华天UPS电源系统中的蓄能技术是转移高峰电力、开发低谷用电、优化资源配置、保护生态环境的一项重要技术措施。在
我国，蓄能技术的推广应用刚刚起步，虽然推广应用的面很小，但效益明显，潜力很大。
1.光伏发电系统中蓄能技术的作用
蓄能技术特别适用于可再生能源的光伏发电系统，由于可再生能源的不稳定性，导致其不能连续运行，因此，蓄能技
术在光伏发电系统中有着非常重要的作用。在光伏发电系统中蓄能技术的作用如下：
1)负荷调节作用。能量存储装置可在电力系统的负荷低谷期充电，负荷高峰期放电。
2)负荷跟踪。超导蓄能系统、蓄电池蓄能系统和飞轮蓄能系统等通过电力电子接口，能够快速跟踪负荷的变化，从而
减轻了大型发电机跟踪负荷的需要。
3)系统稳定。蓄能装置输出的有功功率和无功功率的迅速变化，可有效地对系统中的功率和频率振荡起到阻尼作用。
4)自动发电控制。具有AGC的蓄能装置可有效地减小区域控制误差。
5)旋转动能存储。具有电力电子接口的蓄能装置可迅速地增加其电能输出，可作为电力系统中的旋转动能，减少常规
电力系统对旋转动能的需要。
6)VAR控制和功率因素校正。具有电力电子接口的蓄能装置，在快速提供有功功率的同时还可以提供迅速变化的无功功
率。
7)黑启动能力。蓄能装置可以为孤岛运行的光伏发电设备提供启动时需要的电能。
8)增加发电设备的效率以减少其维护。蓄能装置跟踪负荷的能力可使光伏发电系统运行于恒定输出功率状态，使其发
电设备运行于高效率的运行点，从而提高了总的发电效率、发电设备的维护间隔和使用寿命。
9)延缓了系统对新增输电容量的需要。在系统中适当的地区配置蓄能装置，在用电低谷期对它们充电，从而减少了输
电线路的峰值负荷容量，有效地增加了输电线路的容量
10)延缓了系统对新增发电容量的需求。当蓄能装置削平了负荷峰值后，即减少了系统对调峰机组的容量的需要。
11)提高了发电设备的有效利用率。在用电高峰期，蓄能装置输出的电力可增加系统的总容量。
2.蓄电池蓄能
由于自然资源的特性，可再生能源用于发电时其功率输出具有明显的间歇性和波动性，其变化是随机的，容易对电网
产生冲击，严重时会引发电网事故。为充分利用可再生能源并保障其供电可靠性，就要对这种难以准确预测的能量变化进
行及时的控制和抑制，蓄能装置就是用来解决这一问题。蓄电池蓄能系统由蓄电池、逆变器、控制装置、辅助设备(安全、
环境保护设备)等部分组成。
蓄电池组是离网太阳能（000591）光伏发电系统中的贮能装置，由它将太阳能电池方阵从太阳辐射能转换来的直流电
转换为化学能贮存起来，以供负载应用。由于太阳能光伏发电系统的输入能量极不稳定，所以一般需要配置蓄电池才能使
负载正常工作。太阳能电池产生的电能以化学能的形式储存蓄电池中，在负载需要供电时，蓄电池将化学能转换为电能供
应给负载。
蓄电池的特性直接影响太阳能光伏发电系统的工作效率、可靠性和价格。蓄电池容量的选择一般要遵循以下原则：首
先在能够满足负载用电的前提下，把白天太阳能电池组件产生的电能尽量存储下来，同时还要能够存储预定的连续阴雨天
时用电负载需要的电能。蓄电池容量受到末端负载需用电量，日照时间(发电时间)的影响。因此蓄电池瓦时容量和安时容
量由预定的负载需用电量和连续无日照时间决定，因此蓄电池的性能直接影响着太阳能光伏发电系统的工作特性。
综合分析各种蓄电池的特性，由于铅酸蓄电池具有良好的性价比，而且能量密度也能达到系统设计的要求，因此在这
些蓄电池之中，性价比很高的铅酸蓄电池最适合应用于光伏发电系统，铅酸蓄电池历史最悠久，应用依然十分广泛，铅酸
蓄电池于1859年由普兰特(Plante)发明，至今已有150多年历史。一百多年来，铅酸蓄电池的工艺、结构、生产、性能和应
用都在不断发展，科学技术的发展给古老的铅酸蓄电池带来蓬勃的生机。
铅酸蓄电池在近代有了重大改革，性能有了极大
UPS最基本的组成有电池充电器、电池组、逆变器三部分，有些UPS在此基础上还加上了电源滤波器和交流稳压器等组件
，进一步提高了UPS的性能和实用性。那么我们如何去进行UPS的日常维护与测试呢？
家用的UPS大多是1000W以下的短延时后备式的。此类UPS最基本的组成有电池充电器、电池组、逆变器三部分，有些
UPS在此基础上还加上了电源滤波器和交流稳压器等组件，进一步提高了UPS的性能和实用性。那么我们如何去进行UPS的日
常维护与测试呢？
一、三相变压器的基本结构
