②放電結(jié)束后的電池組充滿電后再并入供電系統(tǒng),此時與在線電池組間存在電壓差,若操作不當將引起開關電源對并入的電池組進行大電流充放電,產(chǎn)生火花,易發(fā)生安全事故。為了解決打火花問題,必須調(diào)整開關電源輸出電壓,然后與充滿電的電池組電壓相等后進行并聯(lián)浮充;
③利用離線式測量方法時,放電方式操作難度偏大,既要脫離電池組的正極電源線,又要脫離電池組的負極***,尤其是脫離電池組負極***時,需要特別小心并做好絕緣處理。操作不當引起負極短路,將造成系統(tǒng)供電中斷和人身安全事故的發(fā)生。同時放電電池組通過假負載以熱量形式消耗,浪費電能,增大了機房空調(diào)的制冷時間,影響機房設備運行環(huán)境,需要維護人員時刻守護,以免假負載高溫引發(fā)通信供電設備故障;
④關電源直流輸出電壓為46.4V,使電池組直接對實際負荷進行放電至開關電源直流輸出電壓保護設置值。由于電池組放電電流大,應按電源維護規(guī)程考慮48V供電范圍40～57V的低供電低壓門限,電池組至設備供電回路全程壓降3.2V及電池單體放電低1.8V的要求考慮。為了保證供電系統(tǒng)安全,所以帶實際負載的放電電流和放電時間掌控較困難,對電池組容量評估不夠準確,對電池性能測試存在不確定因素,尤其對使用3年以上電池組性能檢測難以達到試驗的預期效果。
(2)在線式測量法
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應按如下步驟進行:
①在供電系統(tǒng)中,關掉整流器或降低整流器輸出電壓后,由蓄電池組放電供給通信設備,在蓄電池組放電中找出蓄電池組中電壓低、容量差的一只電池來作為容量試驗的對象;
②***整流器至正常工作狀態(tài),對蓄電池組進行充電,等蓄電池組充滿電后穩(wěn)定1h以上;
③對①中放電時找出差的那只電池進行10h率放電試驗。放電前后要測記該只電池的端電壓、溫度、放電時間和室溫。以后每隔30min測記一次,放電快到終止電壓時,應隨時測記,以便準確記錄放電時間;
④放電時間乘以放電電流即為該只電池的容量。當室溫不是25℃時,應按式(1)換算成25℃時的容量;
⑤放電試驗結(jié)束后,用充電機對該只電池進行充電,***其容量;
⑥根據(jù)測記的數(shù)據(jù)繪制放電曲線。
在利用在線式測量法進行蓄電池組容量試驗時,應注意以下幾個問題:
①若兩組電池的單體電池都有失容、落后等質(zhì)量問題,其放電至輸出保護值的時間,不易被維護人員及時發(fā)現(xiàn),此時可能后備電池組容量所剩無幾,因此該放電方式比離線放電方式不安全系數(shù)更大。同時由于放電深度有限,對電池組的測試的目的無法達到,關鍵是在全容量放電的實踐中會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些單體電池在放電前期電壓正常,但到中后期,有些落后電池才開始逐步暴露出來;
②這一部分落后單體電池,由于放電深度不夠而沒有被及時發(fā)現(xiàn),此放電方式只能大致評估電池組容量,而無法準確檢測具體放電多長時間。同時兩組電池組間放電電流不完全均衡,各電池組將根據(jù)自身情況自然分攤系統(tǒng)的負載電流。落后電池組內(nèi)阻大、放電電流小,而正常電池組內(nèi)阻小、放電電流大。這就造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來,達不到進行電池組放電性能質(zhì)量檢測目的。
(3)單組全在線式節(jié)能容量試驗很明顯,離線式測量法和在線式測量法,在實際運用時,存在重大缺陷:
