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行 业：仪器仪表 电子元器件 电池/蓄电池
发布时间：2019-04-11
全球能源危机频现，而数据中心一直以来都被带上"耗能大户"的帽子，减少数据中心能耗，提高能源与设备能效。一直都是数据中心所努力的方向。据美国节能联盟资料显示，如果数据中心的能效保持不变，那么数据中心的电费和用电量需求将在不到10年内翻倍。
电力资源将会变得更加稀缺与昂贵，那么如果提高数据中心供电系统的供电效率呢?小编为大家总结了一下几点建议：1、提高设备容量利用率(1)精细系统容量规划设计，避免设备过渡规划。(2)采用模块化设计，实现设备容量的动态增长(up设备本身效率调高8%左右)(3)供电方案优化设计，降方案的复杂性。
2、配置高效"高频机"设备(1)提高设备本身效率(2%~3%左右)(2)降低交流输入系统供电设备和线缆的容量和传输耗损(效率提高3%~5%左右)3、采用380V直流UPS供电系统提高UPS设备本身和IT设备内开关电源运行效率4、UPS系统设置"经济运行"模式提高系统运行效率(10%~12%左右)5、。
这种差别叫电势差,也叫电压。换句话说，在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母U代表电压,电压的单位是伏特（V）,简称伏,用符号V表示。高电压可以用千伏（kV）表示,低电压可以用毫伏（mV）表示,也可以用微伏(μv)表示。
电压是产生电流的原因。蓄电池的电压又称电动势,蓄电池内有正、负两个电极,电动势是两个电极的平衡电极电位之差,以铅酸蓄电池为例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In(αH2SO4/αH2O)。每个电池都有内阻。
规划合理的蓄电池更换周期。在理想条件下，蓄电池会在预期时间失效。当一个电池出现故障时，最好更换整组电池串。因为新蓄电池与旧蓄电池相比，其电气特性会有所不同，电池串中混用新旧蓄电池可坑导致更多的故障。这条规则也有例外：在更换操作完成六个月内发生的电池故障。
同样还需要电池监控。许多UPS系统都带有电池监控器，但第三方的监控软硬件可能会更准确。有些UPS蓄电池监控会测量电池内阻，而其他的会施以很小的电压进行测试运行。一位销售商声称，电池监控可以重新平衡电池组，所以用户可以混合使用新旧电池。
但是生产制造商申明，在任何一个电池故障发生之前，没有监测器能够准确预测。蓄电池中的电解液可能会在一段时间后干涸，但电池故障的主要因为多次充放电以及不稳定的市电电压造成;还有在异常环境中过热;过度充电也会导致过热。
所有这些都会缩短UPS电池的运行时间并可能引起电池破裂与泄漏。另外，过度充电还可能引起氢气排放。蓄电池的保修周期是结构化的，所以其放电能力会在几年后迅速下降。例如如果蓄电池的生命周其为10年，结果3年就失效了，那么保修价值很容易降到一半以下。
低于华氏77度(摄氏25度)的环境能让蓄电池更好更稳定的工作。许多UPS供电系统经常与服务器部署在同一个房间，而不是单独的电池室。自从ASHRAE提升了IT设备的推荐工作温度，入口空气现在可以超过华氏77度，而且排出的热空气可能在华氏100度(摄氏38度)以上。
在将UPS引入机房之前，需要考虑这一点。测试表明，提高电池温度15华氏度(摄氏8.3度)会减少UPS电池50%的寿命。蓄电池在充放电时会发热，所以在停电恢复后需要尽快冷却电池。在没有备用发电机为制冷系统提供支持的情况下，电池持续的深度放电以及温度的升高，会显着降低电池寿命。
另外，尽量不让蓄电池过度充电。优异的充电器拥有温度监控，并且在温度上升时可以通过降低充电电流进行修正。前小中大型UPS电源配备的蓄电池数量，从3只到80只不等，甚至更多。这些单个的蓄电池通过电路连接构成电池组，以满足UPS直流供电的需要。
在UPS连续不断的运行使用中，因性能和质量上的差别，个别蓄电池性能下降、储电容量达不到要求而损坏是难免的。当电池组中某个/些电池出现损坏时，维护人员应当对每只蓄电池进行检查测试，排除损坏的蓄电池。更换新的蓄电池时，应该力求购买同型号的电池，禁止防酸电池和密封电池、不同规格的蓄电池混合使用。
