Baterai UPS Mengambang, Menyamakan, dan Isi Ulang Cepat: Kapan Menggunakan Setiap Mode

Bank baterai UPS baru-baru ini dinilai untuk penggantian setelah hanya tiga tahun masa pakai.

Kecurigaan pertama adalah kualitas baterai. Namun riwayat pengisian daya menunjukkan kemungkinan penyebab lain: UPS telah dikonfigurasi untuk sering melakukan pengisian daya penyamaan pada tegangan yang ditinggikan.

Untuk baterai VRLA yang terutama digunakan untuk layanan siaga, pengisian daya tegangan tinggi berulang kali dapat meningkatkan pengeluaran gas, kehilangan air, dan suhu baterai jika melebihi profil pengisian daya yang direkomendasikan oleh produsen baterai.

Masa pakai baterai bergantung pada lebih dari sekadar baterai itu sendiri. Pengaturan pengisi daya, suhu, dan waktu yang tersedia untuk isi ulang semuanya penting.

Pengisian daya mengambang, pengisian daya penyamaan atau penguatan, dan isi ulang cepat melayani tujuan yang berbeda. Mereka tidak boleh diperlakukan sebagai mode pengisian daya yang dapat dipertukarkan.

Poin-poin penting

• Pengisian daya mengambang adalah mode siaga normal untuk sebagian besar sistem baterai UPS VRLA.

• Pengisian daya penyamaan atau penguatan hanya boleh digunakan ketika produsen baterai mengizinkannya.

• Isi ulang cepat dibatasi oleh arus pengisian daya yang diizinkan oleh baterai dan kapasitas pengisi daya UPS.

• Kapasitas baterai, arus pengisi daya, dan waktu isi ulang yang tersedia harus dievaluasi bersama.

• Parameter pengisian daya harus selalu didasarkan pada data teknis untuk model baterai tertentu.

Pengisian daya mengambang adalah mode siaga UPS normal

Untuk sebagian besar bank baterai VRLA yang terhubung ke UPS online, pengisian daya mengambang adalah kondisi operasi normal.

Ketika daya utilitas tersedia, pengisi daya UPS menjaga baterai pada tegangan konstan yang terkontrol. Saat baterai mendekati pengisian penuh, arus pengisian daya turun ke tingkat rendah dan baterai tetap siap untuk pemadaman berikutnya.

Untuk banyak baterai VRLA stasioner, tegangan mengambang yang direkomendasikan pada sekitar 25°C adalah sekitar:

2,25–2,30 V per sel

Untuk baterai 12 V dengan enam sel, ini kira-kira sesuai dengan:

13,5–13,8 V per baterai

Ini adalah kisaran tipikal, bukan pengaturan yang harus diterapkan pada setiap baterai.

Desain AGM, GEL, TPPL, dan VRLA lainnya mungkin memiliki persyaratan pengisian daya yang berbeda. Tegangan mengambang yang benar harus selalu berasal dari dokumentasi teknis untuk model baterai tertentu.

Kesalahan tegangan mengambang kecil menjadi penting seiring waktu

Baterai UPS dapat tetap mengambang selama bertahun-tahun, sehingga bahkan kesalahan pengisian daya kecil pun dapat memiliki efek jangka panjang.

Jika tegangan mengambang terlalu rendah, baterai mungkin tetap terisi sebagian. Pengisian daya yang kurang terus-menerus dapat berkontribusi pada sulfasi dan pengurangan kapasitas yang tersedia.

Jika tegangan mengambang terlalu tinggi, baterai tetap dalam pengisian daya berlebih yang berkelanjutan. Ini dapat meningkatkan pembentukan gas, kehilangan air, korosi kisi, dan suhu operasi.

UPS mungkin tidak menunjukkan alarm segera sementara masa pakai baterai secara bertahap berkurang.

Untuk layanan siaga jangka panjang, tegangan mengambang yang akurat lebih penting daripada pengisian daya yang agresif.

Kompensasi suhu harus diperiksa

Tegangan pengisian daya timbal-asam berubah dengan suhu.

