UPS运行模式及双登蓄电池风险管理

如果把机房四大领域比喻成人体器官,电源就是人体的“消化系统”,为整个人体提供可靠的能量支撑。而电源主要包括电源主机以及后备电池等两个部分。而这两部分又可拆分成近千个技术指标,航站区管理部电力站以问题为导向,以精细化管理为工具,梳理出以下技术管理经验分享。
  
  一、电源主机
  
  1.电源供电模式选择
  
  根据现有机场公司建设设计要求,UPS供电模式参差不齐,对于供电模式选择均有不同的模式,应用的场景也均有不同,航站区管理部电力站通过精细化管理方式,梳理出以下几种模式:
  
  1）双总线单机运行UPS供电系统:2套同步运行的UPS两路输出,形成A、B路双总线供电,并分别连接至两套相互独立的负载侧配电柜。
  
  2）UPS并联冗余运行模式:指的是两台及以上UPS单机或模块并联同步输出供电。当采用“1+1”并机模式时,任何一部UPS的单机或模块均应具备承担****负载的能力。
  
  3）单线路UPS供电系统:一台UPS单独输出,直接接入负载设备。(可靠性按照顺序编号依次降低)。因此,在电源配置时,建议根据负载重要性选择不同的供电模式以供选择。
  
  2.电源设备维护周期
  
  UPS内部结构主要以主控、整流器、逆变器、静态开关、通讯模块、散热装置等零部件为主,这些单元内部有着复杂的逻辑关系以及集成系统。一是因UPS为7×24小时不间断运行,且部分机房地理位置及外部因素限制(包括温度、湿度、粉尘及负载率等),导致不同机房的UPS内部元器件寿命稍有差异,但主要因素还是考虑整体使用年限,其中UPS风扇建议更换周期为6年,UPS电容建议更换周期为6～8年,UPS主控板建议更换周期为8年;二是UPS主要核心作用是为下端供电设备设施提供可靠的供电运行保障，即在常规运行中，当外界出现电网波动和电网中断等情况下，可以保证下端设备设施的连续性运行。因此对UPS试验主要应分三种方式，包括中断市电、中断电池开关和切换静态旁路等，确保UPS主机的可靠性，防止在重要时间节点上电网波动对下端设备造成影响。
  
  3.电源设备应急处理
  
  当UPS出现异常情况时(包括故障报警、过载、寿命到期、电池失效等等),能够迅速恢复下端电源,通过了解设备的运行状态,迅速隔离故障点。现存部分UPS(容量在20kVA以下(含))未设置手动维修旁路,也就意味着当出现故障时UPS无法短时间退出运行。因此,为了保证故障应急处理的时效性,经电力站技术人员研讨论证,对此类UPS加装旁路开关,可确保在紧急状态下迅速退出设备,保证电源的连续性,经实际测试,此类UPS在故障时恢复时间可由40min缩短至5min。
  
  二、后备储能装置（电池）
  
  1.蓄电池选型及更换标准:
  
  1）锂电池和铅酸电池的对比分析:蓄电池作为储能的核心装置,以内部属性分类法主要是:锂电池(典型的以磷酸铁锂电池为主)、铅酸蓄电池(典型的以VLAN电池为主,胶体电池是VLAN电池的升级版本)、镍氢电池等。以电压等级分类常见的主要是:2V、12V、24V、48V电池为主(跟内部结构有关)。目前航站区内的电池*常见的以12V的VLAN(阀控式铅酸蓄电池为主),选择的优点:其一,VLAN电池的能量密度相对较小,安全性受到外界干扰的影响性相比磷酸铁锂电池受到外界的干扰小。其二,满足现有机房的物理条件,且12V电池串联选择提供的后备时间较长。其三,在同等能量密度时,同等充放电循环次数下,铅酸蓄电池成本优势更加明显。
  
  2）电池的更换标准:通过查阅大量资料文献及标准,包括国家标准(GB)、电力行业标准(DL)、通讯行业标准(YD)等标准,以及注明电池检测仪表厂家(福禄克、**)等,其中各种标准说法不一,其原因主要是因为市面上生产电池厂商品牌不一,难以进行统一,其中具有代表性的以电池容量为指标,**仪表检测厂商以内阻检测值的1.5倍为指标,而在实际的生产运行过程当中,蓄电池的负荷能力只是蓄电池检测过程当中一项指标,其中尤为重要的安全风险问题在各类标准中又未曾提及,而安全风险问题对于航站区内等地点又是坚决不能接受的。
  
  电池的表象及风险演化结果如表1。结合航站区内实际现场原因及情况,对电池观测及检查增加了难度,因此主要判断依据应做相应的标准结合,判断出故障电池、落后电池及良好电池。其中故障电池是应当进行立即更换的,落后电池是可以通过均衡进行维护的。