Руководство — Система аккумулирования электроэнергии в ЦОД. Свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи. Стационарные. Требования и рекомендации. Эксплуатация

Руководство — Система аккумулирования электроэнергии в ЦОДЗавершена авторская работа над руководством «Система аккумулирования электроэнергии в ЦОД. Свинцово-кислотные аккумуляторы и батареи. Стационарные.Требования и рекомендации. Эксплуатация».

В данном руководстве приведены требования и рекомендации международных, американских, европейских и российских стандартов, нормативных документов, которые могут иметь отношение к проектированию и эксплуатации в ЦОД системы аккумулирования электроэнергии с использованием стационарных свинцово-кислотных аккумуляторов и батарей. Руководство рекомендуется руководителям проектов центров обработки данных, проектировщикам и инсталляторам, а также будет полезно для менеджеров проектов дата центров, для ИТ специалистов, для заказчиков, участвующих в построении и эксплуатации инженерных систем дата-центра.

В руководстве приводятся описание и ссылки на конкретные пункты стандартов и нормативных документов, что позволяет пользователю данного руководства лучше ориентироваться в требованиях и рекомендациях различных стандартов.

Примеры описания пунктов из данного руководства:

  • Согласно TIA-942-A (статья 6.4.4.2) любые ИБП, содержащие открытые аккумуляторные батареи рекомендуется располагать в отдельном помещении.
  • Согласно EN 50600-2-3 (статья 5.2.15.3) при размещении аккумуляторов отдельно от ИБП температура должна поддерживаться согласно данных производителя оборудования. Если производитель не известен и нет данных, то температура в помещении должна поддерживаться в пределах от 18OС до 22OС.
  • Согласно BICSI 002-2011 (статья 9.5.5.4.3) мониторинг батарей требуется в системах классов F2 и выше. В системах классов F3 и F4, в которых используются свинцово-кислотные аккумуляторы, большое внимание рекомендуется уделять внедрению систем мониторинга, которые в состоянии записывать и анализировать сопротивление/проводимость для отдельных ячеек аккумуляторов. Автономная система мониторинга аккумуляторов, которая способна контролировать сопротивление/проводимость каждого отдельного элемента аккумуляторов или линейки, а также прогнозирование и сигнализацию о приближающемся отказе аккумулятора, обеспечивает намного больше сведений о реальном состоянии аккумулятора. Подобные системы наиболее эффективны при сравнении измерений линейки батарей. Эти системы желательно использовать в системах класса F3 и необходимо обязательно использовать в системах класса F4. Системы способные обеспечивать выравнивание зарядов аккумуляторных элементов и управление зарядами желательно применять в системах классов F3 и F4.

Данное руководство позволяет разработать техническое задание и технические требования, пояснительную записку и проектную документацию на систему аккумулирования электроэнергии ЦОД.

Руководство содержит уникальные сведения, которые собраны и переработаны из следующих стандартов: российских стандартов, европейских стандартов EN 50600-2-2 и EN 50600-2-3; американских стандартов — ASHRAE, TIA/EIA-942-A и ANSI/BICSI 002.

В руководстве приводятся требования и рекомендации к архитектурно-строительной части, к помещениям, к вентиляции, к монтажу и демонтажу, и другим подсистемам.

В руководстве подробно описаны требования и рекомендации стандартов к уровням напряжения аккумуляторов, емкости, заряду и разряду аккумуляторных батарей.

В руководстве приводится таблица по уровням надежности ЦОД согласно требованиям и рекомендациям стандарта TIA/EIA-942-A по аккумуляторым батареям и аккумуляторным помещениям, требования к АКБ, используемым для системы безопасности.

Можно познакомиться с содержанием данного руководства, которое приводится ниже. Данное руководство ежегодно обновляется.

Оглавление руководства, версия 1.05


Оглавление 2
Определения 9
Сокращения на английском языке 16
Сокращения на русском языке 17
Условно-графические обозначения и знаки 18

