在數(shù)據(jù)中心中,交流UPS系統(tǒng)是非常重要的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施,為負(fù)載提供不間斷的供電,保障網(wǎng)絡(luò)的暢通和設(shè)備的正常運(yùn)行。其中,作為電能儲存的蓄電池必定是交流UPS系統(tǒng)的重要組成部分。而由于蓄電池本身特性以及種種原因,目前人們對交流UPS系統(tǒng)用蓄電池的認(rèn)識或多或少存在著誤區(qū),應(yīng)用不盡人意。實(shí)際應(yīng)用中,有許多交流UPS系統(tǒng)的事故或故障是由蓄電池引起。因此,有必要加強(qiáng)對交流UPS系統(tǒng)中蓄電池應(yīng)用的要求和蓄電池特性的了解,正確選配和使用蓄電池,以保證其能夠充分地發(fā)揮應(yīng)有的作用。

　　長延時蓄電池與高倍率蓄電池

　　在數(shù)據(jù)中心使用的蓄電池按放電類別一般可分三類,即油機(jī)發(fā)電機(jī)組用的“瞬間大電流放電”和通信電源系統(tǒng)用的“長延時、小電流放電”以及交流UPS系統(tǒng)用的“高倍率放電”。

　　傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電中,通信電源系統(tǒng)的后備時間基本上都是按照設(shè)計負(fù)荷的數(shù)個小時進(jìn)行設(shè)計和配置的。例如10h、8h,至少也有3～5h。蓄電池組基本處于“長延時、小電流”充放電工作狀態(tài),蓄電池的標(biāo)稱容量也是以10h放電率下的容量來標(biāo)定的,例如100Ah/12V、200Ah/6V、1000Ah/2V等,都是按照10h率的放電電流可以釋放的電能量分別為100Ah、200Ah和1000Ah。

　　對于大功率的交流UPS系統(tǒng)由于電壓較高,多選用6V或12V的蓄電池。受蓄電池容量和并聯(lián)組數(shù)以及投資成本等諸多方面的限制,其后備時間最低甚至只有15min。也就是說,其蓄電池組的放電率已經(jīng)遠(yuǎn)小于10h率,而蓄電池組實(shí)際放電電流要遠(yuǎn)大于10h率放電電流。蓄電池的放電方式已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻橛趥鹘y(tǒng)的通信用后備蓄電池“長延時、小電流”與啟動型蓄電池的“瞬間大電流放電”之間的“高倍率”放電方式。從目前的閥控式密封鉛酸蓄電池的技術(shù)和工藝結(jié)構(gòu)來說,按照“長延時、小電流”設(shè)計和生產(chǎn)的通信用后備電池是不能完全滿足這種應(yīng)用要求的。

　　同樣是12V或6V單體的鉛酸蓄電池,不同使用場合的選擇是完全不一樣的。應(yīng)用在傳統(tǒng)的通信局站、無線基站等場合,應(yīng)該繼續(xù)選用傳統(tǒng)的“小電流、長延時”的通信用鉛酸蓄電池;而用于數(shù)據(jù)中心交流UPS系統(tǒng)的蓄電池組,則應(yīng)選用適合大電流放電的“高倍率”蓄電池組。兩者不應(yīng)混淆和濫用。

　　直流回路短路故障的危害

　　在數(shù)據(jù)中心中的供電電源系統(tǒng)可以分成交流和直流兩個回路。與交流回路相比較,直流回路發(fā)生故障時的影響會更大。

　　主要原因有以下幾方面:

