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理士阀控式密封铅酸蓄电池组的容量试验
摘要：在数据中心中,阀控式密封铅酸蓄电池组作为备用电源在系统中的作用非常重要。铅酸蓄电池工作状态的稳定与否、性能好坏都与UPS系统的输出稳定性和可靠性息息相关。蓄电池组容量监测研究的意义在于提高UPS的利用率,随时监控蓄电池组的健康状态,提供高效率的电池管理,提高后备电源系统的稳定性和可靠性,同时可保障铅酸蓄电池的使用寿命、避免安全隐患及经济损失,减少人工成本。文中结合中国联通动力维护规程,介绍了单组离线式、系统在线式和单组全在线式节能容量测试等三种方法。
1 蓄电池组的容量测试方法
蓄电池组容量的测量,视情况不同可用下列三种方法进行测量。
(1)离线式测量法
在采用离线式测量法进行蓄电池的容量试验时,应按下述步骤进行:
①将充满电后的蓄电池组脱离供电系统静置1～24h,在环境温度为25±5℃的条件下开始放电;
②放电开始前应测量蓄电池的端电压,放电期间应测记蓄电池的放电电流、时间及环境温度,放电电流波动不得超过规定值的1%;
③放电期间应测量蓄电池的端电压及室温,测量时间间隔为:10h率放电30min、3h率放电20min、1h率放电5min。在放电末期要随时测量,以便准确地确定达到放电终止电压的时间;
④放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容量。蓄电池按10h率放电时,如果温度不是25℃时,则应将实际测量的容量按下式换算成25℃时的容量Ce:
(1)式中,t——放电时的环境温度(℃);
K——温度系数;
10h率放电时,K=0.006/℃
3h率放电时,K=0.008/℃
1h率放电时,K=0.01/℃
Cr——试验温度下的电池容量。
⑤放电结束后,要对蓄电池组充电,充入电量应是放出电量的1.2倍。
电池组离线放电原理图如图1所示。
利用离线式测量方法进行电池组容量试验时,应注意以下几个问题:
①电池组离线式容量试验,测试数据准确,电池组实际容量计算方便,便于了解电池组实际容量。但当该供电系统只剩下一组电池后备,系统备用电池供电时间明显缩短,且不清楚在线电池组是否存在质量问题;尤其使用六年以上的电池组,一旦市电中断,该电池组对通信设备放电保障风险系数增大。所以用此种方法对电池组进行容量试验时,要求柴油发电机组必须处于最佳工况状态,以确保发电机组、开关电源等设备正常运行;
②放电结束后的电池组充满电后再并入供电系统,此时与在线电池组间存在电压差,若操作不当将引起开关电源对并入的电池组进行大电流充放电,产生火花,易发生安全事故。为了解决打火花问题,必须调整开关电源输出电压,然后与充满电的电池组电压相等后进行并联浮充;
③利用离线式测量方法时,放电方式操作难度偏大,既要脱离电池组的正极电源线,又要脱离电池组的负极保险,尤其是脱离电池组负极保险时,需要特别小心并做好绝缘处理。操作不当引起负极短路,将造成系统供电中断和人身安全事故的发生。同时放电电池组通过假负载以热量形式消耗,浪费电能,增大了机房空调的制冷时间,影响机房设备运行环境,需要维护人员时刻守护,以免假负载高温引发通信供电设备故障;
④关电源直流输出电压为46.4V,使电池组直接对实际负荷进行放电至开关电源直流输出电压保护设置值。由于电池组放电电流大,应按电源维护规程考虑48V供电范围40～57V的最低供电低压门限,电池组至设备供电回路全程压降3.2V及电池单体放电最低1.8V的要求考虑。为了保证供电系统安全,所以带实际负载的放电电流和放电时间掌控较困难,对电池组容量评估不够准确,对电池性能测试存在不确定因素,尤其对使用3年以上电池组性能检测难以达到试验的预期效果。
蓄电池组容量的测量,视情况不同可用下列三种方法进行测量。
(1)离线式测量法
在采用离线式测量法进行蓄电池的容量试验时,应按下述步骤进行:
①将充满电后的蓄电池组脱离供电系统静置1～24h,在环境温度为25±5℃的条件下开始放电;
②放电开始前应测量蓄电池的端电压,放电期间应测记蓄电池的放电电流、时间及环境温度,放电电流波动不得超过规定值的1%;
③放电期间应测量蓄电池的端电压及室温,测量时间间隔为:10h率放电30min、3h率放电20min、1h率放电5min。在放电末期要随时测量,以便准确地确定达到放电终止电压的时间;
④放电电流乘以放电时间即为蓄电池组的容量。蓄电池按10h率放电时,如果温度不是25℃时,则应将实际测量的容量按下式换算成25℃时的容量Ce:
(1)式中,t——放电时的环境温度(℃);
K——温度系数;
10h率放电时,K=0.006/℃
3h率放电时,K=0.008/℃
1h率放电时,K=0.01/℃
Cr——试验温度下的电池容量。
⑤放电结束后,要对蓄电池组充电,充入电量应是放出电量的1.2倍。
电池组离线放电原理图如图1所示。
利用离线式测量方法进行电池组容量试验时,应注意以下几个问题:
①电池组离线式容量试验,测试数据准确,电池组实际容量计算方便,便于了解电池组实际容量。但当该供电系统只剩下一组电池后备,系统备用电池供电时间明显缩短,且不清楚在线电池组是否存在质量问题;尤其使用六年以上的电池组,一旦市电中断,该电池组对通信设备放电保障风险系数增大。所以用此种方法对电池组进行容量试验时,要求柴油发电机组必须处于最佳工况状态,以确保发电机组、开关电源等设备正常运行;
②放电结束后的电池组充满电后再并入供电系统,此时与在线电池组间存在电压差,若操作不当将引起开关电源对并入的电池组进行大电流充放电,产生火花,易发生安全事故。为了解决打火花问题,必须调整开关电源输出电压,然后与充满电的电池组电压相等后进行并联浮充;
③利用离线式测量方法时,放电方式操作难度偏大,既要脱离电池组的正极电源线,又要脱离电池组的负极保险,尤其是脱离电池组负极保险时,需要特别小心并做好绝缘处理。操作不当引起负极短路,将造成系统供电中断和人身安全事故的发生。同时放电电池组通过假负载以热量形式消耗,浪费电能,增大了机房空调的制冷时间,影响机房设备运行环境,需要维护人员时刻守护,以免假负载高温引发通信供电设备故障;
④关电源直流输出电压为46.4V,使电池组直接对实际负荷进行放电至开关电源直流输出电压保护设置值。由于电池组放电电流大,应按电源维护规程考虑48V供电范围40～57V的最低供电低压门限,电池组至设备供电回路全程压降3.2V及电池单体放电最低1.8V的要求考虑。为了保证供电系统安全,所以带实际负载的放电电流和放电时间掌控较困难,对电池组容量评估不够准确,对电池性能测试存在不确定因素,尤其对使用3年以上电池组性能检测难以达到试验的预期效果。