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数据中心用阀控式铅酸蓄电池组维护探讨

来源:杭州高特电子设备有限公司      发帖时间:2015-05-20      浏览次数:577

随着云计算技术的快速发展,互联网、移动互联网、物联网也得到了快速发展,数据信息呈爆发性增长,中国进入了一个云计算大数据时代。随着各个行业对互联网+、移动互联网和云计算的依赖程度日益加深,尤其进入2015年,政府将互联网基础设施纳入国家战略,更是大大超出了市场的想象,数据中心作为信息化产业最重要的IT基础设施,在进入高速发展期的同时,也经历着新的巨变。大数据给数据中心带来了巨大的挑战——数据中心建设需要快速扩张,单机柜密度越来越高,能耗与成本的控制,效率的提升等问题亟待解决。

近年来数据中心积极探讨模块化设计,并应用于实践,遵循“按需供应、灵活扩展”的需求,使数据中心的使用效率尽可能提高,由于模块化数据中心具备快速部署、绿色节能、柔性扩展、智能管理的特点,在应对云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化时,对提高数据中心的运营效率,降低能耗,有效控制成本,实现快速扩容等起到了解决作用。因此在解决这些问题的基础上,数据中心的建设进入了快车道。

由于浮充特性、性价比等原因,阀控式铅酸蓄电池组大量应用于数据中心备用电源中,数据中心在建设过程中,对节能、效率、成本等方面做了充分的考虑,往往疏忽了对阀控式铅酸蓄电池组日常管理和维护的考虑,因此阀控式铅酸蓄电池组的日常管理和维护已成为数据中心电源运行维护的一个难点和隐患点。

蓄电池组是整个电源网络可靠性依赖的最后一个环节,同时也是可靠性最薄弱的环节 ,对蓄电池的监测与维护一直是电源维护管理工作的重中之重,对蓄电池的健康状态进行准确的检测、预知蓄电池的容量及可能的隐患至关重要,这不仅能起到预防事故发生、避免重大损失,还要做到真正有效的维护,使蓄电池在关键时刻起到后备电源的作用,最大限度的保证电源安全。阀控式铅酸蓄电池组由于紧装配、免维护等特点,往往是日常维护的薄弱点,而这些看不到、摸不着的维护盲点是最终导致电池失效的最根本原因,我们都知道阀控式铅酸蓄电池组的失效原因主要有以下三种:

1、失水,也有说法是板栅腐蚀,板栅的腐蚀是阀控式铅酸蓄电池失效的重要原因,电池在开路状态、浮充状态或充电状态,都存在板栅腐蚀现象。特别在过充电状态下,正极由于析氧反应,水被消耗,氢浓度增加,导致正极酸浓度增加,板栅腐蚀加速,电池长期处于过充电状态,加速极板腐蚀,容量加速降低,导致电池加速失效。电池正极板栅在遭到腐蚀的同时产生变形,使板栅尺寸线性增大,甚至于个别筋条断裂,最终导致电池损坏。  

2、负极硫酸盐化,负极硫酸盐化是电池失效模式的一个重要原因,并伴随容量的损失,铅酸蓄电池在正常工作中,负极板上PbSO4颗粒小,充电时很容易恢复为绒状铅,但有的电池由于长期处于放电状态或放电后不及时充电、充电不足、过度深放电等原因而生成了难以还原的大颗粒硫酸铅,成为硫酸盐化,导致电池内阻增加,容量加速下降,提前失效。

3、热失控,充电过程中,由于紧装配密封结构使热量不易散出,导致电池温升过高失效。
基于电池失效的原因分析,我们认为电池本身的离散性是电池早期失效的根本原因,经验告诉我们,随着电池使用时间的增加,电池性能不断劣化,电池容量不断下降,电池电压的离散性也会变得愈来愈大;同样电池的充放电曲线,电池的内阻也会发生变化,且这种变化呈离散的趋势。这种变化和趋势必然在外部得到宏观的反映,如电压、电导、充放电曲线等,作为对数据中心备用电源用蓄电池组的日常管理,迫切需要将这类动态的、连续的、相互关联的变化信息,如电压、电流、温度、运行时间、内阻等进行实时采集,并通过一定的计算方法或数学模型,对数据进行分析,得出蓄电池组的荷电状态和健康特性。

杭州高特电子设备有限公司长期跟踪和实践数据中心用阀控式铅酸蓄电池组的应用特性和性能研究,根据数据中心阀控铅酸蓄电池组应用特性需求出发,研究开发了数据中心用蓄电池组监护装置——BMM产品,该装置根据数据中心的应用特点,具备以下功能:

在线自动监测每节单体电池电压、内阻和温度、电池组组端电压/电流,单个模块监测20节或32节电池组;

实时报警功能,实现对电压、内阻、温度的超限报警;

现场报警,干节点输出闭合;

采用双线制电压测量技术,采集周期可根据电池组状态自动识别;

采用四线制内阻检测技术,采集周期可设;不同条件内阻数据的分类保存;

具有本地数据存储功能,支持数据补召;支持USB数据导出;

自动或手动实现对蓄电池进行电压均衡维护,实现对蓄电池组的在线均衡维护和活化,延缓蓄电池失效,对早期硫化和腐蚀的单体电池具有很好的救护功能,可提前解决隐患,提高电池组的性能一致性;

可根据蓄电池智能分析模型,实现SOC、SOH的实时诊断;LCD实时显示;判断蓄电池性能变化趋势;

具有智能通讯接口。

蓄电池组监护装置——BMM产品已广泛应用与运行商交换局数据中心、重要通信机房,互联网企业腾讯、阿里、百度等数据中心,金融企业、电力行业等UPS备用电源现场,产品质量稳定、功能丰富、运行效果良好,受到了用户的好评。

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