阀控式铅酸电池漏液自动检测技术及应用

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2024年5月6日发(作者：)

 2020年9月第37卷增刊1

Telecom Power Technology

Ｓｅｐ．　２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　Ｓ１　

doi：10.19399/.2020.S-1.086

运行维护管理

阀控式铅酸电池漏液自动检测技术及应用

梁润康

（中国电信股份有限公司佛山分公司网络运营部，广东 佛山528000）

摘要：近年通信电源设备电池组因漏液导致火灾事故时有发生，文中通过在铅酸蓄电池电池头外围加装检测导

电环，并在导电环与保护地、电池架与保护地之间设置保护熔丝，当电池漏液时保护熔丝动作，熔丝辅助触点闭合，

检测模块将漏液告警信息上传到监控系统，及时发现电池漏液问题，避免因电池漏液而导致电池的火灾隐患。电池

漏液监测系统经过测试，能起到电池漏液告警功能，降低电池火灾安全隐患。

关键词：铅酸电池；漏液；自动检测；安全

Automatic Detection Technology and Application of Valve-Regulated

Lead-Acid Battery Leakage

LIANG Run-kang

（Network Operations Department，Foshan Branch，China Telecom Corporation Limited，Foshan 528000，China）

Abstract：In recent years，there have been fire accidents caused by the leakage of the battery pack of the

communication power supply equipment. This article proposes that the fuse element should be installed on the periphery

of the lead-acid battery head. Besides，the fuse element should be installed between the detection conductive ring and

the protective ground，as well as between the battery rack and the protective ground. When the battery leaks，the fuse

element is activated and the auxiliary fuse contact is closed. Meanwhile，the detection module uploads the leakage alarm

information to the monitoring system to detect battery leakage in time and avoid the potential fire hazard of the battery

due to battery leakage. After being tested，the battery leakage monitoring system can provide a battery leakage warning

and reduce battery fire safety hazards.