现代的电力系统都采用三相制供电，因而广泛采用三相变压器来实现电压的转换。三相变压器可以由三台同容量的单
相变压器组成，再按需要将一次绕组及二次绕组分别接成星形或三甬形联结。图2—19所示为一、二次绕组均用星形联结的
三相变压器组。三相变压器的另一种结构型式是把三个单相变压器合成一个三铁心柱的结构型式，称为三相心式变压器，
如图2—20（a）所示。由于三相绕组接入对称的三相交流电源时，三相绕组中产生的主磁通也是对称的，故三相磁通之和
等于零，即中间铁心柱的磁通为零，因此中间铁心柱可以省略，成为（b）图形式，实际中为了简化变压器铁心的剪裁及叠
装工艺，均采用将U、V、W三个铁心柱置于同一个平面上的结构型式，如图2—20（c）所示。
在三相电力变压器中，目前使用最广的是油浸式电力变压器，它主要由铁心、绕组、油箱和冷却装置、保护装置等部件组
成，其外形如图2—21所示，现简介如下：
1．铁心
铁心是三相变压器的磁路部分，与单相变压器一样，它也是由0.35mm厚的硅钢片叠压（或
卷制）而成，新型电力变压器铁心均用冷轧晶粒取向硅钢片制作，以降低其损耗。三相电力变压器铁心均采用心式结构。
图2－21 三相变压器外形
铁心柱的截面形状与变压器的容量有关，单相变压器及小型三相电力变压器采用正方形或长方形截面，如图2—22（a
）所示；在大、中型三相电力变压器中，为了充分利用绕组内圆的空间，通常采用阶梯形截面，如图2—22（b）、（c）所
示。阶梯形的级数越多，则变压器结构越紧凑，但叠装工艺越复杂。
图2－22 铁心柱截面形状
2．绕组
绕组是三相电力变压器的电路部分。一般用绝缘纸包的扁铜线或扁铝线绕成，绕组的结构形式与单相变压器一样有同心式
绕组和交叠式绕组。当前新型的绕组结构为箔式绕组电力变压器，绕组用铝箔或铜箔氧化技术和特殊工艺绕制，使变压器
整体性能得到较大的提高，我国已开始批量生产。
3．油箱和冷却装置
由于三相变压器主要用于电力系统进行电压等级的变换，因此其容量都比较大，电压也比较高，目前国产的高电压、大容
量三相电力变压器OSFPSZ—360 000／500已批量生产（容量为36万kV·A，电压为500 kV，每台变压器重量达到250 t）。
为了铁心和绕组的散热和绝缘，均将其置于绝缘的变压器油内，而油则盛放在油箱内，如图2—21所示。为了增加散热面积
，一般在油箱四周加装散热装置，老型号电力变压器采用在油箱四周加焊扁形散热油管，见图2—21。新型电力变压器以采
用片式散热器散热为多。容量大于10 000 kV·A的电力变压器，采用风吹冷却或强迫油循环冷却装置。
较多的变压器在油箱上部还安装有储油柜，它通过连接管与油箱相通。储油柜内的油面高度随变压器油的热胀冷缩而变动
。储油柜使变压器油与空气的接触面积大为减小，从而减缓了变压器油的老化速度。新型的全充油密封式电力变压器则取
消了储油柜，运行时变压器油的体积变化完全由设在侧壁的膨胀式散热器（金属波纹油箱）来补偿，变压器端盖与箱体之
间焊为一体，设备免维护，运行安全可靠，在我国以S10系列低损耗电力变压器为代表，现已开始批量生产。
1.维护工作的重要性
尽管在方案设计、采购选择、安装维护上下工夫，但还需优质的维修服务才能保证UPS系统长期运行的可靠性。用户不
仅最关心UPS系统的可靠性，而且更关心UPS系统的可用性，即系统出现故障后以最快速度修复，确保UPS系统可靠、可用性
指标高于99.99%。根据定义:
可用性=(MTBF—MTTR)/MTBF
式中MTBF一一平均无故障时间;
MTTR一一平均维修时间。
例如:日本三菱UPS仅逆变器的平均无故障时间(不含旁路开关)MTBF=45000h，三菱UPS维修中心平均维修时间MTTR=4h，
则确保此套UPS系统的可用性大于等于99.991%。
日常维护工作主要从UPS各种参数的微小变化及早发现故障征兆，迅速调整及排除，这就是用户使用质量，它主要由用
户具体使用环境质量、供电质量及使用维护人员素质等决定。
从实践经验中可知，除了UPS主机维护外，免维护蓄电池的故障是UPS供电系统可靠性的最薄弱环节。有资料统计，40%
的UPS系统故障是由于蓄电池引起的，而且是致命性故障，因此要加强对免维护蓄电池组的科学管理。
蓄电池组管理的目的是检测和控制蓄电池组健全状态并及时处理容量不足或有问题的蓄电池单元，要对免维护蓄电池
进行科学的监测和管理。管理的目的是在事故(如停电)发生前确定蓄电池组的实际运行状况，以确保停电时能发挥蓄电池