1

Введение

19
1.1 О руководстве 19
1.2 Авторские права 19
1.3 От автора руководства 19
1.4 Система аккумулирования электроэнергии 19
1.5 Стандарты 19
2 Выбор технологии аккумулирования энергии 21
2.1 Выбор технологии аккумулирования энергии 21
2.2 Факторы, влияющие на выбор 21
2.2.1 Эксплуатационные факторы 21
2.2.2 Физические, нормативные и климатические факторы 22
3 Типы накопителей энергии, используемых в ЦОД 23
3.1 Химические накопители энергии 23
3.1.1 Свинцово-кислотные аккмуляторы 23
3.1.2 Никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы 23
3.1.3 Ионно-литиевые аккумуляторы 23
3.1.4 Литиево-полимерные аккумуляторы 23
3.1.5 Никель-металл-гидридные аккумуляторы 24
3.2 Кинетические накопители энергии 24
3.2.1 Маховик (роторное колесо) 24
3.2.2 Индукционная муфта 24
3.2.3 Сжатый воздух 24
3.3 Суперконденсаторы 24
3.4 Топливные элементы 24
3.5 Гибридные системы 25
4 Минимальное время работы от аккумуляторной батареи 26
4.1 Минимальное время работы согласно BICSI 002-2011 26
4.2 Минимальное время работы согласно TIA-942-А 26
5 Схемы соединения АКБ в системе бесперебойного электропитания 27
5.1 Система аккумулирования энергии с общей батареей 27
5.2 Распределенная система аккумулирования энергии 27
5.3 Использование разнородных аккумуляторов в одной батарейной линейке 27
6 Режимы работы аккумуляторной батареи 28
6.1 Параллельный режим 28
6.1.1 Аварийный режим 28
6.1.2 Буферный режим 28
6.1.3 Режим циклирования с неглубоким разрядом 29
6.2 Режим готовности 29
7 Химические и физические процессы 30
7.1 Упрощенная электрохимическая реакция 30
7.1.1 Процесс разряда 30
7.1.2 Процесс заряда 30
7.2 Доливка воды 30
7.3 Внутреннее сопротивление аккумулятора 30
8 Конструктивные элементы свинцово-кислотного аккумулятора 32
8.1 Основные конструктивные элементы свинцово-кислотной батареи 32
8.1.1 Корпус и бак аккумулятора 32
8.1.2 Крышка аккумулятора 32
8.1.3 Вентиляционная пробка 33
8.1.4 Электролит 33
8.1.5 Сепаратор 33
8.1.6 Клапан избыточного давления 33
8.1.7 Пакеты пластин (электроды) 33
8.1.8 Требования к токоведущим деталям 33
8.1.9 Выводы (борны) 33
8.2 Требования к конструктивному исполнению стационарных аккумуляторов 34
8.3 Комплектность аккумуляторов 34
9 Электролит 36
9.1 Меры предосторожности при работе с электролитом 36
9.1.1 Защита при работе с открытыми аккумуляторами 36
9.1.2 Защита при работе с закрытыми аккумуляторами 36
9.1.3 Случайный контакт и оказание доврачебной помощи 36
9.1.3.1 Контакт с глазами 36
9.1.3.2 Контакт с кожей 36
9.1.4 Вспомогательное оборудование и приспособления для технического обслуживания батарей 36
9.1.5 Защита от утечки электролита 37
9.2 Примеси в электролите и влияние на аккумулятор 37
9.2.1 Марганец 37
9.2.2 Железо 37
9.2.3 Мышьяк 38
9.2.4 Сурьма 38
9.2.5 Хлор 38
9.2.6 Окислы азота и азотная кислота 39
9.2.7 Аммоний 39
9.2.8 Медь 39
9.2.9 Платина 39
9.2.10 Кадмий, никель, олово и цинк 39
9.2.11 Алюминий, калий, магний и натрий 39
9.2.12 Кобальт 40
9.2.13 Кальций 40
9.2.14 Органические соединения 40
9.3 Требования к воде 40
9.3.1 Использование воды, естественного происхождения 40
9.3.2 Использование дистиллированной или деминерализованной воды 40
9.3.3 Перегонка воды естественного происхождения 40
9.3.3.1 Требование к змеевику, трубка и кранам при перегонке 40
9.3.3.2 Использование армированных резиновых шлангов 41
9.3.3.3 Какие примеси остаются после дистилляции воды 41
9.4 Приготовление электролита 41
9.4.1 Вода и кислота 41
9.4.2 Коррекция плотности электролита с учетом температуры 41
9.4.3 Емкости для приготовления электролита 42
9.4.4 Способ смешения воды и кислоты 42
9.4.5 Расчет объемов воды и кислоты 43
