电池组内部短路的情况分析
作为数据中心基础设施的核心,UPS等电源系统是业务连续性的最基础保障,而电池系统又是电源系统中至关重要的一环,电池系统的安全可控不仅是电源系统的最基本要求,也是数据中心安全的核心之一。
作为能量存储器件,电池(尤其是锂电)能量高,内阻低,短路危害大,因此电池系统必须配备完善的保护措施以规避过载或短路可能带来的风险。如何为电池系统配置适合的电气保护系统将是本文讨论的重点。
一、单节电池内部短路
单节电池内部短路主要表现为局部微短路,对外仅呈现出该单节电池性能下降,对UPS系统的供电影响不大。短路电流仅局限在单节电池内部,不会流过外部电池开关。单节电池性能下降后所引起的整组电池电压降低并不明显,多组电池情况下由于电池自身内阻的限制,并不会出现其余电池组为本组电池长时间大电流充电的情况。
二、部分(或全部)电池串出现短路
当一节或多节电池成串被短路时(如电池漏液导致),短路电流将会在被短路的电池串中流动,该短路电流不会流过外部保护开关,因此没有装置会主动消除该短路电流。当持续短路导致电池极柱熔断后,电池组将被整体断开,短路电流消失。部分电池串短路示意图如以下所示。
蓄电池组内部出现短路时,外部的电池开关不会流过电池短路电流,也就无法提供保护。对于铅酸蓄电池而言,配置电池监控系统非常重要,通过对单节电池的电压、电流、内阻、温度等进行实时监测,能及时获知电池可能出现的异常,从而防患于未然。可喜的是:当前电池监控系统已经基本成为了数据中心电源系统的标准配置。
电池成串出现短路时,短路电流大,风险高,UPS应用中必须被重点关注。当仅配置单组电池时,UPS和电池串间仅一个保护开关,系统保护关系简单。多组电池情况下的相互制约会使得保护关系变得复杂。下文将以四组电池并联运行为例,分析不同短路情况下的影响及保护机制。
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