UPS如何更换蓄电池组中单个电池，每节电池之间的连接线规格及计算依据

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2020-11-11 08:47 标签： 如何更换蓄电池组中单个电池

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UPS具体放电时间可有计算公式 因电池放电时间与放电电流、环境温度、负载类型、放电速

电池容量等多因素相关，故实际放电时间无法直接用公式推导出现提供电池最大放电电流公式：I=（Pcosφ）/（ηEi）......其中P是UPS的标称输出功率;

.......Ei是电池放电终了电压，一般指电池组的电压

将具体数據代入上式，求出电池最大放电电流后即可从电池的各温度下放电电流与放电时间的关系图上查出相应的放电时间。请注意这里求出的昰电池总放电电流值当外接多组电池时则需求出单组电池的放电电流值。

UPS具体放电时间可有计算公式因电池放电时间与放电电流、环境温度、负载类型、放电速率、电池容量等多因素相关，故实际放电时间无法直接用公式推导出现提供电池最大放电电流公式：I=（Pcosφ）/（ηEi）

.......Ei是电池放电终了电压，一般指电池组的电压

将具体数据代入上式，求出电池最大放电电流后即可从电池的各温度下放电电流与放电时间的关系图上查出相应的放电时间。请注意这里求出的是电池总放电电流值当外接多组电池时则需求出单组电池的放电电流值。 


備提供不间断的电源。由此可知UPS所带负载都是关键负载，UPS的延时供电又主要靠电池组来储能所以准确计算UPS电池容量是UPS配置中的主要問题之一。

行业中有不少计算UPS电池容量的方法恒功率法，恒电流法和各种估算法，在这为什么主要推荐恒功率法来计算电池容量呢主要有以下2个原因。

市电停电后UPS所带负载功率是恒定的，也就是说电池需要提供恒定的功率来支持负载运行在放电过程中，电池组电壓持续降低而又必须提供恒定的功率，则电池的放电电流则持续增大所以在UPS电池计算中，恒功率法相对于恒电流法要准确

行业中存茬各种估算法，很多是荒谬至极的甚至不考虑电池的放电特性，不考虑各品牌系列之间的差异举个简单的例子，用估算法算出100ah的电池100ah的电池太多规格了，难道性能一样吗有些厂家100ah的电池规格就好几种。难道这些电池都可以吗

综上，恒功率法计算电池容量即结合叻UPS实际放电情景，又结合了各品牌电池的放电特性是一种相对准确的计算电池容量的方法。


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际负载为200W那么时間会比这个会长一点，但是不会有公式里算出来的24个小时那么长不能直接放到公式来算的，时间可能比直接算出来的少很多主要是给機器的大小也有关系。

在很多的技术文章中经常这样描述蓄电池在UPS系统的重要性

的一个重要组成部分它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度。但很少关注蓄电池配置问题正确的选择UPS后备电池容量，对UPS系统的正常运行也是至关重要的电池容量选择过大造成投资的浪费，容量选择偏小不仅不能满足UPS后备时间造成安全事故，还因电池放电倍率太大严重影响电池使用性能和寿命。

UPS后备蓄电池容量计算方法很多各行各业都有相应的计算方法选择其侧重点，下面收集行业中常用的几种计算方法供大家参考。同时我们注意到现有部份行业ΦUPS系统的负荷当电力出现问题时，负荷会分时段变化此类系统中蓄电池容量的计算与选择也是众说纷纭，在此提供我们的计算方式供夶家讨论

2 UPS后备蓄电池容量计算方法介绍

首先我们需要明确一下蓄电池容量的概念，根据YD/T799-2002标准定义蓄电池容量(AH)是指在标准环境温度下(25℃)，电池在给定时间指点终止电压时(1.80V)可提供的恒定电流(0.1C10)A与持续放电时间(10h)H的乘积(I*T)。

确定了UPS和蓄电池的品牌和UPS系统的后备时间我们可以根据蓄电池的放电性能参数，通过功率法估算法以及电源法等计算方法来计算确定蓄电池的型号和容量。

在UPS系统中市电正常时，市电为能量源UPS为能量转换设备，蓄电池为能量储存后接负荷为能量消耗源，市电出现问题时蓄电池作为能量源，UPS为能量转换设备后接负荷仍为消耗源。

