站用蓄电池应用概论
一、前言
蓄电池是系统可靠性依赖的最后环节。也是系统可靠性最薄弱的环节。很多重大事故的发生都起源于蓄电池的失效。只有重要系统才配备蓄电池后备电源系统。虽然有的蓄电池从安装到指定退出运行期限，好像没问题。实际情形可能是从未使用到该电池组放电。一旦需要蓄电池供电，而未能确认蓄电池是否能供电，那将会造成重大损失，甚至是灾难性的。所以，对蓄电池的测试、维护、保养绝对不能掉以轻心。
二、蓄电池的选择和规格
要使蓄电池系统具有较高的可靠性，首先要正确地选择蓄电池。UPS与通讯用蓄电池在设计上就存在不同；有些蓄电池具有较好的循环特性；而湿式电池的使用寿命要比VRLA电池的使用寿命长。在挑选电池时，了解各种蓄电池在工艺上和使用上的差异是非常必要的。
以下是对蓄电池间差异的大致说明：
● 湿式蓄电池的可靠性要高于VRLA电池，因此可以用在要求很高的环境中。
● 如果是出于对空间的考虑而使用VRLA电池，必须有两组以上的电池并联使用，而且应计划在3～4年(进口的5～6)间对其进行更换。
● 如果电池的循环频率较高，可考虑使用铅——锑蓄电池。
● 如果电池用于电网调峰调谷，或电动机车，其循环次数一般都在2000次以上，可考虑使用铁锂电池。
● 如果设备对输出功率要求较高，可选用内阻较小的碱性镍——镉电池。
● 如果对电池的瞬间输出功率很高(兆瓦级以上)且时间很短(10～30秒)，则可选用氢燃料电池。
蓄电池规格在IEEE Std.485中有相应的说明，用户在确定了系统的循环寿命后，便可以很容易地选定蓄电池的规格。应该注意的是，在选择适合使用蓄电池的过程中，还要考虑下面的几个因素：
1．Kt——温度修正因素，使蓄电池能在预期的最低温度环境中正常工作。
2．Kd——设计余量因素，使蓄电池可以对额外增加的负载进行补偿。
3．Ka——老化因素，使蓄电池能够满足它的使用寿命。
三、电池室的设计
电池室的布局及环境，会很大程度地影响系统可靠性和使用寿命。在设计时要考虑到以下几点：
1．温度控制
高温会缩短蓄电池的使用寿命(在92F°度环境中，蓄电池的使用寿命只能达到额定寿命的一半)。低温又会使蓄电池的容量减小(62 F°环境下，蓄电池要损失大约10%的容量)。因此，电池室的温度必须集中控制。最高与最低的温差应小于5 F°，否则会使电池单体的浮充电压不稳定。
2．维护用通道
电池室内必须留有过道，以供维护人员更换电池和进行清洁时使用。如果没有留出这个通道，所有的养护工作都无法进行。有的UPS的机柜被塞得很满确实很不应该。由于实际上已无法接触到蓄电池的极柱端子，怎样才能做到经常性的测量蓄电池内阻？ 如果想到VRLA电池会在三个月或更短时间内出现性能下降，人们就会对这种做法感到害怕了。
3．安全性
安全方面要考虑的问题包括：盛酸容器、清洁用工具和眼药水的摆放，采光效果以及方便出口。不要采用高于两层的电池架。
四、验收与储存
用户必须按照正确的程序验收和储存蓄电池，以确保安装和使用时的质量。以下是三个最重要的步骤：
1．损坏检查
在蓄电池交货后，要立即进行检查。以便用户能迅速掌握损坏或部件缺失的情况。因为如果反映问题的时间太迟，不仅会加重损失，而且向厂商或供货公司索赔也会很困难。如果湿式电池在运输过程中发生电解液流失，而裸露的极板又得不到及时覆盖，会导致这部分的极板因硫化作用而永久损坏。在完成上述检查以后，才可进行安装，完成安装后，进行充电。充满电后再浮充72个小时，然后作完整容量测试。如果通过容量测试，蓄电池验收才算完毕。验收完毕后，蓄电池必须再次充满电，浮充72个小时后，测其内阻，作为以后判别其性能的基值。如果内阻值都在平均值的 +5%，则视为阻值匹配。超过平均值5%的蓄电池最好要求供应商更换。因为内阻值相差太多的蓄电池组寿命会受到影响。
2．储存处应凉爽干燥
高温和较快的自放电率会使蓄电池的内耗增加。
3．如果必须充电
如果蓄电池的储存时间已超过六个月，用户还不对它们进行升压充电，那么多数的生产商所做的保证都将无法实现。如果蓄电池的储存在高温(92F°)环境中，这个时间将变为三个月。在现实当中，没有妥善保存蓄电池的数量多得令人惊讶。在前几年，人们建立了大量的蜂窝式通讯基站，却没有人对蓄电池可以储存多久这个问题做跟踪了解。结果，有许多的蓄电池因储存得太久而不能使用，再加上无法对已经使用的那部分电池进行测试，因此，在发生情况之前，没有人知道有关站点内的情况。
五、安装
安装也是一个重要的步骤。因为这项工作好坏，会影响电池系统运行的可靠性。多数的用户没有意识到蓄电池的安装工作，应该是由培训过的人员来完成。许多蓄电池的损坏，都是由于安装人员缺乏经验所造成的。在没有认识到这个问题的情况下，甚至连一些著名的电器安装承包商也经常会犯类似的错误。
以下是安装过程中会经常出现的一些损坏情况：
1．极柱密封发生泄露