9.4.6 Пример расчета для составления 1 литра электролита 43
9.4.7 Температура электролита, заливаемого в аккумулятор 44
9.4.8 Время выдержки электролита 44
9.4.9 Время до начала заряда 44
10 Классификация свинцово-кислотных батарей 45
10.1 Классификация по конструктивному исполнению 45
10.1.1 Открытые аккумуляторы (обслуживаемые) 45
10.1.2 Закрытые аккумуляторы (необслуживаемые) 45
10.2 Классификация закрытых аккумуляторов 46
10.2.1 С загущенным электролитом (GEL) 46
10.2.2 С сепараторами из стекловолоконных матов (AGM) 46
10.3 Классификация по типу электрода (DIN) 47
11 Выбор типа аккумуляторов 48
11.1 Критерии выбора 48
11.2 Частые и глубокие разряды 48
11.3 Короткие разряды 48
11.4 Занимаемая площадь 48
11.5 Срок службы 48
11.6 Цены 49
12 Напряжение 50
12.1 Общие условия 50
12.2 Номинальное напряжение 50
12.3 Напряжение флотирующего заряда (постоянный подзаряд) 50
12.4 Напряжение при ускоренном заряде 50
12.5 Конечное напряжение 50
12.6 Резкое падение напряжения в начале разрядке 50
12.7 Падение напряжения при кратковременном разряде 50
12.8 Разброс напряжений отдельных аккумуляторов 51
12.9 Напряжение уравнительного заряда 51
12.10 Повышенное напряжение 51
13 Разряд 52
13.1 Саморазряд 52
13.2 Ограничения разряда по напряжению 52
13.3 Контрольный разряд 52
13.4 Контрольный разряд перед ввводом в эксплуатацию 53
13.5 Кратковременный разряд 54
13.5.1 Открытые аккумуляторы 54
13.5.2 Закрытые аккумуляторы 54
13.6 Количество циклов разрядки 54
13.6.1 Открытые аккумуляторы 54
13.6.2 Закрытые аккумуляторы 54
14 Заряд аккумулятора и зарядные устройства 55
14.1 Начальный этап заряда 55
14.2 Постоянный подзаряд 55
14.3 Заряд после разряда 55
14.4 Ускоренный заряд 55
14.5 Уравнительный заряд 55
14.5.1 Уравнительный заряд СК аккумуляторов 55
14.5.2 Доливка воды при снижении уровня электролита 56
14.5.3 Напряжение уравнительного заряда 56
14.5.4 Частота проведения уравнительного заряда 56
14.5.5 Продолжительность уравнительного заряда 56
14.5.6 Уравнительный заряд для отдельных аккумуляторов 56
14.5.7 Одинаковый ток заряда 56
14.5.8 Отклонение напряжения 56
14.6 Температура электролита и батареи во время заряда 56
14.7 Температурная компенсация во время заряда 56
14.8 Типы режимов заряда 57
14.8.1 Заряд при постоянном токе 57
14.8.2 Заряд при постоянном токе двухступенчатый 57
14.8.3 Заряд при постоянном напряжении 57
14.8.4 Двухступенчатый режим заряда при постоянных напряжениях 58
14.8.5 Комбинированный режим заряда 58
14.9 Заряд открытых аккумуляторов 59
14.9.1 Заряд сухозаряженных аккумуляторов 59
14.9.1.1 Заряд по графику UI 59
14.9.1.2 Ускоренный заряд по графику I,U 60
14.9.2 Заряд аккумуляторов с залитым электролитом 61
14.10 Заряд закрытых аккумуляторов 62
14.10.1 Заряд по графику UI 62
14.10.2 Ускоренный заряд по графику I,U 63
14.11 Контроль во время заряда 63
15 Зарядные и выпрямительные устройства 65
15.1 Защита от повышения выходного напряжения 65
15.2 Температурная компенсация зарядного напряжения 65
15.3 Меры предосторожности при нарушении работоспособности зарядного устройства 65
15.4 Требования к выпрямителям и зарядным устройствам 65
16 Емкость аккумулятора и аккумуляторной батареи 67
16.1 Номинальная емкость 67
16.2 Емкость в зависимости от времени разряда 67
16.3 Емкость аккумуляторов при вводе 67
16.4 Указание емкости аккумулятора 67
16.5 Зависимость емкости от температуры электролита 68
16.6 Емкость в конце срока службы 68
16.7 Увеличение емкости аккумуляторной батареи 68
16.8 Измерение емкости АКБ 68
16.8.1 Измерение при помощи нагрузки 68
16.8.2 Измерение при помощи других методов 68
17 Срок службы аккумулятора 69
17.1 Срок службы согласно данным стандартов 69
17.2 От чего зависит срок службы аккумулятора? 69