Key words：lead-acid battery；leakage；automatic detection；safety

0 引 言

池监测，和及时发现电池漏液措施变得更重要。

现代人生活已经离不开各种电力设备，尤其是

1 问题的引出

一些关乎国民生活的环节，对设备可靠性、安全性要

求极高。而对于各种各样的设备最基础的要素便是电

常见的不间断电源都是由单组或者多组的蓄电

力供应，因此稳定、可靠、安全的电力资源供应是重

池组成，蓄电池因为材料、工艺质量问题或者其它原

中之重，现很多关键的行业往往都会配备不间断电源

因出现电池漏液问题时，容易引发电池短路，电池短

以保证电力供应的稳定性。在通信行业，近年随着通

路除了会影响电力正常供应之外，还会损坏设备更有

信技术的更新及业务的扩展，各种数据中心不断增多，

甚者会引发火灾隐患。针对电池漏液的问题，处理方

容量不断扩大，而IDC、5G业务的大规模铺开，相

法是定期安排维护人员巡检，但是这种依赖维护人员

巡检的手段，存在监测不够及时、监测不够准确和人

应的通信电源设备也需大量配套。其中，蓄电池组是

力成本高的问题，因此，需要一种实时且准确的检测

通信电源必备的后备供电电源之一，在通信电源设备

装置去解决，以实现电池的安全管控。

功率越来越大情况下，后备电池组容量也越来越大，

相对应电池组数量也越来越多，对于直流及UPS电

2 分析评估

源系统，其配套的蓄电池单体众多，这就要维护人员

一个1 000个机架的小型低等级数据中心，以

需投入大量时间进行巡检、维护工作，以保障电池组

4 kVA每机架算，机架设备功率就达4 000 kVA，若

的正常运行。而近年发生多起因电池漏液着火燃烧而

以每个机房250个机架配置，4个机房用

N

+1的

导致电池组及机房毁坏的安全事故，使安全有效的电

方式配置UPS系统，一个机房就要配置一套单机

6 00 kVA的2+1UPS系统，或两套单机300 kVA的

收稿日期：

2020-08-31

2+1UPS系统，以后备时间15分钟配置，每台UPS

作者简介：

梁润康（1973-），男，广东佛山人，本科，中

国电信佛山分公司网络运营部工程师，一直从事通信机房

配置四组200 Ah电池组，每组电池32只单体，四组

电源空调设备的维护管理工作，对机房电源空调设备安全

128只，用检查每只电池电池头和壳体漏液5秒算，

隐患、节能降耗、维护巡检自动化等制定解决方案并进行

需时约11分钟，巡检完一个机房的两套系统就要1

验证。

 2020年9月第37卷增刊1

梁润康：阀控式铅酸电池漏液

自动检测技术及应用

Telecom Power Technology

Ｓｅｐ．　２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　Ｓ１　

个小时，巡检工作量大，部份机房由于空间较小，采

用多排电池安装方式，检查时间会更长。若在巡检间

隔期内出现漏液情况，也不能及时发现，根据此问题，

所以现在采用的预防措施是在电池单体下面铺垫一层

绝缘垫片，在电池漏液时使电池与电池架隔离，让维

护人员巡检时发现漏液更换电池或处理。而对于无人

值守机房或众多的无线基站，及时发现电池漏液就至

关重要。本文结合铅酸电池漏液监测专利技术，使用

阀控式铅酸电池漏液监测系统监测漏液单体电池，能

及时发现漏液的电池，并通过动环监控系统上传监控

中心，让维护人员及时发现电池出现异常，及时排除

隐患，大大降低了维护人员工作量。

3 阀控式铅酸电池漏液自动检测技术

本蓄电池漏液检测装置，具有结构简单、使用

方便、人力成本低，可实时检测蓄电池漏液情况等

优点。

3.1 电池极柱漏液检测原理

单体电池极柱漏液的监测，在两个电池极的外

侧各自设置导电材料做成的导电检测带，检测带均环

绕着电池极柱，两个极柱上的漏液检测带分别接有电

源线，电源线接到带辅助触点的熔丝，熔丝一端接到

电池架或保护地排上，两个熔丝上的辅助触点分别接

入两个独立的信号处理模块，两个信号处理模块分别

接入主控模块当中。当蓄电池极柱出现漏液时，电池

流出的电解液会向外渗漏到极柱外围设有的漏液检测

带当中。泄漏的电解液浸泡漏液检测带使漏液电池极

柱与漏液检测带导通，该节电池极柱电压通过泄漏电

解液、漏液检测带与漏液检测带相连的电源线、熔丝、

功率电阻与保护地导通。检测回路的熔丝额定电流

在0.1-0.5 A之间，一旦漏液电池的电流经过熔丝时，

熔丝立即熔断，以隔断电池极柱与接地端的电气回路，

避免漏液电池继续短路损坏设备引发火灾。当熔丝熔

断时，熔丝上的辅助触点接通，漏液信号经过检测模

块处理后送到主控模块当中，主控模块将电池漏液告

警上传动环监控系统，现场则通过蜂鸣器告警；检测

模块由独立电源供电。

漏液检测带由锡纸或金属带等导电材料构成，

粘贴固定在电池极柱外围或本壳体的顶面上，以便于

更换。漏液检测带围绕着电池极柱电池，在极柱与漏

液检测带之间会形成凹槽，这个凹槽可以使得电池极

出现漏液时，泄漏的电解液能与漏液检测带充分接触，

并在较短时间内防止电解液外流，避免因电解液外流

导致更大的安全风险。

单体电池漏液检测模块可一个单体电池用一个

检测模块，也可以用一个模块检测多个单体电池。漏

液检测模块电池极柱检测原理图见图1、图2。

带辅助触点熔丝是检测电路重要元件之一，其

额定工作电流设置与0.5 A以下，以确保出现电池漏

液对地短路时立即熔断而不影响电池组的电压。

1

6

13

13

蜂鸣器

5

11

12

2

2

3

3

Vcc

4

主

31

312

311

控

模

311

312

31

块

Vcc

4

7

通信模块

图1 单体电池的漏液检测

1

1

1

311

13

312

31

3

13

11

2

12

2

3

311

31

312

6

5

蜂鸣器

4

Vcc

主

控

4

模

Vcc

块

7

通信模块

图2 多个单体的连接方式

注：1-电池本体；11-正极柱；12-负极柱；13-凹槽；2-漏液检

测带；3-监视线；31-熔丝；311-辅助触点；4-信号处理模块；5-

主控模块；6-蜂鸣器；7-通讯模块。

3.2 电池壳体爆裂漏液检测原理

电池壳体爆裂漏液检测因需要电解液接触到电

池架，所以电池架与电池间不安装绝缘垫，而是将电

池架与地面之间做绝缘隔断，本文称此为电池架悬空

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Telecom Power Technology

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安装法。具体是在安装电池架时，用绝缘垫片将电池电池极柱漏液检测环也分两种方式，第一种是粘贴在

