阀控式密封铅酸蓄电池 阀控式密封铅酸蓄电池组的容量试验

在数据中心，阀控密封铅酸蓄电池组作为系统的备用电源，起着非常重要的作用。铅酸蓄电池的稳定性和性能与不间断电源系统的输出稳定性和可靠性密切相关。电池容量监测研究的意义在于提高不间断电源的利用率，实时在线监测电池的健康状态，提供高效的电池管理，提高备用电源系统的稳定性和可靠性，保证铅酸电池的使用寿命，避免安全隐患和经济损失，降低人工成本。

定期对阀控密封铅酸蓄电池进行容量测试，有利于掌握蓄电池的工作状况，避免隐患的长期存在，保证供电系统运行的可靠性。

根据联通的电力维护规定，电池组使用三年后必须进行容量测试，使用六年后每年测试一次，以准确监控电池组的容量，保证商用电源和电力设备出现故障时，电池组能够保证通信设备的电池寿命。

电池组容量的测试方法

根据不同的情况，可以使用以下三种方法来测量电池组的容量。

1离线测量方法

当使用离线测量方法测试电池容量时，应采取以下步骤:

一个

将充满电的电池组从电源系统上拆下，静置1 ~ 24小时，在环境温度25±5℃下开始放电；

2

放电前应测量电池端电压，放电时应测量电池的放电电流、时间和环境温度，放电电流的波动不应超过规定值的1%；

三

放电过程中，应测量电池的端电压和室温。测量时间间隔为10小时30分钟，3小时20分钟，1小时5分钟。放电结束时，应随时测量，以便准确确定达到放电终止电压的时间；

四

放电电流乘以放电时间就是电池组的容量。当电池以10h的速率放电时，如果温度不是25℃，则实际测量的容量应根据以下公式转换为25℃时的容量Ce:

注:公式中t——放电时的环境温度；

K——温度系数；

以10h速率放电时，K=0.006/℃

3h速率下，K=0.008/℃

当以1h速率放电时，K=0.01/℃

测试温度下的电池容量。

五

电池组放电后应充电，充电量应为放电量的1.2倍。

电池组离线放电示意图如图1所示。

使用离线测量方法测试电池容量时，应注意以下问题:

一个

电池组离线容量测试，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。但当供电系统只剩下一个备用电池时，系统备用电池的供电时间明显缩短，不清楚在线电池组是否存在质量问题；特别是电池组使用六年以上，一旦市电中断，保证通信设备放电的电池组风险系数会增加。因此，用这种方法测试电池组容量时，柴油发电机组必须处于最佳工作状态，以保证发电机组、开关电源等设备的正常运行；

2

放电后，电池组充满电，然后并入供电系统。此时，电池组和在线电池组之间存在电压差。操作不当会导致开关电源对合并后的电池组进行大电流充放电，产生火花，容易发生安全事故。为了解决打火问题，需要调整开关电源的输出电压，等满电电池组电压后再并联浮动；

三

当使用离线测量方法时，放电模式难以操作，需要与电池组的正电源线和负保险分开，特别是与电池组的负保险分开时。操作不当会造成负极短路，造成供电中断和人身安全事故。同时，放电后的电池组通过虚拟负载以热量的形式消耗，浪费电能，增加机房的冷却时间空，影响机房设备的运行环境，需要维护人员时刻守护，避免虚拟负载温度过高导致通信电源设备故障；

四

关闭电源，DC输出电压为46.4V，这样电池组就可以直接将实际负载放电到开关电源的DC输出电压保护整定值。由于电池组的放电电流较大，在1.8V的电源范围内，最小电源低电压阈值为40 ~ 57V，从电池组到设备的电源电路的整体压降，以及电池单体的最小放电，都要根据电源维护规程来考虑。为了保证供电系统的安全，很难用实际负载来控制放电电流和放电时间，电池容量的评估不够准确，电池性能测试存在不确定因素，尤其是已经使用3年以上的电池性能测试。

2在线测量方法

使用在线测量方法测试电池容量时，应采取以下步骤:

一个

在供电系统中，在关闭整流器或降低整流器的输出电压后，电池组放电并提供给通信设备，找出电池组中电压最低、容量最差的电池作为容量测试的对象；

2

恢复整流器正常工作状态，给电池组充电，电池组充满电后稳定1小时以上；

三

对①中发现放电最严重的电池进行10小时速率放电测试。放电前后，应测量并记录电池的端电压、温度、放电时间和室温。每30分钟后，应在放电接近终止电压时随时记录，以便准确记录放电时间；