17.3 Конец срока службы аккумулятора 69
17.4 Влияние температуры на срок службы 69
18 Размещение и установка аккумуляторных батарей 70
18.1 Что необходимо учесть при размещении 70
18.2 Требования и рекомендации при размещении аккумуляторов 70
18.3 Вариант размещения аккумуляторной батареи 71
18.4 Способ размещения аккумуляторов 71
18.4.1 Открытые аккумуляторы 71
18.4.2 Закрытые аккумуляторы 71
18.5 Специальные отведенные площади с электрическим оборудованием (ЭМП) 72
18.6 Размещение на стеллажах 72
18.7 Размещение в шкафах (кабинетах) 73
18.8 Размещение в аккумуляторной 73
18.8.1 Место размещения аккумуляторной 73
18.8.2 Учет максимальной нагрузки 74
18.8.3 Защищенность аккумуляторной 74
18.9 Ограждение батареи 74
19 Строительные требования 75
19.1 Пол 75
19.1.1 Горизонтальность 75
19.1.2 Асфальтовое покрытие 75
19.1.3 Плинтус 75
19.1.4 Нагрузка на пол 75
19.1.5 Стойкость пола 75
19.1.6 Сопротивление пола 75
19.1.7 Изоляция персонала от пола 75
19.2 Двери и оконные рамы 75
19.2.1 Освещение и окна 76
19.3 Остекление 76
19.4 Вход в помещение 76
19.5 Рабочее пространство 76
19.6 Выход 76
19.7 Потолки 76
19.8 Окрашивание кислотостойкой краской 77
20 Маркировка, предупредительные знаки, руководства и инструкции 78
20.1 Предупредительные маркировочные знаки и уведомления 78
20.2 Идентификационные маркировочные знаки или маркировка аккумуляторов и моноблочных батарей 78
20.3 Внешние батарейные отсеки и аккумуляторные отсеки 78
20.4 Руководство пользователя. Встроенная батарея 78
20.5 Руководство пользователя. Внешние батарейные блоки 79
20.5.1.1 Руководство пользователя. Внешние батарейный отсеки 79
20.6 Инструкции по использованию, монтажу и техническому обслуживанию 79
20.7 Аккумуляторный журнал 80
21 Микроклимат 81
21.1 Температура и относительная влажность 81
21.2 Отопление аккумуляторной 81
21.3 Где измерять температуру? 81
21.4 Расчетная температура 82
22 Вентиляция аккумуляторных установок 83
22.1 Газовыделение 83
22.1.1 Количество выделемого газа 83
22.1.2 Безопасная концентрация водорода 83
22.2 Требование стандартов к наличию вентиляции 84
22.2.1 Принудительная вентиляция 84
22.2.2 Естественная вентиляция 84
22.3 Методики расчета требуемого объема приточного воздуха 84
22.4 Требуемый объем вытяжного воздуха 86
22.5 Расчет площади естественной вентиляции 87
22.6 Требования к вентиляционным коробам (воздуховодам) 87
22.7 Требования к вентиляционной системе 87
22.8 Требования к потоку и скорости воздуха 88
22.9 Блокировка зарядного устроства и сигнализация 88
22.10 Расчет вентиляционного воздушного потока при нерегулярном ускоренном заряде 88
23 Меры безопасности и защита 89
23.1 Защита от электрического поражения 89
23.1.1 Защита при прямом контакте 89
23.1.2 Защита при косвенном контакте 89
23.1.2.1 Защита с помощью автоматического отключения питания 90
23.1.2.2 Промежуточные цепи постоянного тока с электросоединением к источнику переменного тока 93
23.1.2.3 Защита посредством использования оборудования класса II или посредством соответствующей изоляции 93
23.1.2.4 Защита посредством электросепарации 93
23.1.3 Защита при прямом и косвенном контакте 94
23.1.3.1 Общие положения 94
23.1.3.2 Защита при безопасном сверхнизком напряжении (SELV) или сверхнизком напряжении (PELV) 94
23.1.3.3 Защита при функциональном сверхнизком напряжении (FELV) без защитной электросепарации 94
23.2 Блокировка зарядного устройства и сигнализация 95
23.3 Искрообразование 95
23.3.1 Расчет взрывобезопасного расстояния d 96
23.3.1.1 Общие положения 96
23.3.1.2 Определение гипотетического объема Vz 96
23.3.1.3 Поправочные коэффициенты 96
23.3.1.4 Расчет безопасного расстояния d 97
23.4 Выход 97
