而這個“難”字，早在2019年就被各類汽車人以各種方式、各種體位和各種腔調演繹過。記得各大媒體評選的2019年年度關鍵字，“南”字首當其沖。1 UPS配套蓄電池概述
　　
　　UPS設備以及以它為核心的整個供電系統,是滿足數據中心供電質量的zui核心部分,而蓄電池又是整個系統中zui重要的組成之一,是整個供電系統的“zui后一道屏障”。特別在UPS系統的故障中,與蓄電池有關的原因占30%以上,對蓄電池設計、選配、維護等進行規范化有著重要的意義。
　　
　　對蓄電池的基本原理、特性、選配原則、設計計算、安裝、維護等相關事宜給出指導性原則和規范,對延長蓄電池的使用壽命和確保數據機房UPS設備的安全穩定運行具有重大意義,zui終保障UPS系統不停電功能的實現。
　　
　　目前數據中心UPS配置的蓄電池主要是閥控式密封鉛酸電池(VRLA),但隨著電池技術的發展和完善,鋰電池和燃料電池也逐漸成為用戶的在未來的選擇之一。
　　
　　數據中心UPS蓄電池的選擇和設計必須充分考慮到現代數據中心的特點和發展趨勢,并符合下述原則:
　　
　　(1)短時間恒功率輸出特性卓越
　　
　　卓越的短時間(通常≤30min)恒功率輸出特性,意味著在滿足相同負載后備時間要求下可減小電池的容量,從而降低蓄電池成本;或采用相同容量的電池配置,可增加UPS系統總后備時間。
　　
　　(2)高能量密度
　　
　　選配合適的電池類型和容量、設計合理的組裝結構,zui優化的利用機房空間,提高蓄電池組的整體能量密度,有利于降低機房面積和成本。
　　
　　(3)高穩定性
　　
　　蓄電池在有效壽命期間內,應有較低的故障率,盡量避免因個別蓄電池的故障或突然失效而造成的維修或更換,這對整個蓄電池系統的后期安全穩定具有重大意義。
　　
　　(4)防火阻燃
　　
　　數據中心的UPS電池外殼塑料材質應滿足V0級阻燃標準,電池端子、連接件及輸出母線端子所有裸露金屬部分應全部做絕緣保護處理,電池架需接地。
　　
　　(5)*性
　　
　　數據中心UPS電池組的各單體的容量、開路電壓、浮充電壓等指標的*性應符合相關標準。
　　
　　(6)抗震性
　　
　　數據中心UPS電池組架設計滿足抗8級烈度要求,電池之間連接建議采用軟連接。
　　
　　(7)便于安裝與擴容
　　
　　蓄電池的模塊化結構設計及專用安裝工具的提供,可降低整體安裝成本。電池組擺放位置和電池組架的設計應預留后期擴容的位置需求。
　　
　　(8)便于維護及更換
　　
　　電池組擺放及維護通道的距離,應滿足日常維護及電池更換的要求。
　　
　　(9)長使用壽命
　　
　　數據中心UPS電池應有合理的使用壽命要求,過短的使用壽命將增加UPS系統的不穩定性及成本。
　　
　　2 VRLA蓄電池的種類
　　
　　作為后備用途的VRLA電池按單體電壓等級分為2V、6V、12V等系列。按固定電解液的方式可分為AGM(超細玻璃纖維)電池和GEL(膠體)電池,其對比分別見表1和表2。
　　

　　3 蓄電池主要技術指標及使用壽命
　　
　　(1)蓄電池主要技術指標
　　
　　①正常工作條件
　　
　　工作溫度:-15～+45℃;
　　
　　蓄電池貯存溫度:5～+40℃;
　　
　　相對濕度:≤90%(25℃);
　　
　　②安裝方式
　　
　　可滿足立式或臥式安裝條件。
　　
　　蓄電池抗震加固應符合YD5096-2005《通信用電源設備抗地震性能檢測規范》的要求;
　　
　　③蓄電池組按照“YD/T799-2010”規定的相關方法試驗,10h率容量*次循環不低于0.95C10,在第三次循環應達到C10,3h和1h率的容量應分別在第四次和第五次以前達到,放電終止電壓應符合表3的規定;
　　
　　④溫度特性
　　
　　蓄電池在工作環境溫度為0℃時的容量應不低于該電池實際容量(25℃時的C10)的80%;
　　
　　⑤容量保存率
　　
　　蓄電池靜置28天后其容量保存率不低于96%;
　　
　　⑥密封反應效率
　　
　　蓄電池密封反應效率應不低于97%;
　　
　　⑦蓄電池端電壓的均衡性
　　
　　單體蓄電池和由若干個單體組成一體的組合蓄電池,其各電池間的開路電壓zui高與zui低差值不大于20mV(2V)、100mV(12V)。蓄電池組進入浮充狀態24h后,各蓄電池之間的端電壓差值不大于90mV(2V)、480mV(12V);
　　
　　⑧電池連接條壓降