架垫起，而固定螺杆则用与绝缘垫片组合的绝缘套管极柱的绝缘封胶上，但不与极柱接触，第二种是粘贴

与电池架隔离，使电池架与接地端绝缘。然后在电池在极柱的封装的外壳上。

架与保护地之间装上有辅助触点的熔丝，当电池外壳下面是单体极柱漏液检测环的安装方式，分别

爆裂漏液致电池内部极板与电池架相通时，由于电池是安装在极柱封胶上的外观和极柱外壳上，见图4。

架与地绝缘，所以电流会通过检测熔丝与地连通，大

电流使熔丝立即熔断，电池内部极板与大地电气回路

断开，电池组仍然处在悬空绝缘状态，避免电池对地

短路而引起火灾。带辅助触点的熔丝熔断后，辅助触

点闭合，漏液检测模块检测到触点闭合后，信号上传

到主控制模块，由主控模块将漏液告警信息传送到动

环监控系统，让值班人员知道发生电池漏液事件。电

池外壳爆裂漏液检测原理如图3。

图4 漏液检测环安装

电池外壳爆裂漏液

4 漏液测试结果及对输出电压的影响

4.1 UPS系统电池组单体漏液的测试

以32只12 V单体的电池组作测试，因UPS设

备充电电路结构各异，各电池端电压对地电压并不是

接

监

与电池排序电压一致，现取215 V和9 V两个电压位

控

线

置作测试参考点，通过在电池极柱与检测环之间滴进

绝缘垫片

电解液，模拟极柱电解液漏液测试参考点电压的变化，

带绝缘套的固定螺杆

带辅助触点熔丝

以评估出现漏液后熔丝熔断对设备供电的影响情况，

图3 电池外壳爆裂漏液检测原理

以及熔丝熔断时产生火花会否对安全产生影响。测试

3.3 电池极柱漏液检测环安装方式

结果如表1所示。

通信电源后备阀控式铅酸电池单体使用12 V、

4.2 直流48V系统单体漏液的测试

6 V、2 V各种电压规格，接线极柱有圆头、方头等方式。

测试采用一组通信设备刚退网未停电的电池组

无论使用那种规格程式，电池极柱的装配方式基本有

作测试，由于电池组已投入11年，个别电池单体出

凸出绝缘封胶，外层才是电池外壳，根据此结构模式，

现了真实的漏液现象，为本次测试提供更有效的测试

表1 UPS系统电池组单体漏液测试结果

测试点测试点熔丝熔断前电压/V测试点熔丝熔断瞬间电压/V电压偏差/V影响评估

（1）对电池组总电压值没有影响，UPS设备运行正常；

19.69.6基本不变

（2）熔丝瞬断时，有产生的正常火花，但只在熔丝内，

没出现烟雾及气味，电解液没有出现温度变化。

（1）对电池组总电压值没有影响，UPS设备运行正常；

2215.15215.15基本不变

（2）熔丝瞬断时，有产生的正常火花，但只在熔丝内，

没出现烟雾及气味，电解液没有出现温度变化。

表2 直流48 V系统单体漏液的测试结果

测试点测试点熔丝熔断前电压/V测试点熔丝熔断瞬间电压/V电压偏差/V影响评估

（1）对电池组总电压值没有影响，整流系统运行正常；

1-4.5-4.10.4

（2）熔丝瞬断时，没有产生明显火花，没出现烟雾及

气味，电解液没有出现温度变化。

（1）对电池组总电压值没有影响，整流系统运行正常；

2-17.67-17.660.01

（2）熔丝瞬断时，没有产生明显火花，没出现烟雾及

气味，电解液没有出现温度变化。

（下转第319页）

李世纲：通信机房（局/站）阀控式密封

Telecom Power Technology

 2020年9月第37卷增刊1

铅酸蓄电池组充放电节流试验及应用

Ｓｅｐ．　２０２０，Ｖｏｌ．　３７　Ｎｏ．　Ｓ１　

为0.05 C

10

后，调整前已超标准运行，调整后增加供

蓄电池充电电流由 0.1C

