全在線(xiàn)蓄電池放電安全節(jié)能技術(shù)

通信后備蓄電池質(zhì)量是通信網(wǎng)絡(luò)供電不間斷的重要保障，是整個(gè)通信電源設(shè)備供電保障，保證通信網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的最后一道防線(xiàn)。根據(jù)蓄電池特性和維護(hù)要求，蓄電池放電容量測(cè)試工作是必不可少的。本文論述了當(dāng)前兩種蓄電池放電容量測(cè)試技術(shù)的利弊，提供了一種創(chuàng)新性的全在線(xiàn)蓄電池放電安全節(jié)能技術(shù)，為解決業(yè)界幾十年來(lái)蓄電池放電測(cè)試的安全隱患問(wèn)題進(jìn)行有益的探索。

1 當(dāng)前電池放電技術(shù)分析

1.1 離線(xiàn)式放電法技術(shù)分析

(1)將其中一組電池脫離系統(tǒng)后，一旦市電中斷，系統(tǒng)備用電池供電時(shí)間明顯縮短，何況此時(shí)尚不清楚另一組在線(xiàn)電池是否存在質(zhì)量問(wèn)題，此放電方式事故風(fēng)險(xiǎn)性高。如要用此方式放電，建議提前啟用發(fā)動(dòng)機(jī)組，并確保發(fā)電機(jī)組、開(kāi)關(guān)電源等設(shè)備能正常運(yùn)行，保證安全；
(2)離線(xiàn)放電結(jié)束后的電池組與在線(xiàn)電池組間存在較大電壓差，若操作不當(dāng)將引起開(kāi)關(guān)電源和在線(xiàn)電池組對(duì)離線(xiàn)放電后的電池組進(jìn)行大電流充電，產(chǎn)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(tái)整組智能充電機(jī)，對(duì)該離線(xiàn)電池組先充電恢復(fù)后再并聯(lián)回系統(tǒng)，以解決打火花問(wèn)題，這樣將使系統(tǒng)更長(zhǎng)時(shí)間處于單組供電狀態(tài)，事故風(fēng)險(xiǎn)高。另通過(guò)調(diào)整整流器輸出與被放電的電池組電壓相等后進(jìn)行恢復(fù)連接。上述操作一定要謹(jǐn)慎操作；
(3)此放電方式操作時(shí)既要脫離電池組的正極，又要脫離電池組的負(fù)極，尤其是脫離電池組負(fù)極時(shí)需要特別小心，操作不當(dāng)引起負(fù)極短路，將造成系統(tǒng)供電中斷，導(dǎo)致通信事故的發(fā)生；
(4)此方式是將電池通過(guò)假負(fù)載以熱量形式消耗，浪費(fèi)電能，影響機(jī)房設(shè)備運(yùn)行環(huán)境，需要維護(hù)人員時(shí)刻守護(hù)以免高溫引發(fā)事故。