Saat suhu baterai naik, tegangan pengisian daya yang direkomendasikan biasanya menurun. Pada suhu yang lebih rendah, tegangan yang sedikit lebih tinggi mungkin diperlukan.

Banyak baterai VRLA stasioner menggunakan nilai kompensasi suhu negatif beberapa milivolt per derajat Celsius per sel, tetapi koefisien yang tepat tergantung pada desain baterai.

Jika UPS mendukung pengisian daya yang dikompensasi suhu, periksa bahwa:

• sensor suhu baterai terpasang dengan benar;

• kompensasi suhu diaktifkan jika diperlukan;

• suhu referensi sesuai dengan instruksi produsen baterai.

Bank baterai yang beroperasi terus menerus pada 30°C tidak boleh secara otomatis menggunakan tegangan pengisian daya yang sama persis dengan yang beroperasi pada 20°C atau 25°C.

Pengisian daya penyamaan bukanlah perawatan rutin untuk setiap baterai VRLA

Penyamaan sering dikaitkan dengan baterai timbal-asam, tetapi istilah tersebut bisa menyesatkan dalam aplikasi UPS.

Baterai timbal-asam ventilasi tradisional mungkin menggunakan penyamaan berkala untuk mengurangi perbedaan dalam keadaan pengisian daya antar sel.

Baterai VRLA membutuhkan lebih banyak kehati-hatian.

Tergantung pada produsennya, tahap pengisian daya tegangan lebih tinggi sementara mungkin dijelaskan sebagai:

• pengisian daya penyamaan;

• pengisian daya penguatan;

• pengisian daya pemulihan;

• pengisian daya komisioning.

Istilah-istilah ini tidak selalu dapat dipertukarkan.

Beberapa produsen VRLA menyediakan prosedur penyamaan khusus. Yang lain membatasi penggunaannya atau menentukan metode pengisian daya penguatan yang berbeda.

Kehadiran opsi Pengisian Daya Penyamaan di menu UPS tidak berarti itu harus berjalan setiap bulan secara otomatis.

Manual baterai harus memutuskan itu.

Kapan tegangan isi ulang yang lebih tinggi bisa tepat?

Satu situasi adalah setelah pengosongan yang signifikan.

Baterai yang kosong harus diisi ulang sesegera mungkin. Beberapa produsen baterai mengizinkan tegangan pengisian daya atau arus pengisian daya yang lebih tinggi sementara untuk mengurangi waktu pemulihan.

Poin pentingnya adalah ini bersifat sementara.

Setelah kondisi isi ulang yang diperlukan tercapai, pengisi daya harus kembali ke tingkat pengisian daya siaga normal yang ditentukan oleh produsen baterai.

Situasi lain adalah isi ulang yang tidak lengkap berulang kali.

Ini umum terjadi di lokasi dengan pasokan utilitas yang tidak stabil.

Siklus operasi mungkin terlihat seperti ini:

Pemadaman → pengosongan baterai → utilitas kembali → isi ulang parsial → pemadaman lain

Jika pemadaman berikutnya terjadi sebelum baterai pulih, waktu cadangan yang tersedia akan lebih pendek.

Ketika ini terjadi berulang kali, bank baterai mungkin menghabiskan sebagian besar masa pakainya di bawah keadaan pengisian penuh.

Sebelum meningkatkan tegangan pengisian daya, periksa desain sistem terlebih dahulu.

Kapasitas baterai saja tidak menentukan waktu isi ulang

Ini adalah salah satu poin yang paling terlewatkan dalam penentuan ukuran baterai UPS.

Bank baterai yang lebih besar menyediakan lebih banyak energi tersimpan, tetapi juga membutuhkan lebih banyak waktu atau lebih banyak arus pengisian daya untuk pulih setelah pengosongan.

Tiga faktor perlu dipertimbangkan bersama:

Kapasitas baterai + kapasitas pengisi daya + jendela isi ulang yang tersedia

Pertimbangkan contoh sederhana.

Jika baterai 100 Ah mengizinkan arus isi ulang maksimum 0,2C, arus yang sesuai adalah:

100 Ah × 0,2 = 20 A

Tetapi jika pengisi daya UPS hanya dapat memasok 10 A, bank baterai tidak akan mengisi ulang pada 20 A.