10

改为0.05C

10

，对蓄电

电容量417 kVA，可转换出共157 kVA供电容量，但

池组寿命没有影响，使电池充电时间适当延长，在市

是考虑到后端负载用电弹性较大，因此系统必须要有

电停电-恢复-再次停电的情况下（即双停30 min

预留，建议根据近期加电需求，有计划、有顺序的进

以上，短时间恢复供电后再次发生双路停电），影响

行蓄电池充电时间调整，且调整容量只满足近期紧急

蓄电池组的第二次的放电时间。但在市电可靠性不断

需求。

提高的背景情况下，出现这种情况的概率极低，风险

对于2#机楼，调整前已达到维护黄色、橙色预警，

是可以接受的。而通过此调整，提高了设备利用率，

蓄电池配置容量占变压器可用容量的29%和40%，

各通信楼在现有负载情况下，仍可给部分机架新增供

分批进行蓄电池充电调整，0.1C

10

调整为0.05C

10

后，

电或满足扩容保障。

指标小于维护标准门限，较之前共增加486 kVA负载

综合分析得出，在一类市电供电的前提下，通

供电容量。3#机楼和4#机楼同理。

过调整蓄电池充电时间为20 h，可以有效降低蓄电池

将充电限流值由0.1C

10

调整为0.05C

10

，释放保

充电功率、提升配电系统及变压器的使用效率，调整

障负荷容量是目前比较快速、便捷的挖潜方式，且不

出功率可解决新增设备供电需求而不增加额外投资费

产生（建设投资）相关费用。

用，同时调整充电时间不影响通信电源系统的安全可

4 结 论

靠性，蓄电池节流在通信电源系统中是可行的。

总体而言，通过试验可以得出，在相同环境温度、

参考文献：

固定充电电压下，0.05 C

10

充电电流下电池具有良好

[1] 邮电部设计院.电信工程设计手册第17册[M].北京：

的一致性，充电时间较短，充电时间与可充入容量基

人民邮电出版社，1991.

本成正比，可以通过控制模块设置，将电池充电电压、

[2] 朱雄世.通信电源设计及应用[M].北京：中国电力

电流值控制在合适的工作范围内，避免电池在深放电

出版社，2006.

的情况下一致性变差，性能受损等不良后果。

[3] YD/T799-2010.通信用阀控式密封铅酸蓄电池[S].

2000.

（上接第312页）

数据，测试取17.67 V和4.53 V两个电压参考点，测

5 结 论

试直接接到电池极柱的电解液上，测试结果如表2

随着5G的大规模布局和各种数据中心扩充，无论

所示。

有人值守还是无人值守机房，机房电源供电安全是重

通过测试，电池漏液自动检测系统能及时电池

中之重，电池漏液自动检测系统结合电池容量自动测

极柱漏液问题，并通过动环监控系统上传监控中心。

试系统、动环监控系统或其它机房设备管理系统，能

通过测试证明，电池漏液检测装置能及时发现电池漏

很大程度上及时发现电池安全隐患，有效提升电池设

液隐患，避免了可能发生的因电池漏液短路引发火灾

备管理效率，提高机房安全保障，降低维护人员工作量。

的安全问题，同时解决现有人工巡检蓄电池漏液不及

时且人力成本高的问题。

参考文献：

在实际应用中，可以通过不同组合监控电池的

[1] 梁润康.一种具有蓄电池漏液检测功能的装置[Z].专

运行状态，如电池容量监控系统和电池极柱漏液检测

利号：2.6.

系统组合，电容容量监控系统、电池极柱漏液和外壳

[2] 梁润康.一种可检测电池漏液的安装架[Z].专利号：

漏液检测系统组合的方式等。

2X.

本文标签： 电池漏液检测