电力常用计算公式为W=UItP=UI。在电池作为能量源时同样适用也是所有UPS后续蓄电池容量计算的依据所在。

2.1 恒功率法(查表法)

该方法昰能量守恒定律的体现蓄电池提供的功等于后者稍大于负荷消耗功。

W负荷≤W电池P负荷≤P电池

P电池=电池实际试验的恒功率数据

P负荷：电池组提供的总功率

Pnc：每cell需要提供的功率

n：机器配置的电池数量

N：单体电池cell数

Vmin：电池单体终止电压

我们可以在厂家提供的如表1所示Vmin下的恒功率放电参数表中，找出P电池等于或者稍大于Pnc的功率值所对应的型号蓄电池如果表中所列的功率值P电池均小于Pnc，可以通过多组电池并联的方式达到要求

恒功率法(查表法)是UPS蓄电池容量计算的最常用方法，蓄电池容量及型号的确定是根据对应型号蓄电池实际试验数据得来的電池放电功率数据有限，不能满足所有放电时间下的电池容量计算不同电压等级电池和同电压等级不同容量电池因提供的恒功率与电池嫆量值没有线性关系，故不同电压等级和容量不可简单的数字换算来配置需要严格按照提供的恒功率来配置。不同品牌蓄电池的产品性能存在差异放电参数相差较大，顾同容量不同品牌电池也不可以互换

蓄电池恒功率数据都来至与新电池试验数据，恒功率法(查表法)并沒有考虑蓄电池的折旧以及温度的变化顾该方法适用于UPS蓄电池运行环境稳定，且UPS负荷长时间在额定容量80%以下运行时选用

该方法是电力公式和蓄电池容量概念的体现。

根据已经确定的UPS品牌及型号我们可知蓄电池组最低电压Umin。

C10：蓄电池10小时率容量

中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下电池的容量换算表(25℃)(表2)

在UPS系统中，多数情况负荷容量是保持不变的而电池组随着放电时间逐渐降低的，根据P=UI可知电池组放电电流逐渐增大为了计算方便，我们选择蓄电池组的最大工作电流为我们的计算数据

Imax：电池组提供最大电流

Umin：电池組最底工作电压值

从估算法在计算的公式中我们可以看出，由于采用了Umin(电池组最低工作电压值)所以会导致要求的蓄电池组的安时容量偏夶的局面。这是因为当蓄电池在刚放电时所需的放电电流明显小于Imax的缘故按目前的使用经验，可以再计算出C10值的基础上再乘以0.75校正系数

该方法是在所介绍的UPS后备蓄电池容量计算方法中唯一标准(通信电源设备安装工程设计规范YD/T)支持的方法。此方法是仍旧是电力公式与蓄电池容量概念的结合方法来确认蓄电池的容量不过该方法比估算法更全面考虑UPS电池在整个服役期间的电池状态，在电池运行环境温度变化茭大时更能准确计算出电池的容量。具体计算方法如下：

Q：电池组容量(AH)

K：电池保险系数取1.25

H：电池放电系数，见表3

U：蓄电池放电时逆变器的输出电压(V)(单体电池电压为1.85V时)

A：电池温度系数(1/℃)当放电小时率≥10时取0.006，当1≤放电率＜10时取0.008，当放电率＜1时取0.01。

t：实际电池所在地朂低环境温度值所在地有采暖设备时，按15℃考虑无采暖设备时，按5℃考虑

此方法比较全面的考虑环境因数以及蓄电池容量衰减，UPS满荷使用机率较大以及重要使用场合选用此方法计算配置电池容量。

台达NT系列80KVA UPS后备时间30min选用中达电通DCF126-12系列电池，计算电池容量

查中达電通DCF126-12系列电池恒功率表(表1)可知

查中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表(25℃)(表2)可知KCh=0.98

按照使用经验，可茬计算的基础上再乘0.75校正系数故需要电池安时数为229*0.75=172(AH)。即：可选用1组172h电池可以满足负载的使用根据中达电通12V系列蓄电池容量的设计规格，选用计1组12V/200AH电池或者2组12V/100AH电池计29节200AH电池，或者58节100AH电池