四

放电时间乘以放电电流就是电池的容量。当室温不是25℃时，应按公式换算成25℃时的容量；

五

放电试验结束后，用充电器给电池充电，恢复其容量；

六

根据记录的数据画出流量曲线。

使用在线测量方法测试电池组容量时，应注意以下问题:

一个

如果两组电池的单体电池存在容量损失、落后等质量问题。，从放电到输出保护值的时间不易被维修人员及时发现。此时可能剩下的备用电池容量很少，所以这种放电模式的不安全因素大于离线放电模式。同时，由于放电深度有限，无法达到测试电池组的目的。重点是在全容量放电的实践中，经常发现一些单体电池在放电初期电压正常，而一些落后的电池在中后期逐渐暴露出来；

2

这部分落后于单节电池，由于放电深度不够，没有及时发现。这种放电方法只能粗略评估电池容量，不能准确检测具体放电时间。同时，两组电池组之间的放电电流并不完全平衡，每个电池组自然会根据自身情况分担系统的负载电流。落后的电池组内阻大，放电电流小，而正常的电池组内阻小，放电电流大。因此，一些落后的电池不能暴露，因为放电电流不够大，从而无法测试电池组的放电性能和质量。

3单组全在线节能能力测试明显，离线测量方法和在线测量方法在实际应用中存在重大缺陷:

一个

工作量太大，费时费力，无法保证一年内对所有蓄电池进行一轮放电试验，即不能及时有效地对蓄电池进行维护；

2

这两种测量方法追求的是结果而不是过程，所以当发现电池的质量问题时，问题可能早就存在了。也就是说，即使严格按照维护规程进行维护，仍然无法保证在用电池的良好性能和通信网络的顺利运行；

三

离线全容量放电试验存在严重的安全隐患。操作不当会严重影响系统的供电安全，同时也会严重浪费能源。而且被测电池组与系统放电后存在巨大的压力差，使得系统接回困难且危险。但有些机组采用定期在线放电试验，虽然这种在线放电试验比离线放电试验操作简单，不存在电能浪费和电池连接困难的问题。但在线放电测试是为了降低系统电压，系统上的所有电池组同时对实际负载进行放电。如果停止商用电源，系统上就没有满容量的电池组，也就存在巨大的安全隐患。但在线放电测试放电深度不足，放电不恒定，无法准确测试电池剩余容量，无法达到测试电池性能的目的，给系统维护留下安全隐患。

解决这个问题的办法在于采用安全节能的“电池组全在线容量测试”。单组全在线节能能力测试可以避免上述缺陷，具有很好的实用价值。全在线节能能力测试示意图如图2所示。

所谓“电池组全在线容量测试”，是指在被测电池组与通信设备的工作电源之间串联一套“全在线放电安全节能维护系统FBI”，使被测电池组具有比另一个处于浮动状态的电池组略高的电位趋势，通过FBI系统的控制，使被测电池组能够以恒流或恒功率向在线负载设备供电。随着被测电池组的电压下降，FBI系统实时自动补偿升压，使被测电池组的分支电压始终等于另一个电池组的分支电压，但始终具有略高的电位趋势，使被测电池组能够持续在线供电。当被测电池组在线恒流放电或通电至预设截止电压时，FBI系统自动引导整流器对被测电池组在线充电恢复。随着被测电池组电压的升高，FBI系统会随时自动降低电压进行补偿，从而使被测电池组所在支路的电压保持与另一个电池组相同的电位，直到被测电池组的充电恢复完成。在被测电池组的在线充放电过程中，另一个电池组始终保持浮动充电状态。FBI彻底改变了以往的电池放电容量测试模式，解决了离线测量和在线测量的弊端。实测电池组电压+FBI升压示意图如图3所示。当然也可以采用测量电池组电压+FBI降压的方式。实测电池组电压+FBI降压示意图如图4所示。