　　1.蓄電池組短路危害性比交流電要大一般情況下,電氣短路起火的首要措施是切斷電源。對于交流電源而言,由于電能自上而下地來源于市電電網(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)組,當(dāng)發(fā)生電氣短路故障時,總會有一級保護(hù)器件產(chǎn)生動作,及時切斷短路的電氣電路。而當(dāng)蓄電池組位于電源供電系統(tǒng)的末端,電能是自下而上提供的,只要越過了直流總配電屏的保護(hù)熔絲或蓄電池組的保護(hù)斷路器,則不會再有其他的保護(hù)。發(fā)生短路故障時,往往無法有效地切斷短路的電氣電路。加上直流電流不像交流正弦波,沒有過零點(diǎn)時的瞬間電動勢為零,一旦發(fā)生電氣短路極易引起蔓延。而發(fā)生短路后的阻抗僅取決于導(dǎo)線線阻和蓄電池組內(nèi)阻,短路電流基本近似為無窮大,因此,蓄電池組直流電氣短路的危害程度遠(yuǎn)大于交流電氣短路。

　　2.導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷事故

　　通信電源中的直流供電系統(tǒng)是保證通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電不中斷的核心系統(tǒng),后備蓄電池組是通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急供電能源所在。對于直流供電系統(tǒng)中,蓄電池組是直接并聯(lián)在整流器輸出端的直流供電回路中,正是由于有后備蓄電池組的存在,市電停電或交流側(cè)發(fā)生電氣短路中斷并不會直接導(dǎo)致通信網(wǎng)絡(luò)的供電中斷。同樣,對于交流UPS系統(tǒng),只要逆變器及后續(xù)電路正常工作,后備蓄電池組就能夠發(fā)揮作用。然而,若直流電源系統(tǒng)特別是蓄電池組發(fā)生電氣短路,必然造成直流電源系統(tǒng)的輸出電壓瞬間跌落,引起負(fù)載設(shè)備掉電,導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中斷故障,嚴(yán)重影響信息通信的暢通。

　　3.引發(fā)機(jī)房火災(zāi)

　　發(fā)生蓄電池組電氣短路后,若不能及時發(fā)現(xiàn)和切斷回路,則必然引起火災(zāi)。蓄電池組的質(zhì)量越好、電量越足,危害也越大。

　　因此,數(shù)據(jù)中心交流UPS系統(tǒng)中直流回路特別是蓄電池組的過流保護(hù)尤為重要。特別要注意必須在靠近蓄電池組側(cè)配置電池保護(hù)箱,其內(nèi)置開關(guān)應(yīng)為直流型(或交直流兩用型)斷路器或熔斷器,如多組蓄電池并聯(lián)使用,宜設(shè)置總輸出開關(guān),且對每組蓄電池分別設(shè)置開關(guān)進(jìn)行保護(hù)和操作。

　　蓄電池短路故障及漏液分析和檢測

　　在交流UPS系統(tǒng)蓄電池組電氣短路的起因中,蓄電池漏液造成對電池架短路或絕緣度下降,造成正負(fù)極通過電池架間接短路,一直是發(fā)生幾率較高、最為難以判斷和發(fā)現(xiàn),但后果卻非常嚴(yán)重的疑難故障。

　　漏液檢測與預(yù)防措施

　　(1)選擇正規(guī)、大品牌的電池

　　目前市面上充斥著大量山寨、翻新的電池,這種電池最大的優(yōu)勢是便宜,但風(fēng)險極大;而且外殼材料可能采用二次料,比較脆、硬,容易破裂,導(dǎo)致漏液;甚至偷工減料,減少投入,外殼厚度不足,耐受不住使用過程中產(chǎn)生的正常壓力或碰撞。

　　所以,從根本上要保障采購的電池產(chǎn)品是正規(guī)來源、大品牌的電池。目前國內(nèi)市場上,英業(yè)達(dá)高功率蓄電池在行業(yè)應(yīng)用廣泛。

　　(2)選擇有資質(zhì)的工程安裝人員

　　安裝環(huán)節(jié)是極重要的過程,安裝時,必須將電池包裝去除,電池外殼將直接與電池架/柜接觸,加上電池的重量,容易造成磕碰。若要做到輕拿輕放,需要的是極大體力、敬業(yè)精神與責(zé)任心,否則結(jié)果必然很不理想;且安裝造成的電池外殼破裂在驗(yàn)收時根本看不出來,為后期埋下風(fēng)險隱患。