后备供电的作用。
维护人员可以在UPS系统现场，从UPS仪表或本地监控设备掌握UPS运行的各种参数;也可通过维修中心的远程监控掌握
UPS及蓄电池的运行情况，而远程监控更利于维修服务中心的专业人员做出准确而迅速的判断，并采取相应措施。
为了掌握UPS系统是否正常工作，需要了解UPS系统运行时诸多参数:如输人电压，输出电压、电流、频率，功率器件温
度，输出视在功率、有功功率、功率因数，负荷率、蓄
电池放电电流、蓄电池充电电流、蓄电池容量、可供电后备时间、故障记录(部位、时间)、
故障波形等资料，因此需要UPS具有丰富的监测软件，多功能接口界面，可对UPS系统进
行每天及每月的监测运行报告及打印记录，方便实现本地监测及远程监测。
2.华天UPS电源的日常维护
(l)清洁和检查。UPS在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空
气中的灰尘较多，机内的风机会将灰尘带人机内沉积，当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱，造成主机工作失常，并发生
不准确报警，大量灰尘还会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件
有无松动和接触不牢的情况。测量蓄电池组的电压，更换不合格的蓄电池，检查风扇运转情况及检测调节UPS的系统参数等
。要经常用软的抹布擦拭蓄电池，以保持蓄电池表面清洁。
(2)补充和浮充。经常性维护可延长UPS的使用寿命，对于长期处于只充电不放电状态的UPS(市电很稳定)，UPS中的蓄
电池就没有工作的机会，蓄电池就有可能因长时间浮充而损坏。蓄电池内的电能有可能因某种原因而耗尽或者接近耗尽。
为了补偿蓄电池能量和提高蓄电池寿命，应每两三个月人为的中断市电一次，让蓄电池放电一段时间，用以激活蓄电池。
同时UPS要进行及时的、较长时间的连续充电(通常不少于48h，可以带或者不带负载)，以避免由于蓄电池衰竭而引起故障
。相反，如果市电频繁中断或长期处于低电压状态，随着UPS使用时间的增长，总有部分蓄电池的充放电特性会逐渐变坏，
即迸入恶化状态。这种变化趋势在后备式UPS及部分在线式UPS中尤其明显。主要是因为在这种类型UPS中所用的蓄电池充电
回路是属于恒电压截止型充电电路，加之在UPS中蓄电池组长期处于放电状态。经过一段时间运行后，常发现蓄电池的内阻
增大，蓄电池组中个别蓄电池的端电压明显下降，这些是属于蓄电池的正常损耗。需利用深夜电压高时对蓄电池组充电(一
般10—12h)，以防止其深度放电。对使用不当而损坏的蓄电池，正常充电一般不能使其恢复，可利用专用的恒流充电器，
对内阻已经很高的蓄电池进行激活，以使其复活。
对长时间不用的UPS要定时进行人为的强制工作，这样不但可以活化蓄电池，还可以检验UPS是否处于正常状态，并可
以使操作人员熟悉UPS供电系统的使用。
UPS在使用中，每月要检查一次浮充电压，单个蓄电池的浮充电压低于2.2OV(相对于2V的蓄电池)时，则应对整组蓄电
池进行均衡充电。如果用户自行配置长延时蓄电池组时，外配的充电器应同时具有恒压和恒流功能，不应选用只有恒压功
能的充电器，以免影响蓄电池的使用寿命。
3.UPS系统的测试
测试UPS的目的主要是鉴定UPS的实际技术指标能否满足使用要求。UPS的测试一般包括稳态测试和动态测试两类。稳态
测试是在空载、50%额定负载以及100%额定负载条件下，测试输入、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效
率、输出电压波形、失真度及输出电压的频率等。动态测试一般是在负载突变(一般选择负载由0—100%和由l00%—0)时，
测试UPS输出电压波形的变化，以检验UPS的动态特性和反馈回路。
(1)稳态测试。在UPS进入“系统正常”状态时对波形、频率、电压和效率的测试方法如下。
1)波形检测。一般是在空载和满载状态时，观测波形是否正常，用失真度测量仪测量输出电压波形的失真度。在正常
工作条件下，接电阻负载，用失真度测量仪测量输出电压总谐波相对含量，应符合产品规定的要求，一般小于5%。
2)频率检测。一般可用示波器观测输出电压的频率和用“电源扰动分析仪”进行测量。当UPS的频率电路的振荡器不够
