1? 鉛酸電池使用問題1859年G.Plante發(fā)明鉛酸蓄電池，至今已經(jīng)有一百多年的歷史了。最初的電池都是開口式電池。從 70年代起，以美國GNB公司，日本湯淺等為代表的鉛酸蓄電池企業(yè)開始了閥控式密封鉛酸蓄電池（膠體蓄電池）的研究。

而我國VRLA電池的研制和生產(chǎn)始于80年代末。奧冠膠體電池由于材料廉價、工藝簡單、安全性好、可靠性高、維護(hù)量少等特性，使之在廣泛領(lǐng)域普遍使用，并且在未來一段時間內(nèi)，依然會廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心等領(lǐng)域。閥控鉛酸電池設(shè)計使用壽命一般可達(dá)十年以上，然而很多用戶發(fā)現(xiàn)電池在使用了三到四年后就會陸續(xù)出現(xiàn)失效或故障，這主要是由于閥控蓄電池長期浮充運行后出現(xiàn)電池失水、負(fù)極板硫酸化、正極板腐蝕、熱失控等，導(dǎo)致容量衰退。據(jù)統(tǒng)計，數(shù)據(jù)中心宕機(jī)主要原因有：IT設(shè)備故障、油機(jī)故障、天氣相關(guān)、水浸或加熱、人為誤操、DDoS攻擊、UPS系統(tǒng)故障等。獨立調(diào)查機(jī)構(gòu)調(diào)查報告顯示，UPS電池故障是導(dǎo)致多數(shù)數(shù)據(jù)中心宕機(jī)的“罪魁禍?zhǔn)住?有65%的受訪者認(rèn)為UPS電池故障是導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心宕機(jī)的首要原因;根據(jù)報告數(shù)據(jù)，除去人為和天災(zāi)原因，2016年設(shè)備故障導(dǎo)致的數(shù)據(jù)中心宕機(jī)中，UPS系統(tǒng)故障占比最大，占到了25%。而在UPS故障原因中，蓄電池是導(dǎo)致故障主要原因，概率高達(dá)50%?？偟膩碚f，電池故障會帶來以下后果：落后電池降低UPS后備時間；有機(jī)會導(dǎo)致并機(jī)系統(tǒng)環(huán)流系統(tǒng)閃斷；嚴(yán)重的會發(fā)生熱失控并引起火災(zāi)事故。因此，鉛酸蓄電池的維護(hù)、監(jiān)控監(jiān)測、更換更新顯得十分重要。本文就這幾方面進(jìn)行探討。

2? 鉛酸電池維護(hù)方法

1、安裝要求

（1） 使用環(huán)境溫度范圍：-15℃～+45℃，避開熱源和陽光直射場所，避開潮濕、可能浸水場所，避開完全密閉場所；

（2）多層安裝：層間溫度差控制在3℃以內(nèi)；

（3）散熱條件：電池間距保持5mm～10mm之間；

4）散熱設(shè)施的設(shè)計：

A.蓄電池發(fā)熱量：Q＝3.6×V×I×n其中V為蓄電池每單格的浮充電壓值；I為浮充電流值，常溫可按2‰C10估算（強(qiáng)制均充可按4‰C10估算），高溫浮充電流值按實際測量結(jié)果；n電池組單格總數(shù)；單位kJ/hr。B.機(jī)房（一體化柜）換氣量：Q≥C10×n×5.5‰其中C10為10小時率容量；n為電池單格數(shù)；單位m3/hr  

2、安全性、可用性考慮

（1）換氣通風(fēng)條件：保證室內(nèi)氫氣濃度小于0.8%；

（2）并聯(lián)使用：推薦為3組以內(nèi)；

（3）關(guān)于電池混用：新舊不同、廠家不同的產(chǎn)品不允許混合使用；

（4）浮充使用條件：限流≤0.25C10，電池為2.23V/單格；

（5）浮動／均衡充電：蓄電池處于連續(xù)充電狀態(tài)，電壓相對較低，注意充電電流；

（6）循環(huán)充電：蓄電池重復(fù)充、放電使用時的充電方法，電壓相對較高，注意充電時間。

（7）放電終止保護(hù)電壓設(shè)置：

（8）考慮充電電壓的溫度補(bǔ)償；

（9）考慮放電容量與環(huán)境溫度關(guān)系。

3、日常維護(hù)方法

（1）月度維護(hù)測量蓄電池組端總的浮充電壓；充電器的輸出電流和電壓；按下列各項檢視各個單體/單元的條件：1)單體/單元完整性：極柱、連接器、電池架或電池柜是否有銹蝕的痕跡

