Basic HTML Version
11
109
2015
Yếu tố chính tác động
đến tuổi thọ pin trong hệ
thống UPS
Tuổi thọ pin sẽ giảm dần theo thời gian,
tuy nhiên nếu sử dụng không đúng
cách, quá trình này càng diễn ra nhanh
hơn. Những yếu tố chính khiến pin giảm
tuổi thọ:
• Pin phóng nạp nhiều lần
Khi điện lưới không ổn định (sụt áp tức
thời) hoặc công suất thiết bị tăng đột
ngột, điện áp trên DC bus (nguồn DC
đầu vào cho bộ inverter) sẽ giảm, khiến
pin phóng điện. Dù chỉ trong thời gian
ngắn, hiện tượng này cũng được xem
là một chu kỳ phóng nạp của pin. Khi
pin phóng điện, điện cực dương (PbO2)
và điện cực âm (Pb) chuyển hóa thành
PbSO4. Sau khi pin được nạp lại điện,
hai điện cực sẽ tự động chuyển hóa về
hợp chất như ban đầu. Trên phương
diện hóa học, các điện cực của pin được
bảo toàn, nhưng cấu trúc điện cực sẽ
thay đổi dần sau mỗi lần phóng nạp,
làm giảm tuổi thọ của pin.
• Nhiệt độ pin cao
Nhiệt độ có ảnh hưởng rất lớn đến tuổi
thọ pin. Pin vận hành tốt nhất và đạt
tuổi thọ cao ở nhiệt độ 25
o
C. Khi nhiệt
độ tăng cao, tốc độ ăn mòn trên điện cực
dương của pin cũng tăng nhanh theo
cấp số nhân. Thực nghiệm cho thấy, nếu
nhiệt độ tăng thêm khoảng 15
o
F (tương
đương 8,3
o
C), tuổi thọ của pin có thể
giảm đến 50%.
• Hiện tượng xả sâu và nạp quá giới
hạn pin do sử dụng UPS không có bộ
điều khiển.
Hiện tượng xả sâu có thể gây hư
hỏng hoàn toàn hoặc giảm đáng kể tuổi
thọ pin. Thông thường, điện áp an toàn
cho pin khi phóng điện sẽ cao hơn 10,5V.
Hiện tượng nạp quá giới hạn pin
thường xảy ra khi sử dụng bộ sạc không
có điều khiển. Pin đã nạp đầy nhưng bộ
sạc vẫn cung cấp điện áp và dòng điện ở
mức cao, làm điện phân dung dịch nước.
Quá trình này không chỉ làm giảm tuổi
thọ pin mà còn đe dọa đến an toàn hệ
thống TTDL khi sinh ra H
2
, đây là khí
gây cháy.
Kéo dài tuổi thọ pin
• Sử dụng UPS có khoảng điện áp
và tần số ngõ vào lớn: Điều này đồng
nghĩa năng lượng cung cấp cho thiết bị
được duy trì ổn định hơn, giúp pin giảm
áp lực phải phóng điện nhiều lần để bù
công suất cung cấp cho thiết bị.
• Sử dụng bộ sạc thông minh: Ngoài
việc đảm bảo pin được sạc đầy và
nhanh, sử dụng bộ sạc thông minh còn
giúp bảo vệ pin trước những tác động
của nhiệt độ, thao tác sai và tránh hiện
tượng phóng điện liên tục. Điển hình
như công nghệ FBM (Flexible Battery
Management) với thiết kế tiên tiến, sử
dụng linh kiện SCR (Silicon Controlled
Rectifier) giúp bảo vệ pin khỏi gợn sóng
điện áp trên DC bus do tải tăng giảm
liên tục khi vận hành. Tính năng điều
khiển điện áp sạc theo nhiệt độ sẽ kéo
dài tuổi thọ pin so với các phương pháp
thông thường.
• Đảm bảo làm mát và bảo trì định
kỳ: Hệ thống pin cần được bảo quản
trong môi trường khô ráo, nhiệt độ tốt
nhất là 25
o
C. Với pin chì axit ướt và pin
Ni-Cd, ta cần bảo trì lượng nước theo
định kỳ để tránh điện cực pin bị kết tủa.
phòng Tránh sự cố do hư
hỏng pin
Dù đã bảo vệ đầy đủ và đúng cách, pin
vẫn có xác suất hư hỏng do lỗi khi sản
xuất. Điều này có thể gây sự cố nghiêm
trọng cho TTDL nếu hệ thống UPS chỉ
sử dụng một chuỗi pin duy nhất. Phân
tích trạng thái hư hỏng của pin sẽ giúp
ta hiểu rõ vấn đề này.
Pin có hai trạng thái hư hỏng:
• Ngắn mạch: Điện áp của chuỗi pin
bị giảm nhưng vẫn cung cấp được năng
lượng, không gây mất điện ngay lập tức
cho thiết bị.
• Hở mạch: Pin chì axit khô bị hư
hỏng thường ở trạng thái hở mạch, khi
đó, chuỗi pin sẽ có điện áp bằng 0. Khi
gặp sự cố mất điện, những thiết bị quan
trọng sẽ không được bảo vệ.
Do không thể biết trước pin sẽ hư
hỏng ở trạng thái nào, nên chỉ sử dụng
một chuỗi pin cho hệ thống UPS cũng
giống như đang đánh cược vào sự may
rủi. Người dùng nên sử dụng thêm một
chuỗi pin dự phòng để đấu nối song
song, tuy tốn kém hơn nhưng giúp giảm
dòng phóng điện và nhờ đó kéo dài tuổi
thọ pin, tăng thời gian lưu điện và giảm
rủi ro cho hệ thống UPS khi sự cố hở
mạch xảy ra.
Bùi Tiến Lợi
Theo Searchdatacenter
Kết luận
Hệ thống pin UPS có nhiệm vụ rất
quan trọng giúp duy trì vận hành
liên tục cho TTDL. Khi UPS chạy trực
tiếp từ điện lưới trong điều kiện bình
thường, hệ thống pin sẽ rất hiếm khi
bị hư hỏng dù tuổi thọ đã giảm nhiều
do các tác động bất lợi. Tuy vậy, khi
sự cố mất điện xảy ra, pin phải cung
cấp năng lượng cho tải công suất lớn,
dòng điện tăng đột ngột lúc này rất
dễ gây hư hỏng pin vì độ bền và khả
năng cấp điện của pin đã giảm nhiều
do không được sử dụng đúng cách.
Người dùng nên xem xét sử dụng
thêm chuỗi pin dự phòng, chi phí
đầu tư này không cao so với lợi ích
mang lại cho hệ thống. Sử dụng UPS
có công nghệ sạc pin tiên tiến với
dãy điện áp hoạt động rộng, đảm
bảo nhiệt độ pin phù hợp cũng sẽ cải
thiện đáng kể tuổi thọ pin, không chỉ
đem lại lợi ích cho người dùng mà
còn góp phần bảo vệ môi trường.