石油行业UPS 电源故障原因分析与维护措施

石油行业UPS 电源故障原因分析与维护措施
【摘要】通过对石油行业UPS应急电源运行和故障情况分析，得出UPS应急电源运行状态稳定性，主要受蓄电池维护情况的影响。

保证蓄电池运行环境、活性激发、充放电深度以及对蓄电池状态进行跟踪性检测等条件，对提高UPS 运行稳定性至关重要。

【关键词】UPS电源蓄电池故障保养
目前在中国石油冀东油田公司油气集输公司共有UPS电源17台，共包含12V铅酸蓄电池548块，投用时间从2004年12月到2010年6月不等，为控制系统提供应急状态下的电源供应。

UPS电源的工作稳定性，直接影响到控制系统的运行，进而影响到正常生产。

近两年UPS电源故障频发，并且有逐步扩大趋势，如：老爷庙联合站蓄电池起火、管道分公司首站蓄电池起鼓更换、南高迁管线UPS电源蓄电池失效，没有出现故障的蓄电池也普遍存在容量下降的情况。

由于人们普遍认为UPS为免维护设备，出现问题更换即可，所以在分析故障原因时，往往习惯于将故障原因归结于UPS电源本身。

例如：UPS选型是否合适、蓄电池质量较差、UPS的工作稳定性不足。

而很少在UPS电源的维护方面去查找原因。

例如：UPS电源运行环境条件是否合适、是否对蓄电池定期进行了充放电操作来保持电池活性、是否对蓄电池劣化程度及趋势进行判断、是否对劣化蓄电池进行了更换，而这些方面往往是非常重要的，因此，我们从UPS电源维护方面分析故障原因和应采取的合理措施。

1 UPS应急电源工作原理简介
如图1所示：
（1）当电网电压工作正常时，直接通过逆变开关、AC—DC变换器、DC—AC 变换器、输出开关给负载进行供电，同时给储能电池进行供电。

（2）当突发停电时，UPS电源开始工作，由蓄电池组通过输出开关、DC—AC 变换器，给负载提供电源。

（3）当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经旁路开关、整流器、输出开关直接给负载供电。

从原理图可以看出UPS电源由两大部分组成，即蓄电池和机柜，由于运行过程中，主要是蓄电池故障影响UPS稳定，所以主要从蓄电池运行方面去分析故障原因。

2 运行过程的影响因素分析
根据蓄电池所出现的故障，如：蓄电池鼓包变形、泄露、容量下降较快，判
断蓄电池故障主要受以下几方面因素影响。

注明：以下所提具体数据只是普遍意义上的数据，具体到个体会有略微差异。

2.1 环境条件的影响
蓄电池工作的理想温度为25℃，最好在环境温度范围为25±10℃的工作场所，环境温度对蓄电池的影响较大，环境温度变化对蓄电池内阻、充电电压、放电容量、自放电率、电解质粘度、运行都有重要影响，环境温度过高，会使电池过充电产生气体，环境温度过低，蓄电池内阻增大，其中因硫酸溶液粘度变大，则会使电池充电不足，这都会影响蓄电池的使用寿命。

2.2 长期浮充对蓄电池的影响
UPS电源在运行过程中，长期处于浮充状态，大量放电机会较少，这将导致蓄电池活性较低，容量下降，严重时会造成电池鼓胀、变形、漏液甚至破裂而引发短路，甚至引发火灾，这些现象可以从外观、蓄电池电压、蓄电池内阻上进行判断，如果发现上述情况应立即更换电池。

2.3 放电深度影响
蓄电池放电深度对电池运行寿命的影响很大，深度放电会造成电池内阻增大，导致充电能力下降，放电深度越深，其循环次数越少，会对蓄电池造成不可回复的损坏，因此运行时应避免深度放电，以12V蓄电池为例，正常备用时电压一般保持在13.2—13.8V之间，要求放电后的电压尽量保持在11.5V以上。

2.4 蓄电池失效影响
蓄电池在使用过程中，即便正常保养，活性也会逐渐变低，内阻不断增大，最终导致蓄电池失效不可用，需要进行更换，非常的不经济。

3 应采取的措施
针对以上所得出的影响因素，有针对性的制定了维护措施。

3.1 降低环境条件影响
为了保证蓄电池25±10℃的环境温度范围，可以采取夏季蓄电池柜及门窗打开通风，或采取空调制冷等方式来降低环境温度。

冬季环境温度较低情况下，可以采取空调制热、加装暖气等方式来提高环境温度。

3.2 保持蓄电池活性措施
为了避免长期浮充对蓄电池的影响，需要进行人为放电，放电要求每三个月进行一次，放电方式分为①断开市电，利用已有负载进行放电②采取外加恒功率负载放电两种方式进行，两种放电方式优劣对比见下表1：
通过以上两种方式对比，综合考虑优缺点，我们采取两种方式交替方式，即每三个月采用一种，两种方式交替使用，这样既可以保证蓄电池得到有效保养，又可以测试控制系统是否完好，同时也降低了控制系统意外停机的几率。

3.3 防止放电深度过大措施
在市电停电，UPS电源工作情况下，要密切关注UPS的电量，在不影响控制系统正常运行的情况下，尽量减少用电负荷，以保持更长时间的电量供应，在放电过程中应及时记录单体电池电压，避免电池组中的任何蓄电池出现过放电，同时要尽快恢复市电。

在人为放电保养蓄电池时，要记录放电时的单体电池电压，电压以不低于11.5V为宜，下降到这个数值时停止放电。

3.4 蓄电池失效修复措施。

对于失效蓄电池可采用脉冲修复仪进行修复，采用高压脉冲小电流等方式，用10到20小时的时间，击碎附着在极片上的硫酸盐晶体。

此方法可以在一定程度上修复蓄电池，延长蓄电池使用寿命。

4 蓄电池检测方法介绍
在有效保证UPS电源正确保养同时，对蓄电池进行跟踪性检测，及时掌握蓄电池工作状态也是必不可少的，常用的蓄电池检测方法分为电池内阻检测法和电压检测法两种，这两种检测方法均无需停止UPS系统就可进行，具有操作简单，检测过程不影响UPS系统正常运行优点。