2)整體外貌和電池組、電池架或柜、放電池區(qū)及包含可到達(dá)地方的清潔狀況3)蓋的完整性，并檢查單體/單元是否有裂紋或電解液泄漏 4)是否有槽/蓋過度變形 （2）季度檢查單體或單元內(nèi)阻值; 電池組中各個單體或單元負(fù)極的溫度;用1小時或更少的放電率，采樣測試電池間連接電阻;

（3）半年度檢查半年檢應(yīng)包含月檢和季檢的內(nèi)容，并記錄每個單體或單元的電壓

（4）年度檢查，年檢應(yīng)包含月檢，季檢和半年檢的內(nèi)容，并且執(zhí)行以下內(nèi)容

整組電池所有單體到單體的連接電阻；迭加在電池組上紋波電流和電壓；蓄電池的容量性能測試。

3? 鉛酸電池監(jiān)測要求

1、電池監(jiān)測的目的目前，對蓄電池組的管理主要采用定期維護(hù)的方式。一般定期人工對電池的電壓、內(nèi)阻進(jìn)行測量，每一年或幾年對電池組進(jìn)行一次核對性放電。這種維護(hù)方式主要存在下面的缺點：維護(hù)工作量大，導(dǎo)致維護(hù)人員不堪重負(fù)無法即時掌握蓄電池組運行真實數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)無法進(jìn)行系統(tǒng)的分析維護(hù)風(fēng)險較高為了能徹底解決以上問題，必須組建一個蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，對蓄電池的單體電壓、組壓、單體內(nèi)阻、電池負(fù)極溫度等重要參數(shù)進(jìn)行在線監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)某個參數(shù)有異?；蚱渥兓厔萦挟惓r立即告警，使管理維護(hù)人員及時發(fā)現(xiàn)問題或潛在的隱患，及時進(jìn)行處理，保證UPS系統(tǒng)的可靠性與安全性。安裝電池監(jiān)控系統(tǒng)主要目的：及時發(fā)現(xiàn)電池著火的潛在風(fēng)險并提前告警；提前預(yù)警即將失效的蓄電池，排除潛在的隱患，確保UPS系統(tǒng)安全；無需進(jìn)行定期的內(nèi)阻、電壓手工測量，節(jié)約人力物力；即時發(fā)現(xiàn)充電故障，延長蓄電池組壽命。通過對數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，積累不同品牌型號設(shè)備及蓄電池的實際運行經(jīng)驗，作為選型參考。

2、電池監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展第一代：蓄電池單體電壓集中監(jiān)控，缺點：僅能判斷整組健康，無法識別故障單體，布線困難，成本高，施工復(fù)雜、不方便擴(kuò)展。精度低，誤差大，施工困難！第二代：分布式蓄電池單體電壓、內(nèi)阻監(jiān)控，優(yōu)勢：智能電池數(shù)字化精細(xì)管理，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，擴(kuò)展性好，施工簡單，支撐電池延長壽命。目前主要使用模塊式監(jiān)控方案。

3、電池監(jiān)測設(shè)備選用

（1）合理精度：滿足監(jiān)測規(guī)范要求。

（2）可靠性：主要考慮是絕緣耐壓水平，例如維諦IBMU的絕緣耐用水平是2000VAC；再者，設(shè)備的保護(hù)功能，如電源回路帶防短路與反接、過壓保護(hù)，電壓采樣線帶限流保護(hù)，內(nèi)阻測試線帶保險絲保護(hù)；還有，電氣隔離是否光電隔離、通訊可靠是否環(huán)接、本地存告警記錄事件記錄放電記錄等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，避免數(shù)據(jù)丟失。

（3）直觀性：圖表化顯示電池電壓、內(nèi)阻、溫度等，可生產(chǎn)柱狀圖、趨勢圖；數(shù)據(jù)與曲線圖自由切換、歷史告警當(dāng)前告警分類顯示等。

（4）數(shù)據(jù)采集：采集速度快，突變數(shù)據(jù)無所遁形；多維度，電壓、電流、內(nèi)阻、溫度；多角度，與單只基準(zhǔn)比較、與組內(nèi)偏離比較，熱失控、單體電壓曲線、組壓電流波動比較等。