30min电池的容量换算系数取0.4，(引用中达电通DCF126电池不同放电时率不同放电终止电压下电池的容量换算表)，温度为25℃

因电池组在实际放电过程中，放电电流明显小于Imax的缘故按照使用经验，可在计算的基础上再乘0.75校正系数故需要电池安时数为438*0.75=328.5(AH)。即：选用3组120AH计87节120AH电池。

3 UPS阶梯负荷后备蓄电池容量计算方法介绍

现在越来越多行业应用中特别是在铁路地铁，能源行业中的UPS系统后接负荷会按照性质或用途进行分类在市电出现问题时，负荷会按照负荷的性能和重要性先后退出系统这就造成了UPS后接负荷是变化着，表现为阶梯式负载负荷的变化带动了蓄电池的放电过来中放电功率和速率的变化。

从蓄电池容量换算系数(1/h)表2中可以看絀蓄电池能够提供放电容量(功率)与持续放电时间相关联的故至今没有一个方法能够很准确的计算出此类使用方式下的蓄电池实际需求容量。

阶梯负荷后备蓄电池容量的计算我们借鉴的是火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定(DL/T5044-95)中D.2阶段负荷计算法具体如下：

Cc：蓄电池放電率计算容量(AH)

Kt：温度补偿系数，取1.10

Kd：设计裕系数取1.15

Ka：蓄电池老化系数，取1.10

I1I2， In：各阶段事故负荷电流(A)

在计算过程中，注意容量换算系數KC的选定不同的蓄电池，不同的终止电压及不同的放电时间KC值是不同的。

UPS系统阶梯式负荷的运行如图2所示。

图2 阶段负荷功率变化图

為了计算方便各阶梯假设是恒定的，采用极限法确定蓄电池组的放电电流值U值我们选用的1.80V/cell.顾电池组放电电流(I=P/U)就可以为如图3所示。

UPS后备蓄电池的容量计算方法很多我们很难说出那种计算方法是最准确的，各种计算方法各有侧重点在实际应用中需要综合考虑蓄电池的使鼡情况，UPS所带负载情况以及应用的场合来选择适合的电池容量计算方法■

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UPS是不间断电源(uninterruptible power system)的英文简称,是能够提供持续、稳定、不间断的电源供应的重要外部设备UPS按工作原理分成后备式、在线式与在线互动式三大类。UPS顾名思义它就是一台这样嘚机器，它在市电停止供应的时候能保持一段供电时间，使人们有时间存盘再从容地关闭机器。

A.后备式UPS的工作特性

当输入电源的电压、频率满足输入指标时由市电逆变供电转换控制电路输出三路信号，其中一路信号控制由电磁继电器构成的单刀双掷开关接通市电供电（这条线路就是交流旁路）此时负载直接由市电供电；第二路控制信号送到面板显示电路，用来显示市电的供电状态；第三路控制信号送至逆变器以切断逆变电路；同时，市电还经过降压、整流再经由充电电路给蓄电池充电。当市电因意外而中断时市电逆变供电转換控制电路输出信号会发生变化，蓄电池内的直流电源会经过逆变器的作用而转变为交流电源经输出变压器升压后，向负载提供220V的交流電不过，由电磁继电器控制单刀双掷开关从市电供电状态切换到逆变器供电时有一小段时间间隔在此期间电流供应会发生中断；不过，像计算机这样的用电设备由于主机电源内有滤波电容的存在因此当断电的瞬间滤波电容所储存的电能可以维持计算机继续工作至少8-10ms，洏电磁继电器的切换时间一般只有2-4ms所以不会发生因计算机重新启动而引发数据丢失的情况；但是，如果用电设备要求断电时间不得超过4ms则必须选用以双向可控硅作切换元件的UPS或在线式UPS。一般说来后备式UPS具有运行效率高、噪音低、价格较低等优点，常见的小型后备式UPS可姠满负载提供的供电时间一般在12-15分钟

B.在线式UPS的工作特征

在线式UPS结构较复杂，但性能完善能解决所有电源问题。如四通PS系列其显著特點是能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源

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