1► 铅酸电池使用问题1859年G.Plante发明铅酸蓄电池，至今已经有一百多年的历史了。最初的电池都是开口式电池。从 70年代起，以美国GNB公司，日本汤浅等为代表的铅酸蓄电池企业开始了阀控式密封铅酸蓄电池（胶体蓄电池）的研究。

而我国VRLA电池的研制和生产始于80年代末。奥冠胶体电池由于材料廉价、工艺简单、安全性好、可靠性高、维护量少等特性，使之在广泛领域普遍使用，并且在未来一段时间内，依然会广泛应用于数据中心等领域。阀控铅酸电池设计使用寿命一般可达十年以上，然而很多用户发现电池在使用了三到四年后就会陆续出现失效或故障，这主要是由于阀控蓄电池长期浮充运行后出现电池失水、负极板硫酸化、正极板腐蚀、热失控等，导致容量衰退。据统计，数据中心宕机主要原因有：IT设备故障、油机故障、天气相关、水浸或加热、人为误操、DDoS攻击、UPS系统故障等。独立调查机构调查报告显示，UPS电池故障是导致多数数据中心宕机的“罪魁祸首”,有65%的受访者认为UPS电池故障是导致数据中心宕机的首要原因;根据报告数据，除去人为和天灾原因，2016年设备故障导致的数据中心宕机中，UPS系统故障占比最大，占到了25%。而在UPS故障原因中，蓄电池是导致故障主要原因，概率高达50%。总的来说，电池故障会带来以下后果：落后电池降低UPS后备时间；有机会导致并机系统环流系统闪断；严重的会发生热失控并引起火灾事故。因此，铅酸蓄电池的维护、监控监测、更换更新显得十分重要。本文就这几方面进行探讨。

2► 铅酸电池维护方法

1、安装要求

（1） 使用环境温度范围：-15℃～+45℃，避开热源和阳光直射场所，避开潮湿、可能浸水场所，避开完全密闭场所；

（2）多层安装：层间温度差控制在3℃以内；

（3）散热条件：电池间距保持5mm～10mm之间；

4）散热设施的设计：

A.蓄电池发热量：Q＝3.6×V×I×n其中V为蓄电池每单格的浮充电压值；I为浮充电流值，常温可按2‰C10估算（强制均充可按4‰C10估算），高温浮充电流值按实际测量结果；n电池组单格总数；单位kJ/hr。B.机房（一体化柜）换气量：Q≥C10×n×5.5‰其中C10为10小时率容量；n为电池单格数；单位m3/hr  

2、安全性、可用性考虑

（1）换气通风条件：保证室内氢气浓度小于0.8%；

（2）并联使用：推荐为3组以内；

（3）关于电池混用：新旧不同、厂家不同的产品不允许混合使用；

（4）浮充使用条件：限流≤0.25C10，电池为2.23V/单格；

（5）浮动／均衡充电：蓄电池处于连续充电状态，电压相对较低，注意充电电流；

（6）循环充电：蓄电池重复充、放电使用时的充电方法，电压相对较高，注意充电时间。

（7）放电终止保护电压设置：

（8）考虑充电电压的温度补偿；

（9）考虑放电容量与环境温度关系。

3、日常维护方法

（1）月度维护测量蓄电池组端总的浮充电压；充电器的输出电流和电压；按下列各项检视各个单体/单元的条件：1)单体/单元完整性：极柱、连接器、电池架或电池柜是否有锈蚀的痕迹

2)整体外貌和电池组、电池架或柜、放电池区及包含可到达地方的清洁状况3)盖的完整性，并检查单体/单元是否有裂纹或电解液泄漏 4)是否有槽/盖过度变形 （2）季度检查单体或单元内阻值; 电池组中各个单体或单元负极的温度;用1小时或更少的放电率，采样测试电池间连接电阻;

（3）半年度检查半年检应包含月检和季检的内容，并记录每个单体或单元的电压

（4）年度检查，年检应包含月检，季检和半年检的内容，并且执行以下内容

整组电池所有单体到单体的连接电阻；迭加在电池组上纹波电流和电压；蓄电池的容量性能测试。

3► 铅酸电池监测要求

1、电池监测的目的目前，对蓄电池组的管理主要采用定期维护的方式。一般定期人工对电池的电压、内阻进行测量，每一年或几年对电池组进行一次核对性放电。这种维护方式主要存在下面的缺点：维护工作量大，导致维护人员不堪重负无法即时掌握蓄电池组运行真实数据及数据无法进行系统的分析维护风险较高为了能彻底解决以上问题，必须组建一个蓄电池在线监测系统，对蓄电池的单体电压、组压、单体内阻、电池负极温度等重要参数进行在线监测，一旦发现某个参数有异常或其变化趋势有异常时立即告警，使管理维护人员及时发现问题或潜在的隐患，及时进行处理，保证UPS系统的可靠性与安全性。安装电池监控系统主要目的：及时发现电池着火的潜在风险并提前告警；提前预警即将失效的蓄电池，排除潜在的隐患，确保UPS系统安全；无需进行定期的内阻、电压手工测量，节约人力物力；即时发现充电故障，延长蓄电池组寿命。通过对数据的系统分析，积累不同品牌型号设备及蓄电池的实际运行经验，作为选型参考。