精确时，也有可能在市电频率不稳定时，UPS输出电压的频率也跟着变化。UPS输出频率的精度一般在与市电同步时，能达
到±0.2%。
3)输出电压。UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试:
a)当输人电压为额定电压的90%，而输出负载为100%或输入电压为额定电压的110%，输出负载为0时，其输出电压应保
持在额定值的±3%范围内。
b)当输入电压为额定电压90%或110%时，输出电压一相为空载，另外两相为100%负载时，其输出电压应保持在额定值±
3%的范围内，其相位差应保持在4°范围内。
C)当UPS逆变器的输入直流电压变化±15%，输出负载为0—100%变化时，其输出电压值应保持在额定电压值±3%范围内
。这一指标表面上与前面所述指标重复，但实际上它比前面的指标要求更高。这是因为控制系统的输入信号在大范围内变
化时，表现出明显的非线性特性，要使输出电压不超出允许范围，对电路要求就更高了。
d)效率。UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。UPS的效率主要决定于逆变器的设计。大多数UPS只
有在50%—100%负载时才有比较高的效率，当低于50%负载时，其效率就急剧下降，厂家提供的效率指标也多是在额定直流
电压，额定负载条件下的效率。
(2)动态测试。
1)突加或突减负载测试。先用“电源扰动分析仪”测量空载、稳态时的相电压与频率，然后突加负载由0至100%或突减
负载由100%至0，若UPS输出瞬变电压在一8%至10%之间，且在2Oms内恢复到稳态，则此UPS该项指标合格;若UPS输出瞬变电
压超出此范围时，就会产生较大的浪涌电流，无论对负载还是对UPS本身都是极为不利的。
2)转换特性测试。此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性。测试时
需要具有存储功能的示波器和能模拟市电变化的调压器。
3)过载测试。过载测试是衡量UPS的一项重要指标，过载测试主要是检验UPS整机的过载能力，保证即使运行中出现过
负荷现象时，UPS也能维持一定时间而不损坏设备。过载测试时必须按设备指标测试，并且要在25℃以内的室温下进行。
4)输人电压过电压、欠电压保护测试。按设备指标输人电压允许变化范围进行测试，一般UPS允许输人电压变化10%，
当输入电压超过此范围时应报警，并转换到蓄电池供电，整流器自动关闭，当输人电压恢复到额定允许范围内时，设备应
自动恢复运行，即自动转为由市电运行。在蓄电池自动投人和解除的过程中，UPS输出电源波形应无变化。
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2006年，朗尔电气推出LBE200系列蓄电池组在线均衡装置，已于2007年获得国家实用新型专利，通过在线均衡技
术与在线活化技术，能有效延长电池使用寿命两面倍以上，能在线精确监测蓄电池组内阻、容量、电压，能确保交流停电
后，蓄电池安全可靠运行.
LBE200系列蓄电池组在线均衡装置可在线均衡各单节蓄电池.
LBE200系列蓄电池组在线均衡系统能在线均衡每节电池，使他们工作在相同的电压状态，防止单体电池过充电或
欠充电而导致蓄电池组快速老化。其均衡调节功能可对单节电池进行均衡充放电，使电池组均衡，延长电池组使用寿命。
2009年4月27日，某市电业局中央变安装LBE200系列蓄电池组在线均衡装置后，对48V/200AH蓄电池组进行测量，
蓄电池组均衡度（一致性）为10.4，单体电池差异显著。这种现象，极易造成蓄电池组在整体充放电使用过程中，某单体
蓄电池过充电或过放电，导致蓄电池组性能快速下降，使用寿命大大降低。长此下去，还会造成因个别电池坏死而整组蓄
电池组断路，无法应急投入使用，导致重大运行事故发生。工作人员立即使用LBE200系列蓄电池组在线均衡装置，对蓄电
池组进行在线自动均衡后， 2009年4月30日，再次对48V/200AH蓄电池组进行测量，蓄电池组均衡度（一致性）提高到1.1
，均衡效果明显。使得每一节电池蓄电量、充电量、放电量基本一致，提高了在线运行蓄电池组的可靠性及性能，避免蓄
电池在充放电过程中出现过充电、过放电现象，有效延长了蓄电池的寿命。
联系人：（王浩）
电话：18001283863
CSB蓄电池：www.csbdianchiwang.com