德国银杉阀控式铅酸蓄电池的放电测试与维护策略

很多的阀控铅酸蓄电池作为高压直流输电（HVDC）、不间断电源（UPS）及直流屏等设备的后备电源在数据中心运用。蓄电池的健康状况关于事务供电的可靠性至关重要。现在选用蓄电池的在线监测、定时放电测验相结合的办法来查看其健康状况。现行的放电测验首要包括实践负载浅放电、核对性放电和深度放电三种，就蓄电池的放电测验和保护战略打开论说。     随着数字技能在社会各范畴全面持续的发展，逐渐开始了万物互联时代，而数据中心是数字技能发展的根底设施。在数据中心的电力体系确保中，UPS、HVDC等电源设备对数据中心机房电力体系的不间断运行起到核心作用。UPS、HVDC等电源体系的蓄电池组部分，往常为后备浮充电状况，只有在市电呈现反常时才对外输出能量。而处于浮充电状况下的蓄电池的健康状况很难评价，在整组蓄电池中或许存在落后的或不良的蓄电池单体。一旦发生停电事件，因“问题蓄电池单体”的存在，将导致整个蓄电池组无法供给足够的电能，使IT服务器存在宕机的危险。现在数据中心很多运用阀控铅酸蓄电池，本文针对蓄电池放电测验及保护战略打开论说，供相关技能人员参考。 一、放电测验   1. 蓄电池放电测验的意图     蓄电池自身的质量（如资料、结构和工艺的缺陷）及运用不当等问题导致一些蓄电池前期失效的现象时有发生。为了检验蓄电池组的可备用时刻及实践容量，确保体系的正常运行，依据电源体系的相关保护要求，需求定时或按需适时对蓄电池组进行放电测验，尽早发现单个失效的或挨近失效的蓄电池单体并予以替换，确保后备电池的有用性，或许对整组电池的预期寿命进行状况评价。     一起，蓄电池在长期浮充电的情况下，放电测验可激活蓄电池活性物质。   2. 实践负载浅放电     该办法应用于很多数据中心内阀控铅酸蓄电池的惯例保护。运用后端实践负载使蓄电池放电15min。这种测验办法源自于规划规范中关于不间断电源电池最少备用时刻的技能要求，A级数据中心运用柴油发电机作为后备电源时，备用时刻不少于15min。     这种测验办法的优点是针对大型数据中心等运用很多蓄电池的场景，保护工作量小，人力保护成本低。缺点是机房内多数机架负载率在运行初期或后期长时刻处于较低水平，后端负载比规划满负载小很多，实践放电测验时，蓄电池放电电流很小，无法有用评价蓄电池的健康状况。   3. 核对性放电     为了有用评价蓄电池健康状况，现在数据中心逐渐开展核对性放电测验。运用后端实践负载，使蓄电池放出额外容量的30%。与实践负载浅放电相比，该办法的放电时刻较长，需求经过负载功率、蓄电池厂商的恒功率放电数据表等估算放电时刻。     首要核算每台UPS、HVDC实践负载下单格电池的放电功率，在该品牌类型的电池恒功率放电数据表上查找挨近的单节电池的功率。选用近似折算法核算放电时长。实践测验放电时刻按照核算放电时刻的30%来履行。如果后端负载过小导致对应放电时刻过长，或许表上无对应数据可循，通常有两种处理办法：结尾增加假负载测验箱或放电时长大于1h的，均按1h履行，即 Pd=Pf/ηknm        (1) 式中，Pd为当时负载下蓄电池单格放电功率；Pf为当时UPS或HVDC的实践负载；n为该电源配置的蓄电池组数；m为每组蓄电池的节数；k为单节蓄电池的内部格数，即12V畜电池k=6、2V蓄电池k=1；η为逆变功率。     以某UPS为例，配置蓄电池参数500kV·A，3组40节12V，150A·h。当时负载为57.6kW，逆变功率系数为0.94，单格功率为85.14W，电池厂家对照表上挨近的单节电池的功率为84.2W，对应时刻3h。所以按30%核算放电时刻，放电时长为53.4min。   4. 