【技术分析】论数据中心测试验证中对蓄电池均衡充电管理的重要性

导语

数据中心测试验证中必须消除每个蓄电池充电电压不均衡状况，以保证蓄电池实际运行寿命基本达到额定运行寿命，从而解决长期困扰用户的蓄电池运行寿命短的问题。

数据中心UPS系统75%的供电系统故障与蓄电池有关。

蓄电池组放电性能取决于最“薄弱”的那节蓄电池。

如何使蓄电池的使用寿命大幅度提高，以降低数据中心运行费用，一直是用户最关心的问题之一。如果蓄电池处于带病运行状态，当市电断电时，数据中心的安全可靠运行就存在隐患，这方面的惨痛教训相信大家都历历在目，除此之外，蓄电池运行寿命长还可以节省数据中心维护费用。

大型数据中心的用户都有这样的经历，明明购买了十五年甚至二十年使用寿命的蓄电池，但实际使用寿命长的也就五至六年，短的只有四至五年，原因是什么呢？以中科仙络公司多年的数据中心测试验证及运维经验来看，问题就出在忽视对每个蓄电池均衡充放电的管理中。

大数据中心示意图（图源网络）

大型数据中心使用的都是大容量UPS系统，单台UPS容量高达500KVA或600KVA，所带蓄电池一般为40节左右（每节12V），后备时间一般为15分钟左右，以600KVAUPS为例，负载功率因素为0.8，后备时间为15分钟，需要2V1000安时的蓄电池240串联组成，UPS仅提供正负极的端电压，并不负责每节蓄电池的充电电压均分工作，通过管理并保证每节蓄电池都得到均衡的充电电压，是蓄电池测试验证工作必须完成的。如果每节蓄电池得到的充电电压参差不齐，或偏差较大，则会影响整组蓄电池的运行寿命。

举例

2V单节蓄电池正常浮充电压为2.27伏，但是240节串联，每节蓄电池得到的浮充电压还是有偏差的，如蓄电池组的8号蓄电池浮充电压为2.16伏（浮充电压低0.11伏），58号蓄电池浮充电压为2.41伏（浮充电压高0.14伏），而蓄电池系统放电时两个电池放电电流是一样的，当整组蓄电池放电至终止电压时，肯定8号蓄电池会过放电，长此以往这样的充放电循环，那么三、五年后8号蓄电池必然损坏，从而使整组蓄电池报废，用户就不得不更换整组蓄电池，大大增加数据中心运行成本。

蓄电池串联示意图（图源网络）

中科仙络公司通过以下两个测试验证方法可以做到蓄电池均衡运行：

第一

蓄电池测试最重要的是测试蓄电池均衡放电能力

还是以600KVA UPS后备时间15分钟为例，需要2伏1000安时240节蓄电池串联供电，正常情况下很难找到最“薄弱”的单节电池，因为在浮充电时，质量差的电池端电压也基本正常，但是在进行15分钟满载大电流放电时，质量差的电池，其端电压下降特别快，如果这个电池电压快速跌至终止电压，而整组蓄电池还没有到达UPS放电终止电压，整组蓄电池还会继续放电，则这节质量差的电池就会因过放电而损伤，所以蓄电池满载大电流放电是检测蓄电池组各个电池是否均衡的重要依据！

中科仙络公司会使用蓄电池智能监控维护系统，自动记录各个蓄电池在大电流放电时电压下降数值，因为用人力来完成240节电池的不间断测量，是很难做到的！通过对所有记录数据分析，可以找出最“薄弱”的蓄电池。如果不找出最“薄弱”的蓄电池，那么用户的蓄电池组就会一直带病运行，蓄电池寿命不会长！就会出现有些用户买了十年，甚至十五年运行寿命的蓄电池，实际运行寿命只有四至五年左右。

第二

在蓄电池测试验证中调整及均衡好每节蓄电池浮充电压及内阻

2V单节蓄电池正常浮充电压为2.27伏，但是240节电池串联，每节蓄电池得到的浮充电压还是有偏差的，如上所述的8号蓄电池及58号蓄电池，必须避免出现这种状况，如存在这种状况，长此以往，那么三、五年后8号蓄电池必然损坏，而58号蓄电池长期过充，会引起该蓄电池失水，而蓄电池失水是蓄电池损坏的主要原因之一，这两种状况都会使整组蓄电池报废，用户就不得不更换蓄电池，从而大大增加数据中心运行成本。

蓄电池示意图（图源网络）

中科仙络公司测试验证团队会在蓄电池测试验证工作前，仔细研读用户蓄电池设计方案及配置，然后做出完善的蓄电池测试验证方案。会完全避免蓄电池不均衡情况出现，我们公司的工程师会使用蓄电池智能监控工具严格测试蓄电池系统，通过调整匹配使每个蓄电池浮充电压及内阻均衡，对于个别单节超标的蓄电池，会和用户一起联系蓄电池供应商进行更换，并再次测试验证，从而保证每个蓄电池处于均衡状态。

在数据中心以后伴随的运维服务中也会定期检测蓄电池系统，从而使蓄电池系统运行寿命达到蓄电池所标称的标准使用寿命。如采用普通测试验证，仅做蓄电池放电时间验证，不对蓄电池系统每个蓄电池做浮充电压均衡（平衡）、大电流放电测试及调整更换工作，会使整组蓄电池存在不均衡充放电状况。如蓄电池存在不均衡充放电状况，那么就意味着数据中心一开始就为重要的蓄电池系统埋下了隐患，从而因不均衡充放电状况导致蓄电池系统使用寿命大大降低。

结论

优秀的数据中心蓄电池测试验证方案，可以保证蓄电池在标准使用寿命内可靠安全地运行。