　　
　　蓄電池按1h率電流放電,在兩只電池極柱根部測量的電池之間的連接條電壓降≤10mV;
　　
　　⑨防酸霧性能
　　
　　蓄電池在正常浮充工作過程中應無酸霧逸出;
　　
　　⑩防爆性能
　　
　　蓄電池在充電過程中遇有明火,內部應不引燃、不引爆;
　　
　　阻燃性能
　　
　　蓄電池殼、蓋應符合GB/T2408-1996中的第8.3.2FH-1(水平級)和第9.3.2FV-0(垂直級)的要求。電池連接線或電池連接片護套應選擇阻燃性材料;
　　
　　氣密性
　　
　　蓄電池應能承受50kPa的正壓或負壓而不破裂、不開膠,壓力釋放后殼體無殘余變形;安全閥要求蓄電池安全閥應具有自動開啟和自動關閉的功能,其開閥壓應是10～35kPa,閉閥壓應是3～15kPa。
　　
　　蓄電池外觀不得有變形、漏液、裂紋及污跡,標志要清晰;
　　
　　過放電性能要求
　　
　　以C10電流放電至接近0V,短接24h,再用2.35V/單體恒壓限流C10充48h進行C10容量檢測,連續進行五次循環后蓄電池實放容量應不小于0.90C10實際容量(25℃時C10)。
　　
　　(2)使用壽命
　　
　　在電池的實際使用過程中,當電池的實際放電容量低于額定容量的80%,即認為該電池失效或壽命終止。
　　
　　幾種典型的失效模式如下:
　　
　　①板柵腐蝕
　　
　　蓄電池正極板柵在浮充使用時會產生腐蝕,當腐蝕深度達到極板厚度的50%時,蓄電池壽命終止。在腐蝕過程中,正極板柵會產生變形和伸長,稱為正極板柵增長,導致板柵筋條斷裂,容量將完全喪失;
　　
　　②負極板極耳和連接條(匯流條)腐蝕負極板極耳和連接條(匯流條)表面會因為氧氣再化合反應和電解液中的硫酸鹽雜質引起化學腐蝕。在高電流密度下放電時,負極很容易發生鈍化,使得電極表面變成孔隙小的致密層;
　　
　　③失水干涸失水的原因有:
　　
　　?過充電產生的氣體析出;
　　
　　?從電池殼體中滲出水;
　　
　　?板柵腐蝕消耗水;
　　
　　?自放電損失水。
　　
　　其中過充電造成的氣體析出是實際使用中電池失水干涸,造成電池容量下降的zui主要原因。
　　
　　④熱失控
　　
　　若閥控鉛酸蓄電池長時間處于環境溫度過高或充電設備電壓失控的狀況下,會造成電池內部溫度過高,此時電池內阻下降,充電電流又會升高,內阻降低,如此反復形成惡性循環。
　　
　　熱失控會使電池殼體嚴重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發生,要采用相應的措施:
　　
　　?充電設備應有溫度補償功能或限流功能;
　　
　　?嚴格控制安全閥質量,以使電池內部氣體正常排出;
　　
　　?蓄電池要設置在通風良好的位置,并控制電池溫度。
　　
　　⑤負極硫酸鹽化
　　
　　當蓄電池經常處于放電后擱置造成的充電不足或過放電時,負極就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛,用常規方法充電很難使它轉化為活性物質,從而減少了電池容量,甚至成為蓄電池壽命終止的原因,這種現象稱為“不可逆硫酸鹽化”。
　　
　　4 電池容量計算方法
　　
　　(1)恒功率法(查表法)
　　
　　恒功率法(查表法)是UPS蓄電池容量計算的zui常用方法。
　　
　　蓄電池恒功率數據都來自于新電池試驗數據,恒功率法(查表法)并沒有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化,故該方法適用于UPS蓄電池運行環境穩定,且UPS負荷長時間在額定容量80%以下運行時選用。
　　
　　①計算公式
　　
　　恒功率法是能量守恒定律的體現,蓄電池提供的功率等于或大于負荷消耗的功率,即

P負荷≤P電池 (1)

式中,P電池--電池實際試驗的恒功率數據;
　　
　　P 負荷--電池組提供的總功率,主要是負荷消耗的功率。
　　
　　當以UPS為負荷時,P負荷可表示為  (2)

式中,P(VA)--UPS標稱容量(VA);
　　
　　PF--UPS功率因數;
　　
　　η--逆變器轉換效率。
　　
　　每個電池單體需要提供的功率為(3)

式中,Pnc--每個單體需要提供的功率;
　　
　　n--機器配置的電池數量;
　　
　　N—每節電池的單體電池數。如12V電池是由6個2V單體電池組成的,則N=6;
　　
　　②計算實例
　　
　　100kVA UPS,后備時間30min,計算電池配置。而這個“難”字，早在2019年就被各類汽車人以各種方式、各種體位和各種腔調演繹過。記得各大媒體評選的2019年年度關鍵字，“南”字首當其沖。