1.2 在線(xiàn)評(píng)估式放電法技術(shù)分析

(1)調(diào)整整流器輸出電壓至保護(hù)低壓值(如46V)，使所有后備電池組直接對(duì)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行放電至整流器輸出電壓保護(hù)設(shè)置值。由于現(xiàn)網(wǎng)系統(tǒng)設(shè)備絕大多數(shù)電池配置后備供電時(shí)間為1～4h，放電電流大，應(yīng)考慮電池組至設(shè)備供電回路壓降及設(shè)備低壓工作門(mén)限，以及保證系統(tǒng)供電安全，在線(xiàn)評(píng)估式放電其調(diào)整整流器輸出電壓不允許過(guò)低(如46V)，放電深度有限，對(duì)實(shí)際負(fù)載的放電時(shí)間掌握比較困難，評(píng)估電池容量難以準(zhǔn)確，對(duì)電池性能測(cè)試有不確定因素存在，從而對(duì)保持電池組活性這一放電測(cè)試目的難以達(dá)到維護(hù)預(yù)期工作效果；
(2)如果兩組電池都有失容或欠容、落后等質(zhì)量問(wèn)題，當(dāng)其放電至整流器輸出保護(hù)值的時(shí)間，不易被維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)，此時(shí)可能后備電池容量所剩無(wú)幾，存在高風(fēng)險(xiǎn)。在此情況下，此放電方式比離線(xiàn)放電方式安全性更低；
(3)由于放電深度有限，對(duì)保持電池組的活性這一放電測(cè)試的目的無(wú)法達(dá)到，更為關(guān)鍵的是在全容量放電的實(shí)踐中我們經(jīng)常發(fā)現(xiàn)有些電池組在放電前期表現(xiàn)正常，但到中后期，有些落后電池才開(kāi)始逐步暴露出來(lái)。這一部分落后單體，于此放電方式的深度不夠而沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)。所以我們稱(chēng)此放電方式為在線(xiàn)評(píng)估式，它只能大致評(píng)估電池組性能，或檢測(cè)此電池組可以放電至此保護(hù)電壓的時(shí)間長(zhǎng)短，而無(wú)法進(jìn)一步檢查除此時(shí)間外究竟還能放電多長(zhǎng)時(shí)間；
(4)組間電池放電電流不均衡。各組電池將根據(jù)自身情況自然分?jǐn)傁到y(tǒng)的負(fù)荷電流來(lái)放電，落后電池組，內(nèi)阻大，分?jǐn)傠娏餍?，而健康電池組，內(nèi)阻低，分?jǐn)傠娏鞔螅斐赡承┞浜箅姵匾蚍烹婋娏鞑粔虼蠖鵁o(wú)法暴露出來(lái)的現(xiàn)象，達(dá)不到我們進(jìn)行放電性能質(zhì)量檢測(cè)目的。

綜上所述，在中心機(jī)房蓄電池必須定期進(jìn)行容量測(cè)試的需求下，目前兩種容量測(cè)試方法，各有特點(diǎn)又各有弊端，離線(xiàn)放電方法雖然可以達(dá)到蓄電池容量測(cè)試的目的，但是工作量太大，系統(tǒng)安全性偏低，而在線(xiàn)評(píng)估式放電方法雖然工作量比較小，但是系統(tǒng)安全性低，達(dá)不到蓄電池容量測(cè)試的目的，潛在的安全隱患大。因此，當(dāng)前的蓄電池容量測(cè)試方法必須改革，現(xiàn)將引入一種全新的、科學(xué)的容量測(cè)試技術(shù)——全在線(xiàn)放電技術(shù)，以使電池放電容量測(cè)試達(dá)到預(yù)期維護(hù)質(zhì)量檢測(cè)效果，電池放電維護(hù)操作簡(jiǎn)便安全，提高了維護(hù)工作效率易得到有效的落實(shí)。

2 全在線(xiàn)放電技術(shù)分析

全在線(xiàn)放電技術(shù)指被測(cè)電池組通過(guò)串接電池組全在線(xiàn)放電測(cè)試設(shè)備提升在線(xiàn)供電電壓，以自動(dòng)穩(wěn)流或恒功率控制輸出，使被測(cè)電池組對(duì)在線(xiàn)負(fù)載設(shè)備進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)被測(cè)電池組恒電流放電測(cè)試或恒功率放電測(cè)試，達(dá)到安全節(jié)能維護(hù)效果。

系統(tǒng)技術(shù)原理圖如圖1所示。

圖1 蓄電池全在線(xiàn)放電設(shè)備工作原理圖

放電技術(shù)原理如圖2所示。被測(cè)電池組的全在線(xiàn)放電原理分析：如圖2所示，在被測(cè)電池組的正極串聯(lián)電池組全在線(xiàn)放電設(shè)備，使被測(cè)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(duì)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行放電，在其放電過(guò)程被測(cè)電池組電壓隨著放電時(shí)間的變化(延長(zhǎng))而變化(逐漸下降)，通過(guò)全在線(xiàn)放電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)電壓補(bǔ)償調(diào)整，保證被測(cè)電池組始終保持恒定的電流或恒定的功率進(jìn)行放電，當(dāng)電池組放電終止電壓、容量、時(shí)間和單體電壓達(dá)到我們預(yù)期所設(shè)置的放電門(mén)限值時(shí)，完成放電測(cè)試。實(shí)現(xiàn)該電池組在線(xiàn)放電測(cè)試目的和預(yù)期維護(hù)效果。全在線(xiàn)放電工作原理，如圖3所示。

