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作者: guangyuguanwang 来源: 发布时间:2018-07-05
光宇鉛酸蓄電池在線監測供電系統的應用
目前對于光宇蓄電池的維護工作普遍存在維護工作不到位;流程複雜、針對性差;維護手段匮乏等問題。蓄電池系統已經成爲電源系統中最不可靠的部分。在重大的電源事故中,由于電源自身故障引發的事故占10%、開關切換故障引發事故占20%,而其余70%的事故都是與蓄電池故障相關的(見圖1)。有效地監控和科學地維護對于提高蓄電池組穩定性至關重要。發現和解決蓄電池系統中的隱患、提高蓄電池組的安全性是目前蓄電池維護工作的重點。也是提高數據中心供電系統可用性的有效手段之一。
光宇鉛酸蓄電池在線監測供電系統的應用
  1閥控鉛酸蓄電池維護測試方法
  (1)傳統的蓄電池維護方法
  國際電工學會鉛酸蓄電池檢測和維護規範IEEE1188-1996中對于蓄電池維護規定,對于鉛酸蓄電池的維護應做到以下4點:
  ①實時、准確的單體蓄電池電壓、電池組電流和環境溫度的監控;
  ②每月1~2次的單體蓄電池內阻測試並跟蹤蓄電池內阻變化趨勢;
  ③每年2次的核對性放電;
  ④對現場使用時間超過2年的蓄電池,應做到每3個月進行一次核對性放電。
  該標准在提高了蓄電池系統的穩定可靠性的同時,也大大提高了對于蓄電池日常維護的要求,很難在我們的日常維護中得到充分的執行。結合我們自身的實際情況,大部分運行維護工作采用了相對簡化的維護流程:
  ①現網電池浮充電壓、浮充電流的日常巡檢(每月1次);
  ②樞紐機房蓄電池組核對性放電試驗,放出容量的30%~40%(每年1次);
  ③基站電池全容量放電試驗(每年1次);
  ④發電機啓動電池(半年1次)。
  簡化了的維護流程在降低了蓄電池維護工作量,也提高了蓄電池組的安全隱患。即便是按照簡化後的流程執行,蓄電池的日常巡檢和定期放電仍需要大量的人力、物力才能完成。一年一次的全容量放電的測試密度仍然不能做到及時發現電池性能的劣化狀況;進一步加大放電試驗密度將使蓄電池維護所牽扯的人力、物力投入過大,缺乏可操作性;對于現網的數量龐大的蓄電池,缺乏系統性的運行性能統計、趨勢分析、預警和質量管理的支撐平台,維護管理手段落後。維護工作缺乏主動性、預防性[3]。
  (2)光宇蓄電池運行參數監控
  蓄電池運行參數包括蓄電池的單體電壓、電池組電壓、電流和環境溫度等參數。目前,對于這些參數的測量主要依靠人工定期巡檢和在線式電壓檢測儀來完成。電壓、電流和環境溫度是蓄電池的運行參數指標,也是蓄電池穩定運行的最基本的保障。惡劣的運行環境將大大縮短蓄電池的使用壽命,加大蓄電池的安全隱患。環境溫度過高,會加速蓄電池失水,造成蓄電池失效加速。在35℃時運行蓄電池的劣化將加速一倍;在55℃時,對于蓄電池浮充一個月所造成的劣化相當于在25℃時浮充一年的等級。同樣,過高的充電電壓也將大大加速蓄電池的劣化速度。當充電電壓或環境溫度過低時,蓄電池的容量飽和度很難達到100%,也直接體現爲蓄電池放電容量不足。過放電對于蓄電池的損害是非常大的。對于串聯使用的蓄電池組,由于蓄電池個體之間的差異,放電過程中不同蓄電池達到終止電壓的時間差異很大。電池組中的某些劣化蓄電池達到放電終止電壓的時間往往大大提前于其他蓄電池。以電池組電壓爲單位計算放電終止電壓,易造成蓄電池組中部分劣化蓄電池過放電甚至是深度過放電,加速蓄電池組中故障蓄電池的出現。放電過程中,當電池組中出現達到終止電壓的單體蓄電池時應停止放電,而不是以電池組電壓爲參考標准。
  但是,僅僅對于蓄電池的電壓、電流和環境溫度進行監測還無法達到有效維護蓄電池的目的。蓄電池運行環境參數監測的意義更多體現在對于蓄電池運行環境的合理性檢測,而不是蓄電池故障的排查。性能很差的蓄電池在浮充狀態時,端電壓的變化並不明顯,甚至有“浮充電壓正常但放電時出現嚴重故障”的情況[1]。而等到蓄電池放電時發現異常,往往爲時已晚。
  (3)蓄電池阻抗/電導在線監測
  蓄電池的阻抗/電導測試技術是目前國際公認的蓄電池故障快速檢測方法,也是蓄電池在線監測管理的發展方向。該技術在民用中已經得到了較好的普及,對于日韩AV電池和汽車電瓶的故障快速檢測都是基于蓄電池的阻抗/電導進行判斷的。
  在工業電源蓄電池檢測領域中,除國際電工學會IEEE1188將蓄電池阻抗測試列爲日常檢測內容外,美國的TIA-92(數據中心通用基礎設施建設規範2005年版)和我國的GB50174-2008(電子信息系統機房設計規範)也將蓄電池阻抗在線監測列爲數據中心蓄電池的重要監測指標。
  目前采用的電池內阻測試設備主要分爲在線式與離線式兩種。在線式測試系統,能自動化的、持續的監測各單體蓄電池參數,實現對于蓄電池的生命周期全過程管理。離線式測試系統(如手持式儀表),偏重于電池篩選過程,可確保電池使用前的一致性。從實現手段看,分爲直流放電法和交流注入法。
  直流放電法(專利U.S.PatentNo:5,744,962)通過對蓄電池瞬時大電流放電,並測試蓄電池端電壓跌落獲得蓄電池內阻數據。如圖2所示。
  直流放電法有以下幾個主要的缺點:需要對電池進行大電流放電;不能測量蓄電池的極化內阻即電化學內阻;與蓄電池連續放電容量相關性差。
  但是,直流放電法由于采用了瞬時大電流放電的方式,對于在實際使用中需要使用電池瞬時大電流放電的場合(如發電機啓動電池),這種方式還是具有一定使用意義的。
  交流注入法采用向蓄電池注入一定頻率的交流信號實現阻抗的測試。交流法測試原理圖如圖3所示,將一定幅度的交流電流信號注入到蓄電池中,同時捕捉蓄電池的電壓反饋。
  交流法測試的蓄電池內阻,能在很大程度上體現出蓄電池的電化學特性,其測試方式的科學性較強。同時,由于采用交流注入的方式,會對電池系統中的紋波造成一定影響。對于直流系統特別是對于紋波要求較高的場合,直接采用交流法會對光宇蓄電池質量造成一定的影響。

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