4   通信机房采用的密封铅酸蓄电池组的容量试验方法

(1)将直流供电系统中的一组电池脱离系统,接上智能假负载,调整负载大小使放电电流保持在某值(一般0.1C10放电率),当电池组中某一单体电池的端电压最先到达放电终止电压时,放电测试结束。根据电池组的放电时间和放电电流来计算其容量,然后用备用的开关电源设备对放电后的电池组按0.1C10的充电率进行充电。

(2)将供电系统的开关电源输出电压设定为46.4V,让蓄电池组对通信设备供电,并根据负载电流的情况,接入(或不接入)智能假负载进行调整放电电流。放电时要每小时测量电池组的总电压和单体电池的端电压、室温和负载电流,并利用电源监控系统设定电池组放电电压和单体电池电压的告警点,测试和监控任何一只电池达到告警门限而停止放电。同时柴油发电机组应处于最佳的工况状态,确保放电后期万一市电停电不会造成供电系统中断。放电完成后,调整直流供电系统的输出电压对负载供电,同时按0.1C10的充电率限流对电池组进行充电。

5   电池组容量试验两种方法的应用分析

(1)电池组离线式容量试验(见图1),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。但该供电系统只剩下一组电池后备,系统备用电池供电时间明显缩短,且不清楚在线电池组是否存在质量问题;尤其使用六年以上的电池组,一旦市电中断,该电池组对通信设备放电保障风险系数增大。所以用此种方法对电池组进行容量试验时,要求发电机组必须处于最佳工况状态下,以确保发电机组、开关电源等设备正常运行。

图1  电池组离线放电原理图

放电结束后的电池组充满电后再并入供电系统,此时与在线电池组间存在电压差,若操作不当将引起开关电源对并入的电池组进行大电流充电,产生火花,易发生安全事故。为了解决打火问题,必须调整开关电源输出电压,然后与充满电的电池组电压相等后进行并联浮充。

该放电方式操作难度偏大,既要脱离电池组的正极电源线,又要脱离电池组的负极保险,尤其是脱离电池组负极保险时需要特别小心并做好绝缘处理,操作不当会引起负极短路,将造成系统供电中断和人身安全事故的发生。同时放电电池组通过假负载以热量形式消耗,浪费电能,增大了机房空调的制冷功率,影响机房设备运行环境,需要维护人员时刻守候,以免假负载高温引发通信供电设备故障。

(2)电池组全在线放电容量试验(见图2),调整流器直流输出电压为46.4V,使电池组直接对实际负载进行放电至开关电源直流输出电压保护设置值。由于电池组放电电流大,应按电源维护规程考虑48V供电范围40～57V的最低供电低压门限,电池组至设备供电回路全程压降3.2V及电池单体放电最低1.8V的要求考虑。为了保证供电系统安全,所以带实际负载的放电电流和放电时间掌控较困难,对电池组容量评估不够准确,对电池性能测试存在不确定因素,尤其对于使用三年以上电池组性能检测难以达到试验的预期效果,若两组的单体电池都有失容、落后等质量问题,其放电至输出保护值的时间,不易被维护人员及时发现,此时可能后备电池组容量所剩无几,因此该放电方式比离线放电方式不安全系数更大。同时由于放电深度有限,对电池组的测试目的无法达到,关键是在全容量放电的实践中会经常发现有些单体电池在放电前期电压正常,但到中后期,有些落后电池才开始逐步暴露出来。这一部分落后单体电池,由于放电深度不够而没有被及时发现,此放电方式只能大致评估电池组容量,而无法准确地检测出具体放电时间。同时两组电池组间放电电流不完全均衡,各电池组将根据自身情况自然分摊系统的负载电流,落后电池组内阻大,放电电流小,而正常电池组内阻小,放电电流大,这就造成某些落后电池因放电电流不够大而无法暴露出来,达不到进行电池组放电性能质量检测的目的。

图2  电池组全在线放电原理图

综上所述,由于动力维护规程要求必须定期对电池组进行容量试验,上述两种容量测试方法,各有优点又存在着弊端。离线试验方法虽然可以达到电池组容量试验和了解电池组的续航能力,但由于高层机房的电池组需要容量试验时,放电和充电设备搬运工作量太大。而在线式放电方法虽然工作量较小,但人为因素造成的供电系统安全系数小,潜在的安全隐患多,很难准确地达到电池组容量试验的目的。因此,当前的电池组容量测试方法必须改进。

6   单组电池全在线式放电试验

在直流供电系统后备蓄电池组中取电池一组,该电池组通过在线串接“全在线放电智能设备”提升在线供电电压,使被测电池组以自动稳流或恒功率对负载设备进行供电,从而实现被测电池组的安全节能。

(1)全在线充、放电过程及连线(见图3)。被测电池组的正极与全在线(充)放电设备串联,不需要调整开关电源的浮充电压值,使被测电池组所在支路的电压略高于开关电源输出或另一组电池的浮充电压,这样使该电池组对实际负载进行放电,放电过程中被测电池组电压随着放电时间的变化而逐渐下降,通过全在线(充)放电设备进行自动电压补偿调整,保证被测电池组始终保持恒定电流或恒定的功率进行放电,当电池组放电终止即电压、容量、时间和单体电池电压达到预期所设置的放电门限值时,放电试验自动结束。自动转入对被测电池组的全在线充电恢复过程,以消除两组电池之间存在的电压差,并引导在线开关电源输出,经过充电,等电位控制保护电路自动对被测放电后的电池组进行限流充电,自动完成在线等电位连接,恢复系统的正常连接后,全在线充、放电设备退出,结束蓄电池组充电恢复等电位连接过程。实现了该 ")); 电池组在线充、放电试验的目的和了解该电池组的续航能力。

图3  全在线电池组充放电的连线图

(2)全在线充、放电设备串接电池组进行的操作过程,拆、接线只在电池组正极进行,无须拆电池组负极,只在负极接一根放电设备的工作电源线,操作过程不存在短路危险,充、放电全部在线自动运行;充、放电电流保持恒定;测试记录自动进行;被测电池组按0.1C10率直接对负载放电和对电池组充电;无须看守;大大减轻维护人员的工作强度,提高工作效率。（御风）