UPS电源中的浮充电压和放电电压，在出厂时均已调试到额定值，而放电电流的大小是随着负载的增大而增加的，使用中应合理调节负载，比如控制微机等电子设备的使用台数。一般情况下，负载不宜超过UPS额定负载的60%.在这个范围内，蓄电池的放电电流就不会出现过度放电。
双登蓄电池快速充电的优越性主要体现于：
(1)充电时间大为缩短，充电效率成倍提高
按照常规充电法，刚投入使用的双登蓄电池的第一次充电需要72-100h，并要反复充放电几次才行，因为这样才能使极板活性物质全部还原为二氧化铅和海绵状铅，达到其额定容量。但是如果使用这方法进行普通充电，也需20h以上。而用快速充电器对新蓄电池进行初充电，不超过10h就可达到其额定容量，普通充电不多于3h。
(2)可以增加双登蓄电池的容量
由于采用了快速充电技术，不单单能去除极板周围产生的各种极化电压，同时也能使极板化学反应的深度增加，活性物质还原充分，从而使苦电池的容量有所增大。
(3)去硫化效果显着
快速充电输出的是大电流脉冲，因此可使极板表面某些已经硫化而无法还原的物质激活，甚至可使某些因硫化而不能充电的圣阳蓄电池重新恢复使用。
(4)节约电能
缩短充电时间的本身就节约了电能这是显而易见的。就以新的免维护双登蓄电池初充电为例，小电流慢充时，需消耗8倍于蓄电池容量的电能，才能完成初充电(还不包括几次充放电循环所消耗的电能)，而快速充电与之相比，只是消耗一半的电能。
蓄电池是一种电能储存设备，它是运用化学能和电能彼此转化的原理进行作业的。在充电时，蓄电池将电能储存为化学能；而在需求放电时，则将化学能转换成电能。蓄电池在人类的出产日子中运用极广，因而深化知道怎么保护蓄电池，是至关重要的。
为了让蓄电池能正常运作，有必要对蓄电池进行必要的保护。保护的首要项目通常包括以下几个保护项目：
1、端电压
2、衔接处有无松动、腐蚀表象
3、电池壳有无渗漏和变形
4、极柱、安全阀周围是不是有酸雾酸液逸出
按蓄电池的保护周期分类，则应当包括以下项目：
月：
1、全部清洗
2、丈量各电池端电压和环境温度
3、查看蓄电池壳体极柱功用
季：
充电
年：
1、查看引线及端子的触摸状况，丈量馈电母线、电缆及衔接头压降
2、核对性放电实验
3、校对外表
4、容量实验（三年一次）
在蓄电池的保护过程中，应当注意以下几个方面：
1、充电设备的浮充电压值有必要坚持在±1％的差错之内，波纹系数≤2％，具有过流、过压、欠压主动报警功用。
2、蓄电池每年以实践负荷做一次核对性放电实验，放电电流0.1CA放出额外容量的30％－40％，放电时每小时应测一次电压（单体及电池组），放电电流，环境温度，放电后应进行均衡充电然后转浮充运转。
3、每半月应测一次电池单体电压及总电压并保存记载，查看外观是不是清洗，有无变形和发热。
4、热胀冷缩会致使衔接线松动，每月应查看一次衔接导线是不是结实，是不是有腐蚀，并及时进行替换或紧固。
5、正常浮充时不需求均衡充电，如有下列状况应均衡充电：
ａ、正常浮充时，单体电池误差大于±50ｍｖ
ｂ、单个单体电池电压低于2.20V
ｃ、长时间浮充电压偏低，每半年一次
ｄ、放电后，放置期超越24小时
ｅ、深度放电放出容量大于0.7C
ｆ、长时间小电流放电。
6、应每月对蓄电池进行打扫，可用棉布和肥皂水清洗电池，但不得运用酒精等有机溶剂。
不过按照电力标准，第一次放电实验放出95%的容量属于合格，也就是说放到9小时30分的时候就可以停了。2、直流屏上接着负载，比如站公用设备、高低压开关设备等使用直流电的设备。在站用变停电后，直流屏瞬间转为蓄电池供电，直到电力回复正常，蓄电池就转入充电状态。
更换电池组：一般直流屏都有备份，2组蓄电池互相备份，你将其中一组蓄电池断开，用另外一组供2台直流屏，这时候这组蓄电池就可以更换了，更换前先把电池巡检全断开，避免有小火花，然后再把蓄电池组中任意一个链接条断开，这样就安全了。
