全在線蓄電池放電安全節(jié)能技術(shù)

中心議題：

• 離線式放電法技術(shù)分析
• 在線評(píng)估式放電法技術(shù)分析
• 全在線蓄電池放電安全節(jié)能技術(shù)
• 在線放電技術(shù)與當(dāng)前放電技術(shù)對(duì)比分析

解決方案：

• 全在線放電技術(shù)分析

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。根據(jù)蓄電池特性和維護(hù)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(dāng)前兩種蓄電池放電容量測試技術(shù)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(shù)，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(jìn)行有益的探索。

1、當(dāng)前電池放電技術(shù)分析

1.1　離線式放電法技術(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電池是否存在質(zhì)量問題，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、開關(guān)電源等設(shè)備能正常運(yùn)行，保證安全；

（2）離線放電結(jié)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(dāng)將引起開關(guān)電源和在線電池組對(duì)離線放電后的電池組進(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)，以解決打火花問題，這樣將使系統(tǒng)更長時(shí)間處于單組供電狀態(tài)，事故風(fēng)險(xiǎn)高。另通過調(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)備低壓工作門限，以及保證系統(tǒng)供電安全，在線評(píng)估式放電其調(diào)整整流器輸出電壓不允許過低（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幾，存在高風(fēng)險(xiǎn)。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(duì)保持電池組的活性這一放電測試的目的無法達(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(xiàn)。所以我們稱此放電方式為在線評(píng)估式，它只能大致評(píng)估電池組性能，或檢測此電池組可以放電至此保護(hù)電壓的時(shí)間長短，而無法進(jìn)一步檢查除此時(shí)間外究竟還能放電多長時(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法暴露出來的現(xiàn)象，達(dá)不到我們進(jìn)行放電性能質(zhì)量檢測目的。

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

2、全在線放電技術(shù)分析

全在線放電技術(shù)指被測電池組通過串接電池組全在線放電測試設(shè)備提升在線供電電壓，以自動(dòng)穩(wěn)流或恒功率控制輸出，使被測電池組對(duì)在線負(fù)載設(shè)備進(jìn)行供電，實(shí)現(xiàn)被測電池組恒電流放電測試或恒功率放電測試，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　蓄電池全在線放電設(shè)備工作原理圖

放電技術(shù)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(lián)電池組全在線放電設(shè)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(duì)實(shí)際負(fù)荷進(jìn)行放電，在其放電過程被測電池組電壓隨著放電時(shí)間的變化（延長）而變化（逐漸下降），通過全在線放電設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)電壓補(bǔ)償調(diào)整，保證被測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)置的放電門限值時(shí)，完成放電測試。實(shí)現(xiàn)該電池組在線放電測試目的和預(yù)期維護(hù)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(jié)束后，自動(dòng)完成在線充電恢復(fù)等電位連接
被測電池組放電測試結(jié)束后，電池組全在線放電設(shè)備自動(dòng)進(jìn)入充電程序，引導(dǎo)在線開關(guān)電源的整流輸出，經(jīng)過全在線放電測試設(shè)備的充電、等電位控制保護(hù)電路自動(dòng)對(duì)被測放電的電池組進(jìn)行限流充電，自動(dòng)完成在線等電位連接，根據(jù)全在線放電測試設(shè)備系統(tǒng)提示操作要求，恢復(fù)系統(tǒng)的正常連接后，全在線放電測試設(shè)備退出服務(wù)，完成結(jié)束蓄電池組全在線放電、充電恢復(fù)等電位正常連接全過程。另一組電池以同樣的方式進(jìn)行在線放電容量測試。如圖4所示。

圖4　在線充電自動(dòng)控制等電位連接工作原理圖

2.2　在線放電“無縫連接”技術(shù)
為確保電池放電測試的安全性，電池組全在線放電設(shè)備在串聯(lián)接入電池組正極時(shí)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(shè)備”接入應(yīng)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(shè)備”成測試退出服務(wù)，應(yīng)遵守“先接一，后拆三”的原則，即為先接原電源連接線L5，后拆電源線L1、L2、L3。

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

3.1　與離線放電技術(shù)對(duì)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(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)，克服離線放電后等電位接入系統(tǒng)操作難度大及潛在安全等問題；
（3）電池組存儲(chǔ)的電能最大限度地得到利用，克服了離線放電能源的浪費(fèi)，基本沒有發(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)行無縫連接操作，避免了離線放電因操作不當(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　與在線評(píng)估式放電技術(shù)對(duì)比分析
（1）全在線放電方式能夠達(dá)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(shí)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(tǒng)癱瘓的風(fēng)險(xiǎn)；
（3）全在線放電方式能夠?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，克服了在線評(píng)估式放電的局限性；
（4）全在線放電設(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。