Pengisi daya menjadi faktor pembatas.

Ini sangat penting ketika bank baterai eksternal besar ditambahkan untuk memperpanjang waktu cadangan UPS.

Menambahkan lebih banyak baterai meningkatkan waktu berjalan, tetapi tidak secara otomatis meningkatkan kapasitas pengisian daya.

Oleh karena itu, sistem yang dirancang untuk beberapa jam cadangan mungkin memerlukan pengisi daya berkapasitas lebih tinggi atau modul pengisian daya tambahan jika pemulihan cepat diperlukan.

Untuk menentukan ukuran bank baterai sebelum memeriksa waktu isi ulang, lihat Panduan penentuan ukuran runtime baterai UPS.

Pemadaman yang sering membuat waktu isi ulang menjadi bagian dari desain UPS

Di lokasi dengan jaringan yang tidak stabil, kemampuan isi ulang harus dipertimbangkan selama pemilihan UPS, bukan setelah pemasangan.

Misalkan bank baterai dirancang untuk waktu cadangan yang lama, tetapi lokasi tersebut mengalami beberapa pemadaman per hari.

Setelah pengosongan pertama, UPS mungkin hanya memiliki beberapa jam untuk mengisi ulang sebelum gangguan berikutnya.

Jika pengisi daya tidak dapat memulihkan kapasitas yang cukup selama periode tersebut, setiap pemadaman berikutnya dimulai dengan energi tersimpan yang lebih sedikit.

Oleh karena itu, bank baterai mungkin berukuran tepat untuk waktu berjalan tetapi tidak cocok dengan lingkungan operasi yang sebenarnya.

Untuk lokasi dengan pemadaman yang sering, periksa:

• kedalaman pengosongan yang diharapkan;

• jumlah pemadaman per hari;

• kapasitas baterai;

• arus pengisi daya UPS;

• waktu isi ulang yang tersedia;

• jadwal operasi generator, jika berlaku.

Ini seringkali lebih berguna daripada sekadar meningkatkan kapasitas Ah baterai.

Untuk informasi lebih lanjut tentang kapasitas UPS, waktu berjalan, dan konfigurasi baterai, lihat Panduan penentuan ukuran UPS.

Penyamaan tidak dapat memperbaiki baterai yang rusak

Jika satu baterai dalam string seri menunjukkan tegangan abnormal, menerapkan tegangan pengisian daya yang lebih tinggi ke seluruh string seharusnya bukan respons pertama.

Periksa kondisi baterai terlebih dahulu.

Pengukuran yang berguna meliputi:

• tegangan baterai individual;

• resistansi internal atau konduktansi;

• resistansi koneksi;

• suhu baterai;

• kapasitas pengosongan;

• pembengkakan, kebocoran, atau korosi yang terlihat.

Baterai dengan kehilangan kapasitas yang signifikan, kerusakan internal, kekeringan berlebihan, atau pemanasan abnormal biasanya tidak dapat dipulihkan hanya dengan meningkatkan tegangan pengisian daya.

Penyamaan adalah prosedur pengisian daya, bukan metode perbaikan.

Untuk informasi lebih lanjut tentang pengkabelan dan pemantauan string baterai, lihat Titik tengah baterai UPS: apa fungsinya, kapan Anda membutuhkannya, dan cara menghubungkannya.

Mengapa pengisian daya berlebihan menjadi perhatian dengan baterai VRLA

Baterai VRLA dirancang untuk menggabungkan kembali sebagian besar gas yang dihasilkan selama pengisian daya normal.

Kemampuan rekombinasi itu memiliki batas.

Tegangan pengisian daya, arus pengisian daya, atau suhu yang berlebihan dapat meningkatkan pembentukan gas lebih cepat daripada yang dapat digabungkan kembali oleh baterai.

Tekanan internal kemudian naik dan katup pelepas tekanan mungkin beroperasi.

Setelah kelembaban hilang dari baterai VRLA tertutup, biasanya tidak dapat dipulihkan dengan cara yang sama seperti elektrolit dapat diservis pada baterai ventilasi konvensional.