?工作量太大,耗時耗力,一年內(nèi)無法保證對所有的蓄電池組進行一輪放電試驗,亦即蓄電池組得不到及時有效的維護;
?這兩種測量方法追求的是結(jié)果而不是過程,所以當發(fā)現(xiàn)該組蓄電池有質(zhì)量問題時,可能問題在很早以前就存在了。也就是說,即使非常嚴格地按照維護規(guī)程進行著維護,仍然無法確保在用蓄電池的性能良好、保證通信網(wǎng)絡的順暢運行;
?離線全容量放電測試存在嚴重的安全隱患問題,操作不當會對系統(tǒng)供電安全造成嚴重的影響,同時嚴重浪費能源,而且放電結(jié)束后被測蓄電池組和系統(tǒng)存在巨大的壓差,回接系統(tǒng)相當困難且***。而一些單位采用定期的在線式放電測試,雖然這種在線式放電測試相比離線放電測試,操作較簡單,也沒有電能的浪費和電池組回接困難的問題。但是在線式放電測試是將系統(tǒng)電壓降低,系統(tǒng)上所有的電池組同時對實際負載放電,如果市電停了,系統(tǒng)上就沒有滿容量的電池組,同樣存在巨大的安全隱患問題。而在線式放電測試的放電深度不夠,且放電不恒流,不能準確的測試出蓄電池的剩余容量,達不到檢測蓄電池性能的目的,給系統(tǒng)維護留下安全隱患。
解決這個難題的方法在于采用安全節(jié)能的“蓄電池組全在線容量試驗”。單組全在線式節(jié)能容量試驗可以避免上述缺陷,具有良好的實用價值。全在線式節(jié)能容量試驗的原理圖如圖2所示。
所謂“蓄電池組全在線容量試驗”,是指在被測電池組和通信設備工作電源之間串聯(lián)一套“電池組全在線放電安全節(jié)能維護系統(tǒng)FBI”,讓被測電池組相對另一組處于浮充狀態(tài)的電池組具有略高電位的趨勢,并通過FBI系統(tǒng)的控制以使被測電池組能夠以恒定電流或恒定功率對在線負載設備進行供電,隨著被測電池組電壓的下降,FBI系統(tǒng)自動實時升壓補償,以保持被測電池組所在支路電壓(被測電池組電壓+FBI升壓)始終保持與另一組電池等電位,但始終具有略高電位的趨勢,以使被測電池組能夠持續(xù)在線供電,當被測電池組以恒定電流或恒定功率在線放電到預先設定的截止電壓后,FBI系統(tǒng)自動引導整流器在線對被測電池組充電***,隨著被測電池組電壓的上升,FBI系統(tǒng)自動隨時***補償,以保持被測電池組所在支路電壓(被測電池組電壓+FBI升壓)始終保持與另一組電池等電位,直至被測電池組充電***完成。在此被測電池組全在線放電和充電過程中,另一組電池始終保持浮充狀態(tài)。采用FBI,改變了以往蓄電池放電容量測試模式,解決了離線式測量法和在線式測量法的種種弊端。被測電池組電壓+FBI升壓的原理圖如圖3所示。當然也可以采用被測電池組電壓+FBI***的模式。被測電池組電壓+FBI***的原理圖如圖4所示。
下面簡述全在線式節(jié)能容量試驗的充放電過程和全在線充、放電設備串接電池組的操作過程。
①全在線充、放電過程
被測電池組的正極與全在線(充)放電設備串聯(lián),不需要調(diào)整開關電源的浮充電壓值,使被測電池組所在支路的電壓略高出開關電源輸出或另一組電池的浮充電壓,這樣使該電池組對實際負荷進行放電,放電過程中被測電池組電壓隨著放電時間的變化而逐漸下降,通過全在線(充)放電設備進行自動電壓補償調(diào)整,保證被測電池組始終保持恒定電流或恒定的功率進行放電,當電池組放電終止即電壓、容量、時間和單體電池電壓達到預期所設置的放電門限值時,放電試驗自動結(jié)束。自動轉(zhuǎn)入對被測電池組的全在線充電***過程,以消除兩組電池之間存在的電壓差,并引導在線開關電源輸出,經(jīng)過充電、等電位控制保護電路自動對被測放電后的電池組進行限流充電,自動完成在線等電位連接,***系統(tǒng)的正常連接后,全在線充、放電設備退出,結(jié)束蓄電池組充電***等電位連接過程。實現(xiàn)了該電池組在線充、放電試驗目的和了解該電池組的續(xù)航能力。
