USV- und stationäre Batteriewartung: Prüfung und Austausch ist die disziplinierte Praxis, die stationären Blei-Säure-Zellen, die unterbrechungsfreie Stromversorgungen (USV), Schaltanlagen-Auslösekreise und Steuerungen unterstützen, zu inspizieren, zu testen und rechtzeitig zu ersetzen, damit die Batterie beim Ausfall des Netzstroms tatsächlich die angegebene Backup-Leistung liefert. Eine Batterie, die jahrelang still im Float-Betrieb verbleibt, kann beim tatsächlichen Bedarf versagen, und nur strukturierte Prüfungen legen diese verborgene Schwäche offen, bevor sie relevant wird.
Zwei Chemien dominieren den stationären Backup-Bereich. Geöffnete (überschwemmte) Blei-Säure-Zellen haben zugängliches Elektrolyt, erlauben die Messung des spezifischen Gewichts und geben beim Laden Wasserstoff und Sauerstoff ab.
Ventilgesteuerte Blei-Säure-Zellen (VRLA) sind verschlossen und mit einem Druckentlastungsventil ausgestattet und rekombinieren die meisten Gase intern, sodass das Elektrolyt nicht kontrolliert werden kann und man sich auf indirekte Messungen verlassen muss. Da VRLA-Zellen wärmer laufen und ihren Zustand verbergen, besteht ein reales Risiko eines thermischen Durchgehens, das bei überschwemmten Zellen weit weniger auftritt.
Die beiden Familien werden durch separate Normen geregelt: IEEE 450 für offene Zellen und IEEE 1188 für VRLA. IEEE 1106 deckt offene Nickel-Cadmium-Zellen ab.
Blei-Säure-Zellen haben einen Nennwert von 2,0 V pro Zelle. Stationäre Stränge werden im Float-Ladezustand gehalten, typischerweise etwa 2,25 bis 2,27 V pro Zelle bei 25 °C, temperaturkompensiert. Für den stationären Betrieb werden überschwemmte Zellen üblicherweise auf eine spezifische Dichte nahe 1,215 gefüllt.
Große Spannungsdifferenzen zwischen Zellen, niedrige Einzelzellspannungen oder eine Zelle, die deutlich heißer läuft als ihre Nachbarn, deuten alle auf einen sich entwickelnden Fehler hin. Messen Sie die Temperatur der Referenzzelle und die Gesamtspannung des Strangs monatlich und protokollieren Sie vollständige Zellmesswerte gemäß dem untenstehenden Zeitplan.
Impedanz- oder Leitfähigkeitstests sind der schnellste Weg, eine schwache Zelle zu finden, ohne den Strang zu entladen. Das Messgerät injiziert oder misst ein Wechselstromsignal und gibt den Innenwiderstand an. Eine einzelne Messung ist wenig aussagekräftig; der Wert ist als Trend gegenüber dem eigenen Ausgangswert der Zelle und im Vergleich zu Schwesterezellen zu bewerten.
Ein Anstieg von etwa 20 Prozent oder mehr gegenüber dem Ausgangswert markiert eine verdächtige Zelle für eine genauere Untersuchung oder einen gezielten Kapazitätstest. Ohmsche Messungen erkennen früh Austrocknung, Gitterkorrosion und Dichtungsfehler, ersetzen jedoch keinen Kapazitätstest, da eine Zelle akzeptable Impedanzwerte zeigen kann und dennoch die Nenn-Amperestunden nicht liefert.
Ein Kapazitätstest ist der einzige echte Nachweis gespeicherter Energie. Der Strang wird bei einem definierten Konstantstrom oder konstanter Leistung bis zu einer festgelegten Endspannung entladen, üblicherweise 1,75 V pro Zelle für Blei-Säure bei der relevanten Entladerate, und die gelieferte Kapazität wird mit der Nennkapazität verglichen.
Nach IEEE 450 und IEEE 1188 gilt eine Batterie als am Lebensende, wenn die gemessene Kapazität unter 80 Prozent der Nennkapazität liegt, weil die Degradation jenseits dieses Punktes stark beschleunigt.
Führen Sie bei der Installation einen Abnahmetest durch, innerhalb der ersten zwei Jahre einen Leistungstest und dann periodisch, wobei auf jährliche Tests umgestellt wird, sobald die Kapazität unter 90 Prozent fällt oder zwischen Tests um mehr als 10 Prozent abnimmt. Lastbankprüfungen (Load-Bank) der USV selbst bestätigen, dass Umschaltung und Batterie unter realer Last zusammenwirken.
Lockere oder korrodierte Zellverbindungen erhöhen den Widerstand, erzeugen Wärme und können die Strangspannung unter Last abfallen lassen. Messen Sie den Widerstand der Verbindungen während der jährlichen Inspektion und vergleichen Sie ihn mit dem Ausgangswert. Ziehen Sie Klemmen mit dem vom Hersteller angegebenen Drehmoment nach, niemals raten, und verwenden Sie einen kalibrierten Drehmomentschlüssel.