　　建議選擇有資質(zhì)、管理嚴(yán)格、技術(shù)過硬及售后有保障的專業(yè)施工人員,確保整個施工過程有管控、有保障。

　　(3)物理隔離辦法

　　消除一切可能的風(fēng)險,防范于未然才能保證產(chǎn)品、設(shè)備的可靠運(yùn)行,減少風(fēng)險發(fā)現(xiàn)。將電池與電池架/柜隔離是一個有效的辦法。采用不導(dǎo)電的塑料托盤(見圖2),介于電池與架之間,當(dāng)有漏液現(xiàn)象時,酸液會保留在托盤內(nèi),避免與電池架構(gòu)成帶電整體,可以有效避免觸電。

　　(4)電池實(shí)時監(jiān)測法

　　原理:漏液時,隨著酸液的流失,電池對于電流傳輸能力下降,內(nèi)部阻抗增加,最終表現(xiàn)出來的就是電池內(nèi)阻增加、電壓變化。通過判斷電池內(nèi)阻及電壓的變化情況,即可判斷電池存在異常。方法:選擇一套合適的電池監(jiān)測儀系統(tǒng),實(shí)時檢測每節(jié)電池的電壓、溫度、內(nèi)阻,設(shè)定好報警值,當(dāng)有異常時,提供聲光報警,維護(hù)人員能夠第一時間發(fā)現(xiàn)、處理,避免風(fēng)險發(fā)生。

　　該設(shè)備能24h持續(xù)檢測,及時了解電池參數(shù),并能根據(jù)電池的歷史數(shù)據(jù),分析電池的變化趨勢,及時掌握電池的壽命與狀態(tài),防范于未然。

　　(5)絕緣阻抗監(jiān)測法

　　原理:針對電池回路與交流電回路隔離情況下,漏液時,電池酸液必將與電池架/柜接觸,由于電解液的導(dǎo)電作用,此時,電池正負(fù)極與電池架之間的阻抗將變小,小到一定值,將產(chǎn)生觸電風(fēng)險。方法:選擇一個合適的直流絕緣阻抗監(jiān)測儀,實(shí)時檢測電池正/極與電池架/柜的阻抗,設(shè)定好報警值,當(dāng)有異常時,提供聲光報警,維護(hù)人員能夠第一時間發(fā)現(xiàn)、處理,避免風(fēng)險發(fā)生。目前國內(nèi)廠家已經(jīng)有相應(yīng)的成熟技術(shù),檢測準(zhǔn)確、無誤報,且成本較低。

　　(6)定期巡檢法

　　三個月或半年進(jìn)行一次檢修、除塵、觀察、阻抗測試等,根據(jù)列出的檢查清單,進(jìn)行相應(yīng)的檢查、記錄,確保檢查工作有效落實(shí)到位。該工作可以由用戶自己安排,也可以委托電源廠家或第三方公司專業(yè)的售后服務(wù)人員進(jìn)行。

　　總結(jié):方法多樣,關(guān)鍵是提前預(yù)防與定期檢查,以上辦法可以疊加使用(備注:3與5不能同時使用),將使風(fēng)險發(fā)生概率減少多個數(shù)量級甚至完全消除。

　　結(jié)束語

　　近10年發(fā)生的電池漏液導(dǎo)致的安全事故,已經(jīng)有多起,如起火、觸電等問題,造成機(jī)房通信中斷、設(shè)備損壞、財產(chǎn)損失等災(zāi)難。通過渠道選擇、人員防范、物理防護(hù)、技術(shù)手段等方法,或是采用綜合解決方案,將事故消防在萌芽狀態(tài),重點(diǎn)體現(xiàn)在預(yù)防措施,能有效避免事故發(fā)生。