一次电池热失控事故

某行业客户一套使用了5年的单机UPS系统，配套 一组12V 100AH电池。某日机房例行巡检时发现 UPS机房气味异常。进一步检查发现电池柜里的30 节电池已经全部鼓胀，电池单体表面温度80度左右， 同一层的8节12V 100AH电池已经完全粘在了一起。 UPS主机无告警，面板显示电池电压405V，电流 10A，处于电池均充状态。

类似情况的事故现场

故障处理

断开电池开关，抽测电池单体电压，发现有的电压 11V，有的8V，还有个别6V的。鉴于电池组已经 损毁严重，只能整组更换。

故障分析——疑问

• 为什么UPS不告警？

• 为什么UPS面板电池电 压正常？

• 故障是如何一步步演化的？

• 如果没 有巡检人员及时发现会怎样？

故障分析——分析

• 从UPS面板上看，电池电压正常，电流处于充电限流点，不满足触发 UPS告警的条件，所以没有告警。能触发UPS电池相关告警的有：电 池电压、电池温度（需要增加电池温度传感器），某些UPS还有电池 充电时间。UPS根据电池电压和电流来判断电池工作状态（浮充、均 充、放电、开路、离线）。 

• 此案例中，UPS工频机电池挂母线，电池个别单体电压偏低（可能是 cell内部短路或电压落后），会造成整组离线电压偏低，在线状态下 的表现是电压不变（等于母线电压），电流变大。 

  
  

• 如果没有巡检人员及时发现，可能会导致电池起火，进一步造成机房 火灾。

   

故障分析——故障推演

• 先有一个cell电压偏低——》整组充电总电压不变的情况下， 必然有另外一个或多个cell充电电压偏高，整组充电电流增大， 电池组温度升高——》电池活性增强，内阻减小——》充电电 流继续增大，电池组温度继续升高——》下一个cell热失控短 路电压偏低——》其余原本正常的cell进一步充电电压升高， 整组充电电流进一步增大——》下一个cell热失控短路电压偏 低——》直到充电电流达到UPS设定的充电限流点，此时充电 电压等于浮充电压、充电电流恒定在充电限流点，为了限流， 此后浮充电压会逐步降低，但电池组会持续温度升高——》如 果UPS没有均充时间保护，或者UPS仍然认定电池组处于浮充 状态——》电池组严重热失控甚至起火。

  
  

故障分析——预防措施

• 增加电池温度传感器，一旦检测到电池过温，UPS 会告警，高频机会关闭充电器，工频机会禁止均充。

  
  

• 如有可能，在厂验时增加UPS电池管理功能测试， 模拟电池热失控的过程，确认UPS电池管理功能设 计的足够完善，能对这种工况做出告警和保护。 

  
  

• 电池工作环境温度需要控制好，电池柜比电池架更 容易发生热失控

提醒

• 每天都有电池事故发生，对于使用年限 超过标称设计寿命60%的电池组（如国 产12V电池使用超过3年，2V电池使用 超过6年），电池组温度监测是较易实 现且有效防止电池热失控的方法。 

  
  

• 电池有专门针对热失控敏感性的测试方法，但有可 能对电池有损伤。