全在線蓄電池放電節(jié)能技術

通信后備蓄電池質量是通信網絡供電不間斷的重要保障，是整個通信電源設備供電保障，保證通信網絡正常運行的最后一道防線。根據蓄電池特性和維護要求，蓄電池放電容量測試工作是必不可少的。本文論述了當前兩種蓄電池放電容量測試技術的利弊，提供了一種創(chuàng)新性的全在線蓄電池放電安全節(jié)能技術，為解決業(yè)界幾十年來蓄電池放電測試的安全隱患問題進行有益的探索。

1 當前電池放電技術分析

1.1 離線式放電法技術分析

(1)將其中一組電池脫離系統后，一旦市電中斷，系統備用電池供電時間明顯縮短，何況此時尚不清楚另一組在線電池是否存在質量問題，此放電方式事故風險性高。如要用此方式放電，建議提前啟用發(fā)動機組，并確保發(fā)電機組、開關電源等設備能正常運行，保證安全；

(2)離線放電結束后的電池組與在線電池組間存在較大電壓差，若操作不當將引起開關電源和在線電池組對離線放電后的電池組進行大電流充電，產生巨大火花，易發(fā)生安全事故。用此方式放電，需要配備一臺整組智能充電機，對該離線電池組先充電恢復后再并聯回系統，以解決打火花問題，這樣將使系統更長時間處于單組供電狀態(tài)，事故風險高。另通過調整整流器輸出與被放電的電池組電壓相等后進行恢復連接。上述操作一定要謹慎操作；

(3)此放電方式操作時既要脫離電池組的正極，又要脫離電池組的負極，尤其是脫離電池組負極時需要特別小心，操作不當引起負極短路，將造成系統供電中斷，導致通信事故的發(fā)生；

(4)此方式是將電池通過假負載以熱量形式消耗，浪費電能，影響機房設備運行環(huán)境，需要維護人員時刻守護以免高溫引發(fā)事故。

1.2 在線評估式放電法技術分析

(1)調整整流器輸出電壓至保護低壓值(如46V)，使所有后備電池組直接對實際負荷進行放電至整流器輸出電壓保護設置值。由于現網系統設備絕大多數電池配置后備供電時間為1～4h，放電電流大，應考慮電池組至設備供電回路壓降及設備低壓工作門限，以及保證系統供電安全，在線評估式放電其調整整流器輸出電壓不允許過低(如46V)，放電深度有限，對實際負載的放電時間掌握比較困難，評估電池容量難以準確，對電池性能測試有不確定因素存在，從而對保持電池組活性這一放電測試目的難以達到維護預期工作效果；

(2)如果兩組電池都有失容或欠容、落后等質量問題，當其放電至整流器輸出保護值的時間，不易被維護人員及時發(fā)現，此時可能后備電池容量所剩無幾，存在高風險。在此情況下，此放電方式比離線放電方式安全性更低；

(3)由于放電深度有限，對保持電池組的活性這一放電測試的目的無法達到，更為關鍵的是在全容量放電的實踐中我們經常發(fā)現有些電池組在放電前期表現正常，但到中后期，有些落后電池才開始逐步暴露出來。這一部分落后單體，于此放電方式的深度不夠而沒有被發(fā)現。所以我們稱此放電方式為在線評估式，它只能大致評估電池組性能，或檢測此電池組可以放電至此保護電壓的時間長短，而無法進一步檢查除此時間外究竟還能放電多長時間；

(4)組間電池放電電流不均衡。各組電池將根據自身情況自然分攤系統的負荷電流來放電，落后電池組，內阻大，分攤電流小，而健康電池組，內阻低，分攤電流大，造成某些落后電池因放電電流不夠大而無法暴露出來的現象，達不到我們進行放電性能質量檢測目的。

綜上所述，在中心機房蓄電池必須定期進行容量測試的需求下，目前兩種容量測試方法，各有特點又各有弊端，離線放電方法雖然可以達到蓄電池容量測試的目的，但是工作量太大，系統安全性偏低，而在線評估式放電方法雖然工作量比較小，但是系統安全性低，達不到蓄電池容量測試的目的，潛在的安全隱患大。因此，當前的蓄電池容量測試方法必須改革，現將引入一種全新的、科學的容量測試技術——全在線放電技術，以使電池放電容量測試達到預期維護質量檢測效果，電池放電維護操作簡便安全，提高了維護工作效率易得到有效的落實。