Oleh karena itu, pengisian daya berlebih berulang kali dapat mempercepat kekeringan dan kehilangan kapasitas permanen.

Jika baterai menunjukkan:

• pembengkakan casing;

• suhu tidak biasa;

• kebocoran atau korosi;

• noda di sekitar area katup;

• tegangan abnormal yang persisten;

selidiki penyebabnya sebelum mengubah pengaturan pengisian daya.

Isi ulang cepat terutama tentang arus pengisian daya yang tersedia

Untuk baterai UPS timbal-asam, isi ulang cepat biasanya merupakan istilah yang lebih berguna daripada pengisian daya cepat.

Waktu isi ulang terutama bergantung pada:

1. kapasitas pengisi daya UPS;

2. arus pengisian daya maksimum yang diizinkan oleh baterai;

3. kedalaman pengosongan sebelumnya;

4. suhu baterai;

5. profil pengisian daya yang ditentukan oleh produsen.

Tidak ada satu tingkat C maksimum tunggal yang berlaku untuk setiap baterai VRLA.

Beberapa model baterai mengizinkan arus isi ulang awal yang relatif tinggi, sementara yang lain menggunakan batas yang lebih rendah.

Inilah sebabnya mengapa pernyataan seperti:

Semua baterai UPS harus diisi pada 0,1C.

atau:

0,25C selalu maksimum.

terlalu luas.

Gunakan lembar data untuk model baterai yang tepat.

Jangan abaikan pengisi daya UPS saat menambahkan baterai eksternal

Poin ini sangat penting ketika UPS standar terhubung ke bank baterai eksternal yang jauh lebih besar.

Perhitungan baterai mungkin menunjukkan bahwa waktu cadangan yang diperlukan dapat dicapai, tetapi pertanyaan lain tetap ada:

Berapa lama UPS akan membutuhkan waktu untuk mengisi ulang baterai setelah pengosongan?

Jika jawabannya adalah 10, 15, atau bahkan 20 jam, itu mungkin dapat diterima di lokasi dengan pasokan utilitas yang stabil.

Itu mungkin tidak dapat diterima di lokasi di mana pemadaman lain kemungkinan terjadi dalam beberapa jam.

Oleh karena itu, untuk proyek UPS waktu berjalan yang lama, kapasitas pengisi daya harus diperiksa bersama dengan:

• peringkat kVA/kW UPS;

• tegangan baterai DC;

• kapasitas baterai Ah;

• waktu cadangan yang diperlukan;

Panjang kabel baterai dan ukuran konduktor juga harus diperiksa, terutama ketika kabinet baterai eksternal dipasang beberapa meter dari UPS.

Untuk panjang kabel, penurunan tegangan, dan penempatan kabinet baterai, lihat Seberapa jauh UPS harus dari kabinet baterai?.

Baterai lithium menggunakan strategi pengisian daya yang berbeda

Sistem baterai lithium tidak boleh mewarisi terminologi timbal-asam seperti pengisian daya mengambang dan penyamaan.

Baterai lithium industri biasanya mengikuti profil pengisian daya yang ditentukan oleh produsen baterai dan dikontrol oleh sistem manajemen baterai.

BMS biasanya memantau:

• tegangan sel;

• suhu baterai;

• arus pengisian daya;

• keadaan pengisian daya;

• ketidakseimbangan sel;

• tegangan berlebih;

• suhu berlebih.

Untuk sistem baterai UPS lithium, pertanyaan pentingnya adalah:

• Apakah pengisi daya UPS kompatibel dengan baterai?

• Apakah komunikasi antara UPS dan BMS berfungsi dengan benar?

• Apakah tegangan dan arus pengisian daya berada dalam batas produsen baterai?

Parameter pengisian daya tidak boleh ditingkatkan secara manual melebihi batas yang ditentukan oleh produsen baterai atau BMS.