下面简述全在线节能容量测试的充放电过程和与电池组串联的全在线充放电设备的运行过程。

一个

全在线充放电过程。在不调整开关电源浮动充电电压值的情况下，将被测电池组的阳极与全串联设备串联，使被测电池组所在支路的电压略高于开关电源的输出或另一组电池的浮动充电电压，使电池组对实际负载进行放电，在放电过程中，被测电池组的电压随着放电时间的变化而逐渐降低。确保待测试的电池组始终保持恒定的放电电流或功率。当电池组放电，即电压、容量、时间、单体电池电压达到预期的放电阈值时，放电测试将自动结束。自动转入被测电池组的全线充电恢复过程，消除两组电池的电压差，引导在线开关电源输出。充电及等电位控制保护电路后，电池组经测试放电后，通过限流自动充电，在线等电位连接自动完成。系统恢复正常连接后，全线充放电设备退出，结束电池组充电恢复等电位连接过程。实现了电池组在线充放电测试和电池组续航的目的。

2

在与电池组串联的全在线充放电设备的运行过程中，断开和连接只在电池组的正极，不需要断开电池组的负极，只有放电设备的一根工作电源线连接在负极，因此运行过程中没有短路危险，充放电都自动在线运行。充放电电流保持恒定。测试记录会自动执行。被测电池组直接对负载放电，按0.1C10的速率给电池组充电，无需防护，大大降低了工作强度，提高了工作效率。

图5为通信机房-48V DC供电系统3000Ah电池在线节能容量测试现场。

在图5中，在-48 DC供电系统中有两组3000Ah电池，每组使用全在线设备单独进行负载放电试验的具体操作。首先在电池组的每个电池上连接六个*监控模块，在全在线设备控制系统上设置四个放电截止阈值:单体电池的截止电压阈值为1.8V电池组的截止电压阈值为43.2伏；放电容量阈值3000Ah放电时间阈值为10h。将放电电流设置为300A，检查所有设置参数正确后放电。使用DC钳形表，这组电池的放电电流从0A逐渐增加到300A，并保持恒定在300 A，这组电池的电压随着正常放电而逐渐降低，串联的全串联器件的电压逐渐升高。整个放电支路的在线电压比系统的浮动充电电压高0.3 ~ 0.6 V，即高于54.4V..检测到另一个电池组未放电，仍保持54V浮充。此时，开关电源的输出电压保持在54V，而开关电源模块的总输出电流减少300A。由于放电方式是为实际负载用电，所以在线设备在放电过程中没有任何发热现象，安全可靠。当放电时间达到10h并达到某个参数的阈值时，全在线设备停止放电。自动转入充电程序，直到两组电池等电位后充电结束，全在线充放电设备拆除，供电系统正常运行。

单组电池串联在线设备放电的节能方式是将电池组中的电能直接释放给实际负载，不像离线放电以热量的形式消耗电能，所以串联在线设备对电池组放电方式有节能效果。

传统离线放电的能量浪费Q=电池组电压U×电池组放电电流I×放电时间t×放电电池数n；比如容量为3000Ah的两组电池，放电电流为300A，10h放电的能耗估计如下:

q = u×I×t×2 = 48v×300 a×10h×2 = 288kwh

全在线设备总节能功率P=离线放电能耗Q+少开关电源输出能量w

开关电源输出能量少

W=开关电源输出电压×放电电流×放电时间×电池组数量= 54v×300 a×10h×2 = 324 wh

P=288+324=612

按电量0.8元/千瓦时计算，a -48 DC供电系统两组3000Ah电池容量测试可节电约489.6元。

电池容量测试的一般周期

一个

每年检查一次放电试验，释放30% ~ 40%的额定容量；

2

2V单体电池，容量测试三年一次，使用六年后每年一次。不间断电源使用的6V和12V电池应每年使用一次；

三

对于-48V系统的电池，放电电流不得大于0.25C10

标签

结束

以上三种电池容量测试方法是日常维护中常用的，但无论哪种方法，在容量测试过程中都会对通信安全造成一定的威胁。因此，在做容量测试时，需要防止市电故障，备用发电机组应处于良好状态。

如果条件允许，应使用专业的电池容量测试设备进行放电、记录和分析，以提高测试精度和工作效率。

作者简介

吴亚波:供电主管，高级工程师，联通集团廊坊分公司网络维护中心编委会。

提示:请戳这里

边肖推荐手稿

如果数据中心基础设施相关领域有干货，欢迎投稿。

如果您有任何疑问，请随时提问，专家会为您解答。

:upsapp@upsapp.com邮箱

微信号:不间断电源应用

英文id:up app