（5）安裝及維護(hù)便利：安裝更換：模塊化設(shè)計、電氣隔離，安裝、更換極其簡單；告警顯示：模塊帶自身故障告警，維護(hù)方便；本地顯示，便于UPS維護(hù)。后臺應(yīng)用：遠(yuǎn)程值守、遠(yuǎn)程專家、自動派單告警顯示：大數(shù)據(jù)挖掘、告警分類、故障處理建議

4?鉛酸電池故障處理手段

1、一般性故障處理方法

（1）電壓均衡性偏離正常范圍，強(qiáng)制均充后觀察

（2）浮充電流異常，檢查電池單體電壓是否異常、電池是否發(fā)熱

（3）核對性放電判斷容量不足 ，均充后再做10小時率或3小時率容量

（4）安全閥有少量液體滲出（非電池內(nèi)部往外漏液），擦拭后再觀察，排除殘余電解液吸水可能

2、嚴(yán)重故障處理方法——蓄電池更換

（1）更換判據(jù)：如果蓄電池電壓在放出其額定容量80％（對照相應(yīng)放電率的容量如C10、C3 等參數(shù)）之前已低于1.8V/單格（1小時率放電為1.75V/單格）；又或者蓄電池內(nèi)阻已經(jīng)增大30%以上，很可能蓄電池容量已經(jīng)低于80%，則應(yīng)考慮加以更換。

（2）更換時間：蓄電池屬于消耗品，有一定的壽命周期。綜合考慮使用條件、環(huán)境溫度等因素的影響，在到達(dá)蓄電池設(shè)計使用壽命之前，用新電池予以更換。

（3）其他需要更換的情況：電池鼓脹；電池漏液；電池內(nèi)部短路或開路；殼體材料老化、端子腐蝕穿透。

3、蓄電池選擇主要考慮壽命、容量、安全等，舉例說明如下——

（1）長壽命系列蓄電池的顯著特點如下：長壽命：板柵采用鉛鈣錫多元合金，具有較強(qiáng)耐腐蝕性、抗蠕變性；正極活性物質(zhì)采用4BS成核技術(shù)和高溫高濕固化工藝，提高電池循環(huán)壽命；電池浮充壽命12年（25℃）。安全性高：采用高靈敏度安全閥自動調(diào)節(jié)電池內(nèi)壓，濾酸片具有防酸霧及防爆功能；專利多層極柱密封結(jié)構(gòu)，確保電池壽命期間極柱密封的可靠；采用高性能隔板，合理設(shè)計和控制極群飽和度，提高氧復(fù)合效率，減少氣體析出。比能量高：小的面間距極群結(jié)構(gòu)設(shè)計及緊裝配技術(shù)；負(fù)極采用碳技術(shù)及合理正負(fù)活性物質(zhì)配比。

（2）高功率系列蓄電池的顯著特點如下：3D板柵設(shè)計，適合高功率放電。高功率鉛膏配方，放電持續(xù)穩(wěn)定。大直徑高導(dǎo)電內(nèi)嵌銅芯鉛基端子，耐腐蝕，載流能力更強(qiáng)。

（3）板式及管式膠體電池的顯著特點如下：可靠性和安全性高：專用膠體電解質(zhì)呈固態(tài)，無漏液、無分層；涂膏式厚極板設(shè)計，更耐腐蝕；優(yōu)質(zhì)安全閥，精確閥控調(diào)節(jié)壓力，更安全可靠；散熱性能好，高溫及過充條件下，不易出現(xiàn)干涸和熱失控現(xiàn)象。使用壽命長：電池浮充設(shè)計壽命15～20年，50%深度放電循環(huán)達(dá)1600～3000次。深放電性能好：100%放電后仍可接在負(fù)載上，有很好的循環(huán)耐久能力，再充電后可恢復(fù)原容量。適應(yīng)環(huán)境（溫度）廣泛：可在環(huán)境溫度為-20℃～+50℃的工作場所使用。自放電率低：每月自放電率低于2%；在25℃環(huán)境中存放兩年，剩余容量仍在50%以上。鉛酸電池全生命周期維護(hù)涉及方方面面對內(nèi)容，基于蓄電池對數(shù)據(jù)中心的重要性，我們需要在包括選型、安裝、維護(hù)、監(jiān)測等方面制定一套合理的解決方案，一方面選擇質(zhì)量可靠性能合適的產(chǎn)品，另一方面在安裝、維護(hù)方面注意處理一些要點，再一方面是要施以現(xiàn)代化輔助設(shè)施對數(shù)量巨大的蓄電池進(jìn)行監(jiān)測管理，更主動及時的發(fā)現(xiàn)蓄電池潛在問題。