深度放电     深度放电又称为容量实验，现在首要用于前期运行中呈现批次产品反常或蓄电池挨近运用年限（蓄电池一般4年左右进行老化状况评价）。运用后端实践负载或运用测验仪器顺便假负载，单组电池接入放电测验专用设备，蓄电池放出额外容量的80%。现在无论是直流屏、HVDC或UPS设备的放电仪器均支撑在线式测验，提高测验安全。     现有HVDC电源的放电测验仪器可完成蓄电池组全在线放电和充电实验，达到蓄电池深度放电实验意图的一起，将蓄电池放电实验的危险性降到最低。并且蓄电池检测仪器将电池的电能直接给实践负载供电，无热能发生，达到节能作用。放电测验接线示意图如图1所示。 图1 HVDC在线放电测验示意图     测验按照1h率额外容量（C1=0.55C10）放电，放电电流I1=5.5I10，测验时刻为48min。以某HVDC蓄电池组为例，该蓄电池组参数为单节电池电压2V，标称容量300A·h，单体节数120节。测验参数为预放电流165A，小时率1h，预放容量132A·h，组端电压下限210V，单体下限1.75V，预放时刻48min。     UPS电源设备的蓄电池组在线放电，通常每次抽取该UPS多组电池中的一组，接入测验仪器回路。整组蓄电池经过测验仪器内部的假负载放电。与HVDC电源测验相同的是，被测电池组经过内置假负载进行放电的一起保持与电源体系的实时在线连接状况，最大限度确保后备供电安全。与HVDC电源测验不同的是，电池的能量经过假负载耗费，测验过程中发生较大热量，在电池间测验时需求布置轴流风机、风管等将热量引到室外的公共区域。放电测验接线示意图如图2所示。 图2 UPS在线放电测验示意图 二、保护战略   1. 测验战略     根据蓄电池运用年限、前史故障数据、质保期（合同质保期5年）等综合因素制定保护战略。 1）运用4年以内，且没有前史批次问题记载的蓄电池。履行核对性放电，每半年度一次或半年度履行在线15min放电、年度核对性放电两种保护办法。 2）运用4年内，有前史批次问题记载的蓄电池，履行1）中战略的一起，相关类型批次的蓄电池组，按5%的抽查份额取样进行深度放电测验。 3）运用4年以上，且没有前史批次问题的蓄电池，考虑阀控铅酸蓄电池的实践运用寿命，履行1）中战略的一起，按5%～10%的抽查份额取样进行深度放电测验。   2. 蓄电池的在线监测     阀控铅酸蓄电池须配置在线监测设备，监测数据需包括单节电池的温度、内阻和电压，并将数据送至BMS体系；BMS中设置的阈值与运维技能标准要求共同。依据故障案例得出的经历，阀控铅酸蓄电池必须配置在线监测设备。     2021年，某制作企业对应急电源（EPS）做蓄电池放电测验，测验时发现有多颗落后蓄电池（12V电池，放电时有10多节电池电压都降到了2V），因缺乏备件，未及时替换。保护人员判断立刻均充或许存在危险，第二天白天开启均充模式（24h）。第三天上午，保护人员赴现场查看，发现其中一组蓄电池，1～36节均呈现显着高温，最高温度超越100℃，且电池上空呈现白色酸雾。查看发现电池的安全阀正在冒气体。整个事故的直接原因是，在呈现多颗落后蓄电池的情况下，未及时替换，带病充电。另外，该蓄电池组未配置电池监控设备，不能前期发现蓄电池温度反常，给蓄电池反常处置带来危险。     2021年，某前期建设项意图弱电用UPS配套蓄电池，蓄电池选用某类型阀控铅酸蓄电池，运用年限约6年，没有配置蓄电池在线监控设备。在专项设备查看中发现该组蓄电池壳体温度整组均反常，最高约50℃，蓄电池壳体有显着的鼓包现象。 结束语     阀控铅酸蓄电池作为备电安全的根底，其全生命周期的保护管理关于供电可靠性至关重要。近年测验联合蓄电池生产厂商的研究院，产学协作，专业评价蓄电池健康状况，科学合理推进蓄电池的老化替换工作，发生经济、社会效益。