蓄电池监控在数据中心的应用概述

莱姆电子蓄电池在线监测系统在数据中心应用

1.数据中心数据中心机房蓄电池在线监测的必要性：

可靠稳定的供电系统是数据中心稳定运行业务的基本要求，数据中心必须保证供电的连续性和供电系统的安全性，在数据中心的信息中心机房一般都会用到UPS不间断电源作为重要的安全保障。

UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成的稳压稳频的不间断电源，市电供电中断时，UPS能保证输出供电的连续性。而蓄电池是UPS的关键组成部分，蓄电池作为动力提供的最后保障，无疑是UPS电源中的最后一道保险，其状态的好坏直接关系到UPS是否正常工作。

目前，UPS广泛使用密封铅酸蓄电池（VRLA ：Valve-Regulated Lead-Acid Battery）俗称“免维护电池”，而这种称谓也使得在蓄电池的使用过程中，人们往往错误的认为蓄电池是免维护的而不加重视，许多用户从安装上蓄电池后就基本没有进行过维护和管理。由于在实际应用中，一般都是多个蓄电池串联组成电池组，在串联系统中，如果有一个蓄电池出现异常，则会影响整组蓄电池的正常使用，导致关键时刻，UPS不能正常供电，从而造成不可估量的损失。

目前市场上的铅酸蓄电池生产厂家良莠不齐，很多蓄电池厂家宣称阀控铅酸蓄电池使用寿命可以达到10年以上，但在实际中，很多蓄电池使用半年就可能出现

异常，或者在2-3年左右出现劣化，以致使用不到5年的蓄电池就得淘汰。

有资料统计，因蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约占到30%以上。为使数据中心机房稳定运行，必须对UPS蓄电池进行管理和维护。

2. 蓄电池工作中可能存在的问题分析

蓄电池是化学电源，在使用过程中一些蓄电池会提前老化或损坏，从而严重影响整个蓄电池组的供电水平甚至无法供电。UPS电池组在运行过程中，随着使用时间的增加必然会有个别或部分蓄电池出现老化现象。整组电池的容量是以状况最差的那一块电池的容量值为准，而不是以平均值或额定值为准。若不及时检测，找出老化电池给予调整，电池组的容量将变小，电池寿命缩短，影响系统的高效安全运行。

如果不能及时发现存在问题的蓄电池，将影响系统安全供电，有可能带来灾难性后果。所以让每一块蓄电池时刻处于完好状态是蓄电池监测管理的最主要的目的。

目前，蓄电池运行中存在的隐患主要有：

1）蓄电池寿命无法达到设计要求

目前我们使用的蓄电池或许存在这样的问题：在蓄电池安装时，蓄电池的厂家称阀控铅酸蓄电池在浮充下的使用寿命可以达到10年以上，但在实际中，蓄电池可能在2-3年左右就出现劣化，以致使用不到5年的蓄电池就得淘汰。有的蓄电池甚至工作半年就出现异常。

2）蓄电池浮充下缺乏温度补偿

由于蓄电池的工作环境比较复杂，而环境温度对于蓄电池的影响，特别是电压、电流的影响较大。在25℃以上，每增加1℃，蓄电池充电电流将会增加10%，蓄电池失水将会增加1.5%。

3）对于蓄电池的运行情况、性能状况不明

由于没有良好的手段以及管理，蓄电池的使用者对于蓄电池的运行情况缺乏足够的了解，特别是对于蓄电池历史数据的整理以及分析。

4）蓄电池管理维护的理念和方法需要改进

很多蓄电池的维护人员，受到蓄电池厂家的误导，认为“免维护”就是无需维护，其实“免维护”仅仅是不需要定期对蓄电池进行加水。或者是对蓄电池的监测仍然停留在人工定期监测的办法，耗费了大量的人力和实践，而且危险性较高。

另外，从经济效益和社会效益上讲，管理蓄电池可以延长整个电池组的使用寿命，减少蓄电池更换量，从而节省费用，也利于环境保护。目前国内很多用户在电池使用一半寿命时就被全部更换掉，实际此时绝大部分电池还是完好的，这样被白白扔掉实在是严重的浪费。

3.阀控式铅酸蓄电池的失效模式

造成蓄电池失效的主要模式包括：硫酸盐化（硫化）、失水、正极板栅腐蚀、正极物质活性降低及隔膜收缩等。其中硫酸盐化和失水是蓄电池最常见的失效模式。保障蓄电池处于良好的运行环境，及时发现单体蓄电池的早期失效，是避免串连蓄电池组整体失效的最有效手段。对蓄电池的运行参数和性能参数进行综合监控是避免蓄电池的早期失效，延长蓄电池的使用寿命。

蓄电池常见的失效模式分析：

一类是阀控式铅酸蓄电池原理的固有因素，主要有：

1）正极板腐蚀：对浮充电使用的电池，设计使用寿命主要取决于板栅腐蚀速率，它受栅板材料、电解液密度和环境温度的影响很大，然而这是一个缓慢的过程，由此引起的寿命终结可长达十几年。但是在电池过充电状态下，通过氧复合通道，负极产生了水，降低了酸度，而正极反应产生H+，加速了正极板栅的腐蚀。同样在高温环境下，正极板栅的腐蚀也会被加速，从而缩短电池的预期寿命。

2）失水：由于阀控式铅酸蓄电池是贫液式设计，电解液的吸储量非常有限，失水将直接导致电池容量损失。据统计有70%以上的电池失效是由于失水造成的。

在充电过程中氧复合反应不完全及板栅腐蚀将引起水的损失，当每次充电时，由于产生气体的速率大于气体再化合速率，导致一部分气体逸出，损成水的损失。正极栅的腐蚀也是造成水损失的因素之一。

3）负极板硫酸盐化：在充电过程中，一旦氧复合反应发生，几乎消耗了所有流入负极的电流，使得负极不可能被极化到开路电极电位以上，这样无论电池处于充电或放电状态，负板总有硫酸铅存在，使负极长期处于非完全充电状态，形成不可逆硫酸铅，使电池容量逐渐减少，导致电池失效。

4）热失控：在充电过程中，电池内的再化合反应将产生大量的热能，由于蓄电池的密封结构使热量不易散出，导致电池温升过高失效。

电池生产工艺质量的因素：

在实际情况中，由于电池生产工艺质量的问题，如原材料成份不稳定，极板涂膏量不一致，极耳腐蚀断裂，壳体和壳盖间渗透漏液，阀盖开闭不灵等，都造成电池性能离散性大，也是电池早期失效的主要因素。

由于电池生产工艺、材料的离散性导致的电池性能离散性，将在电池使用中被反映，如浮充电压的离散性，不可避免带来单体电池的过充和欠充。

使用环境因素：