UPS电源通常为一些重要负荷(如计算机设备)提供不间断电源,保证重要负荷的持续不间断供电,但实际运行工况下常常出现市电不稳定、闪断、甚至中断现象,为了避免出现UPS电源设备输入不可用的故障,进而造成IT设备失电的后果,此时UPS设备的后备电源——蓄电池可以挽回IT设备因失电造成的损失。

数据中心蓄电池的使用不得不提到胶体电池的日常维护,胶体电池使用寿命一般参考密封阀控电池,如电信运营商规定2V电池浮充寿命是8年,6V、12V电池浮充寿命是5年;而移动运营商则规定2V电池浮充寿命是8年,6V、12V电池浮充寿命是6年。当电池投入使用一段时间后就会发生内阻偏大的情况,这时首先需要进行一次均充,观察电池内阻是否发生变化,如果减少就是电池亏电造成的,接着只需对电池进行几次充放电操作即可恢复电池性能,如果电池性能没有得到改善,就需要对故障电池进行更换。

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图1  胶体电池

其中,2V电池的浮充电压是运营商基于之前48V通信电源的经验制定的,现在新的基础设施维护章程中已经对该数值进行了修正,在240VHVDC系统及UPS系统中配备的2V电池浮充寿命修改为5年。因为随着大容量的UPS增加,2V电池也逐渐应用到300KVA以上的UPS系统中,但是根据某品牌UPS服务商测试数据,同样2V的电池,在UPS系统上的使用寿命一般比48V通信电源上的寿命短,并且配置2V电磁的高频机其电池使用寿命又会比工频机电池使用寿命略长一些(工频机的纹波电流比高频机的纹波电流大,一般长时间浮充的电池,其浮充时的纹波电流对电池的使用寿命是有影响的,并且满足纹波电流越大,其电池使用寿命越短的关系)。为了克服工频机纹波电流大的问题,UPS厂商已经对其产品进行了改进,如带有PFC功能的工频机,电池在此模式下只进行放电操作的时,其纹波电流得到了改善。建议业主在设备选型时,可以将48V通信电源、240V HVDC、336VHVDC,不同品牌的UPS高频机(包含模块化和非模块两种)、不同品牌的UPS工频机以及带有PFC的UPS纹波电流值作为一个参考指标。电池充放电的纹波电流可用钳表的交流电流档进行测量。

纹波电流影响单节电池的使用寿命,而单节电池中的电池cell数(2V一个cell)又影响整租性能,所以电池组寿命跟纹波电流负相关,跟电池单体数也是负相关,此时再加上一个系数就可以根据电池的组数、单体数量以及纹波电流可以得到一个经验公式(需要大量的数据进行模型修正)。此时,同样可以解释为什么配置2V的UPS系统其电池使用寿命比48V通信电源的使用寿命短一些了,因为其单租电池的单体数量要比48V通信电源配备的电池数量多,导致其纹波电流也比48V通信电源的纹波电流也相对大一些。

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图2  纹波电压测量

另外,除了测量纹波电流可以判断电池的性能以外,测量纹波电压同样有效。比如纹波电压可以粗略地帮助我们判断内阻。比如一组30节的电池组,其电池组的中点为第15、16节电池相连的那个点,我们可以测量中点对整组电池正极和负极的纹波电压,正常情况下,两者值应该相等。如果两者数值明显不等,如两者差值超过20%,则说明纹波电压高的那部分内阻偏大了。同样,我们也可以通过UPS直流母线交流纹波(通常是5V),可以粗略地判断其直流母线电容是否会有问题。

在UPS设备选型时,一般设备的性能指标中要求纹波电压小于直流电压的1%。实际测量过程中,纹波电压的值还应根据UPS设计和配置进行考虑。如果电池室离主机较远时,此时电池电缆就相对较长,阻抗也变成了电池内阻加电池线缆阻抗,纹波电流相应的也会下降,纹波电压会增大。针对这种配置业主就需要关注电池开关因为低电压提前动作,特别是负载较大,放电时间较长,导致电池容量放不出。

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