24 Защита аккумуляторной батареи от перегрузки и коротких замыканий 99
24.1 Общее положение 99
24.2 Короткие замыкания 99
24.3 Токи утечки 99
24.4 Расчет тока 100
24.5 Защита батарейных цепей 100
24.5.1 Места установки устройств защиты 100
24.5.2 Номинальные параметры защитных устройств 100
25 Требования к надежности 101
25.1.1 Стандарты и уровни надежности 101
25.1.2 Вентиляция 101
25.1.3 Мониторинг 101
25.1.4 Выпрямители 101
26 Мониторинг и контроль 102
26.1 Контроль и мониторинг за аккумулятором 102
26.2 Контроль за температурой 102
26.3 Контроль за протечкой электролита 102
26.4 Мониторинг уровня водорода 102
26.5 Проверка и контроль 102
27 Транспортирование и хранение аккумуляторов 104
27.1 Международные правила по безопасной упаковке и транспортировке опасных грузов 104
27.2 Транспортирование аккумуляторов 104
27.3 Погрузка и разгрузка аккумуляторов 104
27.4 Перемещение и переноска аккумуляторов 104
27.5 Способ хранения 105
27.6 Оптимальные условия хранения открытых аккумуляторов 105
27.7 Срок хранения открытых аккумуляторов без подзарядки 105
27.7.1 Сухозаряженных без подзарядки 105
27.7.2 Заполненных электролитом, без подзарядки 105
27.8 Подзарядка аккумуляторов во время хранения 105
27.8.1 Подзарядка открытых аккумуляторы, заполненных электролитом 105
27.8.2 Подзарядка закрытых аккумуляторов 106
28 Монтаж аккумуляторных батарей 107
28.1 Соединение аккумуляторов 109
28.2 Параллельное соединение 109
28.3 Защита контактов, соединений и электропроводки от внешних воздействий 109
28.4 Вибрация 109
28.5 Последовательность монтажа аккумуляторов в батарею 109
29 Техническое обслуживание (ТО) 110
29.1 Очистка корпуса батарей 110
29.2 Предохранительные меры при техническом обслуживании 110
29.3 Работы со сварочным и паяльным оборудованием 110
30 Демонтаж и утилизация аккумуляторных батарей 112
31 Приложения 113
31.1 Требования и рекомендации стандарта TIA-942-A к архитектуре и помещениям аккумуляторной (таблица 11) 113
31.2 Требования и рекомендации стандарта TIA-942-A к АКБ от системы безопасности (таблица 11) 113
31.3 Требования и рекомендации стандарта TIA-942-A к АКБ по электроснабжению (таблица 12) 114
31.4 Нормы на серную аккумуляторную кислоту по ГОСТ 667-73 114
31.5 Нормы на кислоту серную особой чистоты по ГОСТ 14262-78 114
31.6 Нормы на кислоту серную по ГОСТ 4204-77 115
31.7 Нормы на дистиллированную воду для приготовления электролита по ГОСТ 6709-72 115
32 Литература и стандарты 117

Стоимость руководства

Стоимость этого руководства и других руководств, Вы можете посмотреть по следующей ссылке: Цены на руководства и книги

Вывод дополнительной информации в конце

Вывод посылки сообщения по e-mail

Поделиться информацией

Вы можете послать эту статью или новость коллеге или знакомому по email со своим комментарием, пригласить обсудить ее. Просто нажмите на иконку конверта --->

Сообщения, вопросы и ответы

Сообщения, вопросы и ответы

Вы можете задать вопрос, написать комментарий, обсудить данную новость или статью.

Поделиться информацией

Вы можете послать эту статью или новость коллеге или знакомому по email со своим комментарием, пригласить обсудить ее. Просто нажмите на иконку конверта --->


Поделиться информацией

Вы можете послать эту статью или новость коллеге или знакомому по email со своим комментарием, пригласить обсудить ее. Просто нажмите на иконку конверта --->


Сообщения, вопросы и ответы

Вы можете задать вопрос, написать комментарий, обсудить данную новость или статью.

Ваше сообщение (вопрос, ответ, комментарий)

  1. Дмитрий Мацкевич 03.09.2017 в 01:01

    (подписан на сообщения)

    Руководство обновлено с учетом выхода нового стандарта TIA/EIA-942-B