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数据中心锂电池柜维保攻略

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Synergy Research Group的最新数据显示,截至2024年初,全球超大规模数据中心数量已突破1000个,且每年新增约120-130个。

 

超大规模数据中心的功率需求通常在几十至几百兆瓦之间。在此背景下,锂电池凭借更高的能量密度和更长的循环寿命,正逐步取代铅酸电池,成为UPS储能的首选方案。

 

上月,谷歌宣布其全球数据中心已完成1亿个锂电池的规模化部署。这些锂电池的寿命和功率均为上一代铅酸电池的两倍,体积却减少了一半。在确保供电可靠性的同时,电池部署数量降低了75%。

 

图片来源:谷歌云官网

 

然而,锂电池的高效应用必须以安全可靠为前提。只有通过科学的管理与维护,才能充分发挥其性能优势。

 

中科仙络为全国40+数据中心提供专业运维服务,运营10+使用锂电池的数据中心,管理2500+锂电池柜,总容量超过30万AH,涵盖机房级锂电池柜及机柜级锂电池模块,积累了丰富的锂电池运行、维护及故障处理经验。

 

虽然锂电池在国内的应用尚处于初期,但建议运维人员提前了解其工作原理与维护要点,为大规模应用做好准备。

 

 

1.

关于锂电池柜

 

在数据中心应用中,锂电池通常采用标准化机柜形式部署。

 

 

锂电池柜的核心功能包括:

 

  1. 集成锂电池组:将多个锂电池模块组合成一个整体,形成高能量密度的储能单元,满足数据中心对备用电源的需求

     

  2. 提供全面保护:通过物理结构设计和安全配件的结合,为锂电池组提供防火、防爆、散热等多重保护,降低热失控和火灾风险

     

  3. 智能管理:配备先进的电池管理系统(BMS),实时监控电池的电压、电流、温度等关键参数,优化电池性能并延长其使用寿命

 

锂电池柜的主要组成部分包括:

 

  • 锂电池组:作为储能核心,提供高能量密度和长循环寿命的电力支持

 

  • 电池控制单元(BCU):负责电池的充放电管理、状态监测和故障诊断,确保电池处于最佳工作状态

 

  • 监控接口单元:提供与数据中心管理系统(如DCIM)的通信接口,实现远程监控和数据分析

 

  • 灭火装置:上一代锂电池柜采用外挂式七氟丙烷气瓶灭火方案,新一代锂电池柜则采用PACK级灭火装置,将消防模块(多选用全氟己酮灭火剂)直接集成至电芯内部

 

  • 电池断路器(BCB):在过流或短路情况下自动切断电路,防止电池组损坏或引发更大的安全事故

 

产品图片来源:华为

 

此外,锂电池柜还配备了高效的散热系统(如风扇或液冷装置),确保电池在适宜的温度范围内运行。同时,其模块化设计使得安装、维护和扩容更加便捷,能够灵活适应数据中心的不同需求。

 

 

2.

常见故障及处理方法

 

1.

电池控制单元故障告警

 

 

  • 故障现象:电池模块异常,ALM指示灯亮红灯
  • 可能原因:通常由铜排连接松动引起
  • 处理方法:打开故障模块前盖板,检查并紧固铜排连接。若故障仍未消除,可能是信号采集线路故障或模块故障,需退出并更换模块
  • 影响:该故障会导致模块自动退出并机,严重时可能引发电池断路器开关脱扣,导致电池组无法放电

 

2.

电池柜间并机线告警

 

 

  • 故障现象:模块通讯线缆松脱导致并机线告警
  • 处理方法:打开故障模块前盖板,检查通讯线是否正确连接、是否松动,重新连接通讯线缆
  • 影响:此类告警不影响系统运行,仅触发告警,但可能导致锂电池柜放电后设备无法均充,影响电池性能

 

3.

灭火气瓶压力异常告警

 

 

  • 故障现象:电池柜内灭火气瓶漏气,导致压力异常告警
  • 处理方法:及时更换灭火气瓶
  • 影响:此类告警不影响系统运行,仅触发告警,但锂电池消防问题至关重要,必须确保灭火器完好

 

4.

电池放电终止

 

 

  • 故障现象:电池持续放电容易导致过流或导致电芯电压达到EOD(End of Discharge,放电终止)电压点
  • 处理方法:立即隔离锂电池柜进行检查
  • 影响:若不及时处理,可能导致电池柜脱扣,不仅切断电力供应,还可能对电池组造成冲击

 

5.

电池模块故障

 

 

  • 故障现象:电池内短路、电池模块接线端子温度传感器故障、电池监控设备异常等可引发电池模块故障
  • 处理方法:更换电池模块内故障部件
  • 影响:此类故障可能导致电池断路器脱扣,影响系统正常运行

 

 

3.

主要维保内容

 

1.

每日巡检

 

 

  • 检查电池模块外观:确认无破损、渗漏、变形
  • 检查监控板卡及模块间连接线:确认连接良好,无松动、无腐蚀
  • 检查电压与温度:确认电池柜面板上输入输出线电压为380±5%V,每节电池电芯温度≤30℃,且无异常告警显示

 

2.

月度维保

 

 

  • 检查电池室环境:确保防火门常闭,防鼠措施到位,空调正常运行且不间断工作,室内无积尘、无易燃杂物
  • 检查锂电池柜外观:确认柜体(包括防尘网、风扇等)无积尘、生锈、变形,散热孔无阻挡。确保锂电池柜上方无空调出风口、冷媒铜管及其它漏水风险
  • 检查并机线连接点:确认锂电池柜间并机线连接点无松动、氧化、腐蚀或老化
  • 检查灭火器压力:确认柜内灭火气瓶压力表指针位置无明显下降,若压力下降则表明有气体泄漏,需立即上报处理

 

3.

季度维保

 

 

  • 检查信号采集线路:每季度检查并紧固信号采集线路连接点,每半年检查线路外表是否有破损、老化、裂缝,并及时修复或更换
  • 检查电池模块电压差:查看放电历史记录,若连续3天未放电,需确认单个模组电芯最大压差≤20mV,最大温差≤5℃
  • 检查电池模块温度:查看电芯最高/最低温度,确认无过温/低温告警,且电芯最高温度≤30℃
  • 检查电池模块监控板卡、模块间连接线和铜排固定端子:确认连接良好,无松动、无腐蚀
  • 进行放电测试:进行浅放电测试和核对性放电试验,记录单节电池性能数据,包括电池压降、过度放电及过电流放电情况。放电后观察充电情况,检查是否存在过电压充电
  • 检查监控设备:检查监控设备内部电路板及电子元件,检测关键电路的工作参数

 

4.

年度维保

 

 

  • 清洁设备表面:清除DC/DC模块、电池模块及防尘网表面灰尘,确认风扇运转正常
  • 紧固连接铜排:检查并紧固电池模块间连接铜排,按厂家扭矩要求重新拧紧所有电池连接部件的螺钉
  • 进行容量测试:进行核对性容量测试和容量试验,记录单节电池性能数据,包括电池压降、过度放电及过电流放电情况。放电后观察充电情况,检查是否存在过电压充电

 

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2025年3月12日
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