另外变电站要求安全运行，不考虑成本，所以变电站内为了保持电池的电量，把电池长期处于浮充电状态，这种充电为过充电，使电池失水严重。电解液的浓度上升，使得极板硫化，电池的内阻就增大，容量下降。定期的给电池补水，就能保持电池的容量。
站内直流系统对蓄电池的运行要求蓄电池作为站内直流系统的备用电源，要求平时保持在一定的充电水平，以便在直流屏高频开关电源或硅整流装置交流失电，发生故障导致不能输出直流电源时，能及时投入，从而不影响站内直流设备和直流回路的正常运行。
只有这样，才能保证站内直流系统的安全可靠运行..ＵＰＳ电源使用的蓄电池，一般为阀控式铅酸蓄电池，其基本特点是使用期间不用加酸加水维护，电池为密封结构，不会漏酸，也不会排酸雾，电池盖子上设有单向排气阀，当电池内部气体压力升高到一定值时，排气阀自动打开．排出气体，然后自动关闭，防止空气进入电池内部，该种。
因此，蓄电池本身性能应能满足其容量、电压在一定时间内（包括直流电源装置检修期间），维持在较高水平。１、阀控式铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池工作原理就是充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来，放电时将化学能转化为电能供给外系统。
由于活性炭是铅结构的组成部分，充电过程能够在两个界面进行，这就是D．Pavlov提出的平行充电机理。蓄电池产品说明蓄电池产品特点说明1、深放电后有优良的恢复能力：万一出现长期放电，只要充分充电，基本不出现容量降低，很快可以恢复。
2、寿命长（设计寿命3～6年）经济性好：电池板栅采用耐腐蚀性好的特种铅钙合金，同时采用特殊隔板能保住电解液，再同时用强力压紧正板活性物质，防止脱落，所以是一种寿命长、经济的电池。3、自放电极小：用特殊铅钙合金生产板栅，把自放电控制在最小。
4、安全性能优越：由于极端过充电操作失误引起过多的气体时可以放出，防止电池的破裂。5、持液性高电解液被吸收于特殊的隔板中，保持不流动状态，所以即使倒下也可使用。（倒下超过90度以上不能使用）。6、内阻小：由于内阻小，大电流放电特性好。
7、维护简单：充电时电池内部产生的气体基本被吸收还原成电解液，基本没有电解液减少蓄电池性能测试众所得知，蓄电池安全性能优越：由极端充电操作失误引起产生过多的气体时，一定程度上可以放出，防止电池的破裂。那么，汤浅蓄电池性能测量有什么方法呢。
下面了解下，蓄电池性能测量。第一种方法是通过检测电解液密度确定蓄电池剩余容量，这也是铅酸蓄电池检测普遍采用的方法。电解液密度在充电过程中逐渐变高，放电过程中逐渐降低。通过测量电解液的密度可判断蓄电池的充放电程度。
第二种方法是高电率放电法判断蓄电池剩余容量，它是通过测量大负荷下的端电压来判断蓄电池的剩余容量。它是模拟启动机启动时的负载，测出蓄电池在大电流放电时的端电压，根据端电压变化来判定汤浅蓄电池的技术状态。此方法能检测蓄电池有无故障及向启动机基与单片机的船用蓄电池智能检测系统供电的能力，但不能测量正在充电和刚充完电的蓄电池。
另外，还要注意蓄电池的充电、放电时，在汤浅电池电极上发生电化学反应，温度越高，电池各活性物质的活度增加，电解液粘度降低，电阻减小，因此电化学反应容易进行，反之则不容易进行。放电时温度越低，放出容量越低，在特别低的温度下，放出容量将大幅度下降，温度高则相反；充电时温度越低，充电接受能力越差，要求充电电压较高，才能充足电。
通过UPS电源维修工作中的统计可以得出这样的结论：对于后备式UPS电源，由蓄电池引发的故障超过了总故障的50%；对于在线式UPS，因为它的电路设计合理，特别是随着科学技术的发展，大多数都采用了集成化、模块化、智能化的UPS电源，并且所配置的后备容量都比较大，因而由电源而引发的故障很少，相比之下由。
通过UPS电源维修工作中的统计可以得出这样的结论：对于后备式UPS电源，由蓄电池引发的故障超过了总故障的50%；对于在线式UPS，因为它的电路设计合理，特别是随着科学技术的发展，大多数都采用了集成化、模块化、智能化的UPS电源，并且所配置的后备容量都比较大，因而由电源而引发的故障很少，相比之下由电池。