这个问题的原因，可能是在搬运电池时提拉极柱；或者是安装电池间连接器前，单体的排列不整齐所致。由于电池被拉进安装位置，使电池间连接器处于绷紧状态，从而使极柱和密封件之间发生挤压。极柱密封发生的泄露必然会导致电池间连接器发生腐蚀。
2．外壳损坏
这是由于使用了未经认可的化学材料造成的。有些人员为了电池安装上的便利，使用了油基润滑脂。安装完毕后，再使用成份不明化合物清洗蓄电池，由于许多化合物会侵蚀壳体材料。因此，造成了蓄电池外壳破裂和电解液的泄露。
3．湿式电池的浮充电压
在搬运过程中，会有部分的电解液外溢，因此要补充一些纯水。在这种情况下，电解液的比重产生了变化，所以蓄电池的浮充电压也受到了一定的影响。
4．VRLA电池的失水
这是在使用时过度充电造成的。许多用户不知道VRLA电池与湿式电池充电特性有所不同，错误的对VRLA电池使用湿式电池的充电方式。
六、维护
蓄电池的维护要求在IEEE文件450(开口式电池)和1188(VRLA电池)中有清楚的说明，而且要由熟练人员按照标准上的要求来执行。任何严格执行IEEE标准的用户，都会有一个可靠的后备电池系统。(附录1)列出一般维护的细节和项目。
维护工作中所牵涉到的最大问题就是人员安全，尤其是UPS中的高压电池。不甚了解欧姆定律的不熟练人员，是不能从事高压蓄电池方面工作的。近几年来，人身安全已经成为节约几个美金的牺牲品。许多新安装的UPS系统使用了未经隔离变压器。这样会在电池串中每一个极柱端子上，产生一个对地的交流高压。再加上实际上已知没有更多的空间去接近极柱端子，因此UPS机柜内的安装工作是极其危险的。维护程序必须使用统一的数据测量和记录方法，以便能对蓄电池做进一步的分析，同时又可以用这些数据找出存在的问题，并且推测出应被替换的电池。
有些蓄电池的使用者出于某种考虑，将维护工作承包给一些想象上的专门公司。不幸的是，由于这方面的业务没有许可证要求，因此要挑选一个合资格的公司是很困难的。而电池维护的项目合约决不能由一个低水平的投标者获得。因此，在雇佣这些公司之前，应对他们进行调查，并了解他们经过哪种的培训，还要询问他们使用哪类设备，以及会得出什么类型的报告，最重要的是，由什么人来分析数据并确定适当的修正行动。
令我们担心的另一个问题，是那些将电池维护工作发包出去的用户。他们错误地以为承包商会负责到底。有些水平较低的公司只能采集一些数据，并且将这些数据展示给他们顾客，不能给出任何的分析和建议。我们已经认识到多年所积累的数据价值，借助于这些数据，可以在用户没有得到任何故障报告的情况下，使系统存在的问题变得明显。服务公司与用户间典型的错误沟通表现为：服务公司认为用户能够理解并解释他们的数据，而用户又以为服务公司会在有问题时通知他们。
七、维护上的差别
前面提到的IEEE标准清楚地说明了每种蓄电池的特殊要求，不过在维护上还是有一些具体的差别：
● VRLA电池比开口式蓄电池需要更多的维护。
● VRLA电池会在没有更多迹象的情况下，短时间内出现失效。
因此，每季度都要以测量内阻的形式，对VRLA电池进行整体测试。
● VRLA电池应每年做一次负载测试，湿式电池应2年进行一次。
● 开口式蓄电池需要定期加水；典型的铅——钙要每年加一次水。
● 由于电解液的比重不同，因此不同类型的蓄电池所要求的浮充电压也有差别。
八、测试
要想知道一个蓄电池系统是否能发挥作用，只有用以下几种方法对它进行测试：
1．容量测试
因为这是基于正规的理论所进行的测试，而且能确定蓄电池在寿命周期中所处的位置，所以是最理想的方法。新安装的系统必须将容量测试作为验收测试的一部分。
2．掉电测试
这种方法是用实际的负载来测试蓄电池系统。通过测试的结果，可以计算出一个客观准确的蓄电池容量。建议在测试时，尽可能地接近或满足时间要求。
注：如果一个使用VRLA电池的系统，在加载后无法保持原来的电压，应考虑对它做全面测试。VRLA电池加入负载后，出现局部“干涸”属正常现象，但是如果端子上的电压出现迅速下降，则说明“燃料”已耗尽，蓄电池已无法支持系统的正常运作。
3．测量内部欧姆电阻
就是测量蓄电池的内阻。内阻是电池状态的最佳指示器。这种测试方法虽然没有负载测试那样100%绝对，但测量内阻至少能检测出95%以上有问题的蓄电池。
在必要情况下，负载测试是确定蓄电池性能的最好办法，但是进行测试所需的费用非常昂贵。测试内阻则是一个相对合理的折中方案，根据这个方案， VRLA电池应在每个季度测量一次内阻，而湿式蓄电池至少每年测试一次内阻。此外，单纯地依靠测量电压来判断蓄电池的好坏是很不可取的。
要想使蓄电池系统达到很高的可靠性。应该从购买适用的蓄电池开始，还要确保它们能被正确的储存和安装，并且按IEEE标准中的指引来维护和测试蓄电池。配置一个永久安装的监示器，如eTocsin的蓄电池在线智能监控系统，将为系统的可靠性提供最大程度的保障。
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