2 全在線放電技術分析

全在線放電技術指被測電池組通過串接電池組全在線放電測試設備提升在線供電電壓，以自動穩(wěn)流或恒功率控制輸出，使被測電池組對在線負載設備進行供電，實現被測電池組恒電流放電測試或恒功率放電測試，達到安全節(jié)能維護效果。

系統技術原理圖如圖1所示。

圖1 蓄電池全在線放電設備工作原理圖

放電技術原理如圖2所示。被測電池組的全在線放電原理分析：如圖2所示，在被測電池組的正極串聯電池組全在線放電設備，使被測組電池所在支路的電壓略高出整流器輸出或另一組電池的電壓，這樣就能使該組電池對實際負荷進行放電，在其放電過程被測電池組電壓隨著放電時間的變化(延長)而變化(逐漸下降)，通過全在線放電設備進行自動電壓補償調整，保證被測電池組始終保持恒定的電流或恒定的功率進行放電，當電池組放電終止電壓、容量、時間和單體電壓達到我們預期所設置的放電門限值時，完成放電測試。實現該電池組在線放電測試目的和預期維護效果。全在線放電工作原理，如圖3所示。

圖2 全在線放電原理

圖3 在線放電工作原理圖

2.1 在線放電結束后，自動完成在線充電恢復等電位連接

被測電池組放電測試結束后，電池組全在線放電設備自動進入充電程序，引導在線開關電源的整流輸出，經過全在線放電測試設備的充電、等電位控制保護電路自動對被測放電的電池組進行限流充電，自動完成在線等電位連接，根據全在線放電測試設備系統提示操作要求，恢復系統的正常連接后，全在線放電測試設備退出服務，完成結束蓄電池組全在線放電、充電恢復等電位正常連接全過程。另一組電池以同樣的方式進行在線放電容量測試。如圖4所示。

圖4 在線充電自動控制等電位連接工作原理圖

2.2　在線放電“無縫連接”技術

為確保電池放電測試的安全性，電池組全在線放電設備在串聯接入電池組正極時要求以無縫連接方式，如圖5所示。

圖5 在線放電容量測試接線圖

電池組在線放電測試無縫連接操作，“設備”接入應遵守“先接三，后拆一”，即為先接電源線L1、L2、L3，后拆原電源連接線L5；“設備”成測試退出服務，應遵守“先接一，后拆三”的原則，即為先接原電源連接線L5，后拆電源線L1、L2、L3。

3 在線放電技術與當前放電技術對比分析

3.1 與離線放電技術對比分析

(1)放電過程最大限度保證電池組備用電能，最大限度降低放電測試造成系統癱瘓的風險；

(2)電池組放電后能自動進行充電恢復，克服離線放電后等電位接入系統操作難度大及潛在安全等問題；

(3)電池組存儲的電能最大限度地得到利用，克服了離線放電能源的浪費，基本沒有發(fā)熱現象，不存在高溫的危險，不影響機房環(huán)境溫度；

(4)僅在電池組的正極進行無縫連接操作，避免了離線放電因操作不當引起的短路風險；

(5)該設備一旦串聯接入電池組的正極，設定相關放電參數后，所有放電充電工作自動完成，維護人員可以進行其它工作，降低工作強度，提高工作效率。

3.2 與在線評估式放電技術對比分析

(1)全在線放電方式能夠達到深度放電保持電池活性及檢測落后電池的放電測試目的，充分把握電池組剩余容量和后備供電時間；

(2)在放電過程中最大限度地保證電池組備用電能，最大限度地降低了容量測試造成系統癱瘓的風險；

(3)全在線放電方式能夠實現各組電池以相同電流進行分組放電，任何落后單體電池都能暴露出來，克服了在線評估式放電的局限性；

(4)全在線放電設備一旦串聯接入電池組的正極，設定相關放電參數后，所有放電充電工作自動完成，維護人員可以進行其它工作，降低工作強度，提高工作效率。