反之温度越高，充电接受能力越好，易造成过充电，因此要求降低充电电压，才不至于造成过充电。此温度的变化，直接影响汤浅蓄电池充电和放电性能。蓄电池的设计和生产工艺决定了蓄电池组的固有可靠性，蓄电池组的使用维护则是保证蓄电池组可靠性基础。
这里介绍数据中心设备经理们拓展其数据中心UPS蓄电池使用寿命的四项措施蓄电池绝缘监察的工作原理现行在用的高于安全电压的直流电源系统(例如电力操作电源、通信用240V直流供电系统等)都要求采用直流回路对地悬浮工作方式,并设置有绝缘监察(InsulationMonitoring)功能系统。
可见，正确使用和维护好蓄电池是延长蓄电池组寿命、降低UPS电源故障率的关键因素。“简单地说，蓄电池有三个特点：规模大、造价高、消耗性强。你能做的只是想方设法去延长蓄电池的使用寿命，事实上也就增加了数据中心的可用性。
所谓绝缘监察,是指在直流供电系统中,对直流输出与地的绝缘性能进行检测,判断是否发生接地故障或绝缘性能降低。当发生故障或绝缘性能劣化时发出告警。绝缘监察功能主要通过检测直流供电回路中电压和电流来实现对地绝缘电阻检测的。
因此，一般要求环境温度在25℃左右，ups浮充电压值也是按此温度来设定的。实际应用时，蓄电池一般在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会大大降低电池的容量、缩短电池的使用寿命。蓄电池变形不是突发的，往往是有一个过程的。
蓄电池在充电到容量的80%左右进入高电压充电区，这时，在正极板上先析出氧气，氧气通过隔板中的孔，到达负极，在负极板上进行氧复活反应：2Pb+O2=2PbO+热量PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+热量反应时产生热量，当充电容量达到90%时，氧气发生速度增大，负极开始产生氢气。
大量气体的增加使蓄电池内压超过开阀压，安全阀打开，气体逸出，最终表现为失水。2H2O=2H2↑+O2↑随着的蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，结果蓄电池出现如下情况：（1）氧气“通道”变得畅通，正极产生的氧气很容易通过“通道”到达负极。
（2）热容减小，在蓄电池中热容最大的是水，水损失后，蓄电池热容大大减小，产生的热量使蓄电池温度升高很快。3）由于失水后蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负极板的附着力变差，内阻增大，充放电过程中发热量加大。
经过上述过程，蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热，如散热量小于发热量，即出现温度上升现象。温度上升，使蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过“在负极表面反应，发出大量的热量，使温度快速上升，形成恶性循环，即所谓的“热失控”，最终温度达到80°以上，即发生变形。
实际应用中减少蓄电池深度放电的方式是：当市电供电中断，改由蓄电池向逆变器供电时，当UPS电源报警时，说明蓄电池已处于深度放电状态，应立即进行应急处理，关闭UPS.如果不是迫不得已，一般不要让UPS一直工作到因蓄电池电压过低而自动关机。
蓄电池的使用寿命与它被放电的深度密切相关。UPS所带的负载越轻，市电供电中断时，蓄电池的可供使用容量与其额定容量的比值越大。当UPS因蓄电池电压过低而自动关机时，蓄电池被放电的深度就比较深。UPS长期处于浮充状态而没有放电过程，相当于处在“储存待用”状态。
如果这种状态持续的时间过长，则会造成蓄电池因储存过久而失效报废。这主要表现为蓄电池内阻增大，严重时内阻可达几欧姆。在室温（20%3）下，存储一个月后蓄电池可供使用的容量为其额定值的97%左右，如果储存6个月不用，它的使用容量则变为额定容量的80%.如果储存温度升高，它的可使用容量还会进一步降低。
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