2、电池监测技术的发展第一代：蓄电池单体电压集中监控，缺点：仅能判断整组健康，无法识别故障单体，布线困难，成本高，施工复杂、不方便扩展。精度低，误差大，施工困难！第二代：分布式蓄电池单体电压、内阻监控，优势：智能电池数字化精细管理，物联网技术，扩展性好，施工简单，支撑电池延长寿命。目前主要使用模块式监控方案。

3、电池监测设备选用

（1）合理精度：满足监测规范要求。

（2）可靠性：主要考虑是绝缘耐压水平，例如维谛IBMU的绝缘耐用水平是2000VAC；再者，设备的保护功能，如电源回路带防短路与反接、过压保护，电压采样线带限流保护，内阻测试线带保险丝保护；还有，电气隔离是否光电隔离、通讯可靠是否环接、本地存告警记录事件记录放电记录等关键数据，避免数据丢失。

（3）直观性：图表化显示电池电压、内阻、温度等，可生产柱状图、趋势图；数据与曲线图自由切换、历史告警当前告警分类显示等。

（4）数据采集：采集速度快，突变数据无所遁形；多维度，电压、电流、内阻、温度；多角度，与单只基准比较、与组内偏离比较，热失控、单体电压曲线、组压电流波动比较等。

（5）安装及维护便利：安装更换：模块化设计、电气隔离，安装、更换极其简单；告警显示：模块带自身故障告警，维护方便；本地显示，便于UPS维护。后台应用：远程值守、远程专家、自动派单告警显示：大数据挖掘、告警分类、故障处理建议

4►铅酸电池故障处理手段

1、一般性故障处理方法

（1）电压均衡性偏离正常范围，强制均充后观察

（2）浮充电流异常，检查电池单体电压是否异常、电池是否发热

（3）核对性放电判断容量不足 ，均充后再做10小时率或3小时率容量

（4）安全阀有少量液体渗出（非电池内部往外漏液），擦拭后再观察，排除残余电解液吸水可能

2、严重故障处理方法——蓄电池更换

（1）更换判据：如果蓄电池电压在放出其额定容量80％（对照相应放电率的容量如C10、C3 等参数）之前已低于1.8V/单格（1小时率放电为1.75V/单格）；又或者蓄电池内阻已经增大30%以上，很可能蓄电池容量已经低于80%，则应考虑加以更换。

（2）更换时间：蓄电池属于消耗品，有一定的寿命周期。综合考虑使用条件、环境温度等因素的影响，在到达蓄电池设计使用寿命之前，用新电池予以更换。

（3）其他需要更换的情况：电池鼓胀；电池漏液；电池内部短路或开路；壳体材料老化、端子腐蚀穿透。

3、蓄电池选择主要考虑寿命、容量、安全等，举例说明如下——

（1）长寿命系列蓄电池的显著特点如下：长寿命：板栅采用铅钙锡多元合金，具有较强耐腐蚀性、抗蠕变性；正极活性物质采用4BS成核技术和高温高湿固化工艺，提高电池循环寿命；电池浮充寿命12年（25℃）。安全性高：采用高灵敏度安全阀自动调节电池内压，滤酸片具有防酸雾及防爆功能；专利多层极柱密封结构，确保电池寿命期间极柱密封的可靠；采用高性能隔板，合理设计和控制极群饱和度，提高氧复合效率，减少气体析出。比能量高：小的面间距极群结构设计及紧装配技术；负极采用碳技术及合理正负活性物质配比。

（2）高功率系列蓄电池的显著特点如下：3D板栅设计，适合高功率放电。高功率铅膏配方，放电持续稳定。大直径高导电内嵌铜芯铅基端子，耐腐蚀，载流能力更强。

（3）板式及管式胶体电池的显著特点如下：可靠性和安全性高：专用胶体电解质呈固态，无漏液、无分层；涂膏式厚极板设计，更耐腐蚀；优质安全阀，精确阀控调节压力，更安全可靠；散热性能好，高温及过充条件下，不易出现干涸和热失控现象。使用寿命长：电池浮充设计寿命15～20年，50%深度放电循环达1600～3000次。深放电性能好：100%放电后仍可接在负载上，有很好的循环耐久能力，再充电后可恢复原容量。适应环境（温度）广泛：可在环境温度为-20℃～+50℃的工作场所使用。自放电率低：每月自放电率低于2%；在25℃环境中存放两年，剩余容量仍在50%以上。铅酸电池全生命周期维护涉及方方面面对内容，基于蓄电池对数据中心的重要性，我们需要在包括选型、安装、维护、监测等方面制定一套合理的解决方案，一方面选择质量可靠性能合适的产品，另一方面在安装、维护方面注意处理一些要点，再一方面是要施以现代化辅助设施对数量巨大的蓄电池进行监测管理，更主动及时的发现蓄电池潜在问题。