蓄電池檢測方法分為電池內阻檢測法和電壓檢測法兩種，這兩種檢測方法均無需停止UPS系統就可進行，具有操作簡單，檢測過程不影響UPS系統正常運行優點。
4.1 電池內阻檢測法
蓄電池狀態的重要標志之一就是它的內阻，無論是蓄電池即將失效，容量不足，或是充放電不當，都是首先從它的內阻變化中體現出來，因此可以通過測量蓄電池內阻，對其工作狀態進行評估。當電池內阻升至初始值的1.5—2倍左右時，則認為蓄電池已經劣化。此檢測過程需要使用專業蓄電池測試儀對蓄電池內阻進行測量。可以通過經常性的檢測，了解蓄電池劣化程度及趨勢。
4.2 電壓檢測法
電壓檢測法是最常用的一種檢測蓄電池工作狀態的方法，具有操作簡單優點，只需用萬用表連接蓄電池兩端，對電壓值進行測取部分UPS自身帶有電壓顯示功能。蓄電池狀態良好時，一般檢測電壓在13.2—13.8V之間，當蓄電池工作狀態下降時，檢測電壓也同時會下降，當蓄電池檢測電壓低于11.5V時，則認為蓄電池已經劣化。需要進行更換。
5 結束語
在UPS電源管理方面，不僅要在使用過程中，進行合理的維護，而且要密切注意蓄電池的動態變化，在實際工作中要注意以下幾方面問題：
（1）要經常性的對蓄電池進行檢測，得出經驗性的數據，及時判斷蓄電池的工作狀態。
（2）要盡量為蓄電池創造良好的運行環境，蓄電池應盡可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方，并要避免受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。
（3）要定期對UPS電源進行充放電操作，以便保持蓄電池的活性。
（4）要盡量避免深度放電情況發生，以保證蓄電池使用壽命。
（5）蓄電池出現劣化，需要更換時，不能把不同容量、不同廠家、不同性能的電池聯在一起，否則會影響整組蓄電池的性能，同時也影響電池組的壽命。
UPS應急電源的管理不僅需要專業化的檢測手段，更需要在管理過程中不斷積累經驗，提高管理水平，此項工作開展成熟后，可以有效提高UPS電源運行穩定性，在油田內部具有很好的推廣借鑒價值。
參考文獻
[1] 徐國家.UPS電源維修手冊[M].電子工業出版社
[2] 李立偉，鄒積巖.蓄電池電阻測量裝置的研究[M].北方工業出版社
[3] 張廣明.數據中心UPS供電系統的設計和應用[M].人民郵電出版社
[4] 陳紅雨，熊正林.先進鉛酸蓄電池制造工藝[M].化學工業出版社
作者簡介
李永，男，1979.5，江蘇徐州人，本科，助理工程師；
葉江，男，1982.12，四川人，本科，助理工程