UPS与蓄电池容量配置综述
摘 要：通过探究UPS相关的前后端备用应急电源的配置问题，归纳了四种对UPS蓄电池配置的计算方法，辅以实例计算，最后对UPS与蓄电池相关配置做出了总结。
关键词：UPS；蓄电池；配置
Overview of UPS and Storage Battery Capacity Allocation
Zhang Peng
(China Mobile Communications Group-Hebei limited Compaany-Tangshan branch,Tangshan,Hebei,063000)
Abstract:By exploring allocation problems of related front-and-rear-ends spare emergency power supply of UPS,this article summarizes four calculation methods of UPS storage battery allocation and with calculation of practical examples,finally draws the conclusion of UPS and storage battery related allocation.
Key Word:UPS,storage battery,allocation
0 引 言
UPS作为通信领域重要的供电设备，直接关乎通信设备的安全稳定运行。蓄电池作为UPS的配套备用电源，其作用也是不可替代的，只有它跟UPS的配合才能从根本上保证市电中断油机启动间隙的无缝连接，提供不间断电源。
蓄电池容量的配置是UPS电源系统设计的重要内容，也是维护工作中应重点关注的热点，过高及过低的电池容量对于UPS系统的运行都是不利的。容量过高，则增加投资成本，且易导致电池小电流深放电，造成电池永久性的损坏；容量过低，则不能满足负载不间断供电的要求，且大电流的充放电将缩短电池使用寿命。所以，正确选择与UPS容量和负载容量相适应的蓄电池容量是控制系统投资成本，提供不间断供电可靠性的关键。
蓄电池的配置方法从现有的技术资料及现场应用上大致可以从四个切入点进行展开。为了配合分析，本文配以实例计算。实例条件： 1+1并机形式UPS电源系统、单台为60 KVA的力博特UPS，要求单台UPS蓄电池后备时间1小时，蓄电池以双登12 V阀控式铅酸蓄电池为例，2V小单体放电终止电压为1.8V，机房温度25℃；计算此套UPS系统应该配备多大容量蓄电池。
1 按蓄电池的容量选择配置法
根据以YD5040-97《通信电源设备安装设计规范》,蓄电池容量可按下式配置：
（1）
式中，Q：蓄电池容量(Ah)；K：安全系数，取1.25； ：蓄电池负荷电流(A)；t：放电小时数(h)； ：放电容量系数，不同条件下的放电容量系数见表1；T：实际电池环境温度(℃)； ：电池温度系数（1/℃），当放电小时率≥10时，取 =0.006；当1≦放电小时率<10时，取 =0.008，当放电小时率<1时，取 =0.01。
表1 阀控式铅酸蓄电池放电容量系数（ ）表
放电小时数/h 0.5 1 2 3
放电终止电压/V 1.70 1.75 1.75 1.80 1.80 1.80
放电容量系数 0.45 0.40 0.55 0.45 0.61 0.75
放电小时数/h 4 6 8 10 ≥20
放电终止电压/V 1.80 1.80 1.80 1.80 1.80
放电容量系数 0.79 0.8 0.94 1.0 1.0
其中，蓄电池负荷电流的计算一般按照UPS的理论容量来进行计算：
（2）
式中， ：UPS额定容量（VA）； ：UPS额定输出功率因数，典型的为0.7或0.8，本文计算中取0.8；U：放电终止电压（V），U=n*E*N，n：一组蓄电池对应蓄电池的个数，E：蓄电池2V单体的终止放电电压，N：一个蓄电池对应的2 V小单体的个数，12 V蓄电池的2 V小单体个数为6个； ：逆变效率，即电池工作时逆变器的工作效率，各厂家因技术的差异，相差较大，一般在0.6~0.95之间，本文计算取0.9。
实例计算：
通过公式（2），得： =154.32 A；代入公式（1）中， =428.67 Ah。
因为考虑了裕度（安全系数K），计算需要的蓄电池容量可约等于400 Ah；即每台UPS可配置4组100Ah或者2组200Ah蓄电池可满足后备时间在1小时。
2 查询蓄电池的恒电流放电表配置法
这种方法即计算出每个蓄电池的每个单体的放电电流、再查询蓄电池的使用说明书附有的恒电流放电表（表2）即可。
表2艾诺斯—华达电池恒流放电数据（放电终止电压1.80V 放电温度77°F （25°C ））
电池型号 分钟
5 10 15 20 30 40 50
6GFM100 121 108 96 87 75 66 60
6GFM200 241 215 192 174 150 132 120
电池型号 小时
1 2 3 4 5 6 8 10 12 20 24
6GFM100 54 34 25 21 17 15 12 10 9 6 5
6GFM200 109 67 50 41 35 31 25 20 18 12 10
蓄电池的放电电流：
，计算方法、各符号含义同上。由1.1节计算结果I=154.32 A。
实际放电电流大小 ， 为温度补偿系数， ，式中符号含义同公式（1）中相同。
机房温度25℃，I= ，查表2可得6GFM100蓄电池恒流放电1小时对应放电电流54 A，6GFM200蓄电池恒电流放电1小时对应放电电流109 A；要满足蓄电池最大放电电流154.32 A，即每台UPS可以配置100 Ah蓄电池3组（54 A*3=162 A>154.32 A），或者每台UPS配置200 Ah蓄电池2组（109 A*2=218 A>154.32 A）。
3 查询蓄电池的恒功率放电表配置法
这种配置方法首先计算每个蓄电池2V单体分担的功率，再查询蓄电池的使用说明书附有的恒功率放电表（表3）即可。
表3艾诺斯—华达电池恒功率放电数据（放电终止电压1.80V 放电温度77°F（25°C ））
电池型号 分钟
5 10 15 20 30 40 50
6GFM100 218 195 174 158 137 120 109
6GFM200 436 390 348 317 273 240 217
电池型号 小时
1 2 3 4 5 6 8 10 12 20 24
6GFM100 99 64 49 40 34 30 24 20 18 12 11
6GFM200 197 128 98 81 68 61 49 41 35 24 21
蓄电池总放电功率：
计算得： =53333.33 W
每个2V小单体分担的功率： ，n, N符号含义同1.1节
计算得： =277.78 W
即每个蓄电池的2V小单体相当于分担功率277.78 W。
实际放电功率=查表放电功率*温度补偿系数，为温度补偿系数 = ，式中符号含义同公式（1）中相同。
查表3得6GFM100蓄电池恒功率放电1小时对应放电功率99 W，6GFM200蓄电池恒功率放电1小时对应放电功率197 W。
设定机房的温度25℃，实际放电功率=查表放电功率；需配备的蓄电池对应每单体的放电功率应大于计算标称的放电功率，即对应可配置100 Ah蓄电池3组(99 W*3=297 W>277.78 W)，或者配置200 Ah蓄电池2组（197 W*2=394 W>277.78 W）。
4 查询放电特性曲线图配置法
这种方法先查询蓄电池说明书上附有的蓄电池放电特性曲线，得到在特定放电时间、单体终止电压下的放电率，反推蓄电池的放电电流来求得蓄电池应配备的容量。
图1 GFM型阀控式密封铅酸蓄电池不同倍率放电特性曲线（25℃）
根据蓄电池后备时间1小时、放电终止电压1.8V，对应12 V蓄电池终止电压10.8 V的限定条件下查图1得放电倍率约为0.58 C。 |