Halten Sie die Deckel sauber und trocken, tragen Sie anwendungsgeprüfte No-Oxid-Verbindungen dort auf, wo es vorgeschrieben ist, und prüfen Sie, dass die Flammensperrenlüftungen bei überschwemmten Zellen frei sind. Schlechte Gleichstromverbindungen wirken sich direkt auf die Zuverlässigkeit des Schaltanlagenwartungs -Programms aus, da Aus- und Einschaltspulen von dieser Batterie abhängen.
Das Laden überschwemmter Zellen setzt zudem Wasserstoff frei, der bei etwa 4 Vol.-% in Luft brennbar ist, daher wird die Belüftung so dimensioniert, dass die Konzentration deutlich unter dieser Grenze bleibt, üblicherweise unter 1 %, was 25 % der unteren Zündgrenze entspricht.
VRLA-Räume benötigen ebenfalls Belüftung, da ein Ventil unter Missbrauch oder bei thermischem Durchgehen Wasserstoff freisetzen kann. Behandeln Sie die Gleichstromschiene als Energiegefahr: Ein kurzgeschlossener stationärer Strang liefert enorme Fehlerströme, daher gehört Batteriewartung in dieselbe Arc-Flash- und Gleichstromsicherheitsdisziplin wie an anderen Stellen.
Überprüfen Sie DC-Schutz und -Koordination parallel zur Prüfung von Leistungsschaltern , damit Batterie, zugehöriger Schalter und Last als ein System validiert werden.
| Prüfung oder Kontrolle | Typisches Intervall | Was es aufdeckt |
|---|---|---|
| Gesamt-Float-Spannung und Umgebungstemperatur | Monatlich | Abdriften der Ladegeräte-Einstellung, Raumverhältnisse |
| Referenzzellenspannung, Temperatur, spezifische Dichte (überschwemmt) | Monatlich | Früher Trend an einer repräsentativen Zelle |
| Alle Einzelzellspannungen | Vierteljährlich | Spannungsstreuung zwischen Zellen, schwache oder sich umkehrende Zellen |
| Interne Impedanz oder Leitfähigkeit | Vierteljährlich (VRLA), periodisch (überschwemmte Zellen) | Austrocknung, Korrosion, Dichtungsfehler |
| Widerstand der Zellverbindungen | Jährlich | Lose oder korrodierte Verbindungen, heiße Anschlüsse |
| Kapazitäts- oder Leistungsentladetest | Nach Norm, dann jährlich nahe dem Lebensende | Tatsächlich gelieferte Kapazität im Vergleich zur Nennkapazität |
Ersetzen Sie den Strang, wenn die Kapazität unter 80 Prozent der Nennkapazität fällt, wenn mehrere Zellen steigende Impedanz und niedrige Spannung zeigen, wenn ein VRLA-Gehäuse sich wölbt oder eine Zelle dauerhaft heiß läuft, oder wenn das Alter die Auslegungslebensdauer bei der beobachteten Betriebstemperatur überschreitet.
Mischen Sie keine neuen und gealterten Zellen in einem Strang, da die schwächste Zelle die Leistung bestimmt. Das Planen dieser wiederkehrenden Inspektionen, ohmschen Trends und Kapazitätstests als CMMS-Arbeitsaufträge hält den gesamten Batteriebestand prüfungsfähig. Teams, die dies in Fabrico verwalten, können Messwerte trendbasiert auswerten und den Austausch vor einem Ausfall auslösen.
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Nein. Impedanz- und Leitfähigkeitstests filtern schnell und kostengünstig nach schwachen Zellen, aber eine Zelle kann eine ohmsche Prüfung bestehen und dennoch die Nenn-Amperestunden nicht liefern. Ein Entladungskapazitätstest bleibt der einzige definitive Nachweis gespeicherter Energie.
IEEE 450 und IEEE 1188 betrachten 80 Prozent der Nennkapazität als Lebensende. Unterhalb dieses Punktes nimmt die Kapazität schnell ab, daher sollte ein Strang mit weniger als 80 Prozent zur Erneuerung eingeplant werden, statt ihn weiter zu schonen.
VRLA-Zellen sind verschlossen und rekombinieren Gase intern, was Wärme erzeugt. Werden Lade-Spannung und Temperatur nicht kontrolliert, können Strom und Wärme sich gegenseitig verstärken, bis das Gehäuse schmilzt oder ventiliert. Überschwemmte Zellen geben Wärme über ihr flüssiges Elektrolyt und offene Belüftungen ab und sind daher weitaus weniger anfällig dafür.
Wasserstoff ist in Luft bei etwa 4 Vol.-% brennbar. Die Belüftung ist so ausgelegt, die Konzentration deutlich darunter zu halten, üblicherweise unter 1 %, sodass entstehendes Ladegas lange vor Erreichen des brennbaren Bereichs verdünnt wird.
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