②全在線充、放電設備串接電池組的操作過程拆、接線只在電池組正極,無須拆電池組負極,只在負極接一根放電設備的工作電源線,操作過程不存在短路***,充、放電全部在線自動運行。充、放電電流保持恒定。測試記錄自動進行。被測電池組按0.1C10率直接對負載放電和對電池組充電,無須看守,大大減輕工作強度,提高工作效率。
圖5為某通信機房-48V直流供電系統(tǒng)3000Ah電池(兩組)的全在線式節(jié)能容量試驗現(xiàn)場。
圖5中,有兩組-48直流供電系統(tǒng)3000Ah電池,每組用全在線設備單獨對負載放電試驗做具體操作。首先將6個*監(jiān)測模塊連接到該組電池各單體上(每個*監(jiān)測模塊可以監(jiān)測4只單體電池電壓),全在線設備控制系統(tǒng)上設定4個放電截止門限:單體電池截止電壓門限1.8V;電池組截止電壓門限43.2V;放電容量門限3000Ah;放電時間門限10h(任一門限達到,放電都將停止)。設定放電電流為300A,核對所有設置參數(shù)正確后進行放電。用直流鉗形表檢測該組電池的放電電流由0A逐步上升到300A,保持300A恒定,該組電池電壓如平常放電一樣逐步下降,串接全在線設備的電壓逐步上升,整個放電支路在線電壓保持比系統(tǒng)浮充電壓54V高0.3～0.6V即54.4V以上。檢測另一電池組沒有放電,仍然保持浮充54V工作狀態(tài)。此時開關電源的輸出電壓保持在54V,而開關電源模塊輸出電流總和下降了300A。由于放電方式是對實際負荷用電,放電過程中全在線設備沒有任何發(fā)熱現(xiàn)象,安全可靠。當放電時間達到10h,到達設定某個參數(shù)的門限值時,全在線設備停止放電。自動轉(zhuǎn)入充電程序,直到兩組電池等電位后,充電結(jié)束,拆下全在線充、放電設備,供電系統(tǒng)運行正常。
在線設備串聯(lián)單組電池的放電節(jié)能方式,是將電池組中的電能直接釋放到實際負載中,不像離線放電是將電能以熱量形式消耗,所以串聯(lián)在線設備對電池組放電方法具有節(jié)能效果。
傳統(tǒng)離線放電的能源浪費Q=電池組電壓U(V)×電池組放電電流I(A)×放電時間t(h)×放電電池組數(shù)N;如容量為3000Ah兩組蓄電池,放電電流為300A,按10h放電的能耗估算為:
Q=U×I×t×2=48V×300A×10h×2=288kWh
全在線設備的節(jié)能總電量P=離線放電的能耗Q+開關電源少輸出的能量W
開關電源少輸出的能量
W=開關電源輸出電壓×放電電流×放電時間×電池組數(shù)=54V×300A×10h×2=324kWh
則P=288+324=612(kWh)
按照電費0.8元/kWh計算,一個-48直流供電系統(tǒng)中的兩組3000Ah電池容量試驗可以節(jié)約電費約489.6元。
2 蓄電池組容量測試一般周期
①每年應做一次核對性放電試驗(對于UPS使用的密封蓄電池,宜每季一次),放出額定容量的30%～40%;
②對于2V單體的電池,每三年應做一次容量試驗,使用六年后應每年一次。對于UPS使用的6V及12V單體的電池應每年一次;
③-48V系統(tǒng)的蓄電池組,放電電流不得大于0.25C10。
3 結(jié)束語
上述三種蓄電池的容量試驗方法,是日常維護中常用的方法,但無論哪種方法,在容量測試期間,通信安全都會受到一定的威脅。因此在做容量試驗時要防止市電停電,備用發(fā)電機組應處于良好狀態(tài)。
有條件的,應采用***蓄電池容量測試設備進行放電、記錄、分析,以提高測試精度和工作效率。