Mengambang vs penyamaan vs isi ulang cepat

Sebelum mengubah pengaturan pengisian daya baterai UPS

Sebelum mengubah parameter mengambang, penguatan, atau isi ulang, periksa:

• model dan teknologi baterai yang tepat;

• tegangan mengambang yang ditentukan produsen;

• tegangan penguatan atau penyamaan yang diizinkan;

• arus pengisian daya maksimum;

• persyaratan kompensasi suhu;

• kapasitas pengisi daya UPS;

• kapasitas bank baterai Ah;

• frekuensi pemadaman yang diharapkan;

• waktu isi ulang yang tersedia;

• suhu baterai;

• tegangan baterai individual.

Jangan menyesuaikan satu parameter secara terpisah.

Tegangan pengisian daya yang lebih tinggi dapat mengurangi waktu isi ulang, tetapi juga dapat meningkatkan tekanan pada baterai.

Bank baterai yang lebih besar dapat memberikan cadangan yang lebih lama, tetapi juga mungkin membutuhkan waktu lebih lama untuk mengisi ulang.

Strategi pengisian daya harus sesuai dengan baterai, pengisi daya UPS, dan kondisi lokasi aktual.

Tiga aturan praktis

Gunakan lembar data baterai untuk tegangan mengambang.

Jangan meningkatkan tegangan mengambang hanya karena pengaturan yang lebih tinggi tampaknya mengisi baterai lebih lengkap.

Jangan jadwalkan penyamaan secara otomatis kecuali produsen baterai merekomendasikannya.

Fungsi penyamaan di menu UPS tidak berarti setiap baterai VRLA memerlukan penyamaan berkala.

Ketika waktu isi ulang penting, periksa pengisi daya sama teliti dengan kapasitas baterai.

Bank baterai besar yang terhubung ke pengisi daya yang kurang berukuran mungkin memberikan waktu cadangan yang sangat baik setelah terisi penuh tetapi pemulihan yang buruk di antara pemadaman.

Baterai UPS menghabiskan sebagian besar masa pakainya terhubung ke pengisi daya daripada memasok beban.

Itu membuat tegangan pengisian daya, kompensasi suhu, arus pengisian daya, dan waktu isi ulang menjadi bagian dari masa pakai baterai—bukan hanya pengaturan komisioning.

Memilih baterai yang tepat hanyalah langkah pertama.

Mengisinya dengan benar sama pentingnya.

Catatan teknis

Tegangan pengisian daya, arus pengisian daya, kompensasi suhu, pengaturan penyamaan atau penguatan, dan batas isi ulang bervariasi berdasarkan desain baterai dan konfigurasi pengisi daya UPS.

Selalu ikuti dokumentasi teknis terbaru yang disediakan oleh produsen baterai dan produsen UPS. Nilai yang dibahas dalam artikel ini adalah referensi teknik umum dan tidak boleh menggantikan instruksi pengisian daya spesifik model.

Standar internasional dan referensi teknis

Standar internasional berikut relevan dengan sistem baterai UPS stasioner:

• Seri IEC 60896 — Baterai timbal-asam tertutup katup stasioner.

• IEC 60896-2 — Persyaratan keselamatan untuk baterai sekunder stasioner dan instalasi baterai.

• IEEE 1188 — Pemeliharaan, pengujian, dan penggantian baterai VRLA stasioner.

• IEC 62619 — Persyaratan keselamatan untuk sel dan baterai lithium sekunder industri.

Standar-standar ini memberikan panduan teknis dan keselamatan umum. Parameter pengisian daya aktual harus selalu dikonfirmasi terhadap dokumentasi produsen baterai dan UPS saat ini.

Perlu bantuan menentukan ukuran sistem baterai UPS?

Kapasitas baterai Ah hanyalah salah satu bagian dari desain baterai UPS.

Untuk proyek yang membutuhkan waktu cadangan yang lama, siklus pengosongan yang sering, atau pemulihan cepat setelah pemadaman, kapasitas pengisi daya dan waktu isi ulang harus dievaluasi bersama dengan bank baterai.

TAFENG dapat membantu mengkonfigurasi sistem UPS dan baterai untuk peralatan medis, beban industri, pusat data, dan lokasi dengan daya utilitas yang tidak stabil.

Jelajahi rentang UPS Frekuensi Rendah dan UPS Frekuensi Tinggi kami untuk sistem dengan konfigurasi baterai eksternal dan persyaratan cadangan spesifik proyek.