圖2 全在線(xiàn)放電原理

圖3 在線(xiàn)放電工作原理圖

2.1 在線(xiàn)放電結(jié)束后，自動(dòng)完成在線(xiàn)充電恢復(fù)等電位連接

被測(cè)電池組放電測(cè)試結(jié)束后，電池組全在線(xiàn)放電設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入充電程序，引導(dǎo)在線(xiàn)開(kāi)關(guān)電源的整流輸出，經(jīng)過(guò)全在線(xiàn)放電測(cè)試設(shè)備的充電、等電位控制保護(hù)電路自動(dòng)對(duì)被測(cè)放電的電池組進(jìn)行限流充電，自動(dòng)完成在線(xiàn)等電位連接，根據(jù)全在線(xiàn)放電測(cè)試設(shè)備系統(tǒng)提示操作要求，恢復(fù)系統(tǒng)的正常連接后，全在線(xiàn)放電測(cè)試設(shè)備退出服務(wù)，完成結(jié)束蓄電池組全在線(xiàn)放電、充電恢復(fù)等電位正常連接全過(guò)程。另一組電池以同樣的方式進(jìn)行在線(xiàn)放電容量測(cè)試。如圖4所示。

圖4 在線(xiàn)充電自動(dòng)控制等電位連接工作原理圖

2.2　在線(xiàn)放電“無(wú)縫連接”技術(shù)

為確保電池放電測(cè)試的安全性，電池組全在線(xiàn)放電設(shè)備在串聯(lián)接入電池組正極時(shí)要求以無(wú)縫連接方式，如圖5所示。

圖5 在線(xiàn)放電容量測(cè)試接線(xiàn)圖

電池組在線(xiàn)放電測(cè)試無(wú)縫連接操作，“設(shè)備”接入應(yīng)遵守“先接三，后拆一”，即為先接電源線(xiàn)L1、L2、L3，后拆原電源連接線(xiàn)L5；“設(shè)備”成測(cè)試退出服務(wù)，應(yīng)遵守“先接一，后拆三”的原則，即為先接原電源連接線(xiàn)L5，后拆電源線(xiàn)L1、L2、L3。

3 在線(xiàn)放電技術(shù)與當(dāng)前放電技術(shù)對(duì)比分析

3.1 與離線(xiàn)放電技術(shù)對(duì)比分析

(1)放電過(guò)程最大限度保證電池組備用電能，最大限度降低放電測(cè)試造成系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)；
(2)電池組放電后能自動(dòng)進(jìn)行充電恢復(fù)，克服離線(xiàn)放電后等電位接入系統(tǒng)操作難度大及潛在安全等問(wèn)題；
(3)電池組存儲(chǔ)的電能最大限度地得到利用，克服了離線(xiàn)放電能源的浪費(fèi)，基本沒(méi)有發(fā)熱現(xiàn)象，不存在高溫的危險(xiǎn)，不影響機(jī)房環(huán)境溫度；
(4)僅在電池組的正極進(jìn)行無(wú)縫連接操作，避免了離線(xiàn)放電因操作不當(dāng)引起的短路風(fēng)險(xiǎn)；
(5)該設(shè)備一旦串聯(lián)接入電池組的正極，設(shè)定相關(guān)放電參數(shù)后，所有放電充電工作自動(dòng)完成，維護(hù)人員可以進(jìn)行其它工作，降低工作強(qiáng)度，提高工作效率。

3.2 與在線(xiàn)評(píng)估式放電技術(shù)對(duì)比分析

(1)全在線(xiàn)放電方式能夠達(dá)到深度放電保持電池活性及檢測(cè)落后電池的放電測(cè)試目的，充分把握電池組剩余容量和后備供電時(shí)間；
(2)在放電過(guò)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(cè)試造成系統(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)；
(3)全在線(xiàn)放電方式能夠?qū)崿F(xiàn)各組電池以相同電流進(jìn)行分組放電，任何落后單體電池都能暴露出來(lái)，克服了在線(xiàn)評(píng)估式放電的局限性；
(4)全在線(xiàn)放電設(shè)備一旦串聯(lián)接入電池組的正極，設(shè)定相關(guān)放電參數(shù)后，所有放電充電工作自動(dòng)完成，維護(hù)人員可以進(jìn)行其它工作，降低工作強(qiáng)度，提高工作效率。