UPS電池的配置與使用

耿龍飛 高原

摘 要：隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電源的要求越來越高，UPS作為不間斷電源，其應(yīng)用也越來越廣泛，而UPS電池作為UPS內(nèi)部不間斷的電源核心器件也越來越受到重視。文章主要通過兩種方法闡明了電池的計(jì)算配置及其使用保養(yǎng)方面的相關(guān)內(nèi)容。

關(guān)鍵詞：UPS電池；恒功率法；電源法；使用保養(yǎng)

中圖分類號(hào)：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0138-02

Abstract： With the development of society， the demand for power supply is becoming higher and higher， and its application is more and more extensive. UPS battery as the core device of uninterruptible power supply in UPS has been paid more and more attention. In this paper， two methods are used to explain the calculation configuration of battery and the related contents of its use and maintenance.

Keywords： UPS battery； constant power method； power supply method； operation and maintenance

引言

UPS是Uninterruptible Power Supply（不間斷供電系統(tǒng)）的簡稱，是一種利用電池化學(xué)能儲(chǔ)備電能，為用戶提供不間斷交流電能的能量轉(zhuǎn)換裝置[1]。下文將在設(shè)定好UPS額定容量及后備時(shí)間等相關(guān)參數(shù)的情況下，對(duì)其電池的配置做一個(gè)簡單的計(jì)算配置，并介紹使用保養(yǎng)等相關(guān)內(nèi)容。

1 計(jì)算UPS電池的配置

1.1 恒功率法

假設(shè)某臺(tái)UPS的額定容量為80kVA，要求電池的后備時(shí)間為60min。負(fù)載的功率因數(shù)COSΦ按0.8，UPS逆變器效率η為0.95。

（1）確定UPS的負(fù)載功率：

P（LOAD）= S* COSΦ=80000*0.8=64000（W）

（2）確定電池輸入端的功率：

P（BAT）=P（LOAD）/ η=64000/0.95=67368（W）

（3）確定電池的放電截止電壓：

當(dāng)放電時(shí)間< 30min時(shí)，選用1.67V/Cell比較合適；當(dāng)放電時(shí)間30～60min時(shí)，選用1.75V/Cell比較合適；當(dāng)放電時(shí)間>60min時(shí)，選用1.83V/Cell比較合適。綜上放電截止電壓取1.75V/Cell。

表1為某系列蓄電池在1.75V/Cell下的恒功率放電數(shù)據(jù)表

（4）計(jì)算單體電池的數(shù)目：

N=29*6=174（節(jié)）

29為單體電池cell數(shù)，6為機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量

（5）計(jì)算單體電池的功率：

P（Cell）=P（BAT）/N=67368/174=387.2（W/Cell）

查表可知，GT12-125在后備時(shí)間為60min時(shí)的功率為152（W/Cell）

電池組數(shù)量=387.2/152=2.6

因此可以配置2組GT12-125電池，總計(jì)58節(jié)。

該方法是能量守恒定律的體現(xiàn)，電池總的輸出功率稍大于負(fù)荷消耗的功率，但是不考慮環(huán)境溫度的變化及電池的折舊，故該方法適用于UPS運(yùn)行環(huán)境較為穩(wěn)定，負(fù)載長時(shí)間在80%以下運(yùn)行的情況下。

1.2 電源法

依舊假設(shè)某臺(tái)UPS的額定容量為80kVA，要求電池的后備時(shí)間為60min。

（1）計(jì)算電池組電流

Imax=P（BAT）/Umin=67386/300=224.6（A）

其中Umin為電池組最低工作電壓值

（2）計(jì)算溫度折算系數(shù)

A=1+B（t-25）=1-0.008*10=0.92

B為電池溫度系數(shù)（1/℃），當(dāng)放電小時(shí)率≥l0時(shí)，取0.006，當(dāng)l≤放電小時(shí)率<10時(shí)，取0.008，當(dāng)放電小時(shí)率

（3）計(jì)算電池組容量

Q≥KImaxT/HA=1.25*224.6*1/0.55/0.92=554.8（Ah）

K為電池保險(xiǎn)系數(shù)，取1.25.H為電池放電系數(shù)，查表2可得系數(shù)0.55。

實(shí)際在放電過程中，電池組的放電電流明顯小于Imax，按照使用經(jīng)驗(yàn)，最后的數(shù)字再用0.75進(jìn)行校正，所以最終結(jié)果為416（Ah）。同樣以GT12-125（125Ah）型號(hào)電池為例，電池組數(shù)量=416/125=3.3

因此可以配置4組GT12-125電池，總計(jì)116節(jié)；或者配置3組GT12-150電池。

該方法可以更全面的考慮UPS電池在使用過程中的狀態(tài)。尤其在環(huán)境溫度變化較大時(shí)，能對(duì)電池容量進(jìn)行較為準(zhǔn)確的計(jì)算[2]。

2 電池的使用保養(yǎng)

2.1 UPS電池的使用壽命

UPS電池的使用壽命主要跟溫度與放電深度有關(guān)。

UPS電池推薦的運(yùn)行溫度為10℃-30℃，理想的運(yùn)行溫度為20℃±5℃。由圖1可以看出溫度對(duì)電池使用壽命影響顯著。因此運(yùn)行時(shí)最高溫度不允許超過55℃，應(yīng)避免運(yùn)行溫度持續(xù)超過45℃的情況。

由圖2可以看出放電深度對(duì)其循環(huán)使用次數(shù)影響也較大，電池被深度放電是造成電池使用壽命被縮短的一個(gè)重要的原因。為保證電池的使用壽命，應(yīng)盡量減少電池深度放電次數(shù)。

2.2 UPS電池的保養(yǎng)

（1）保持在環(huán)境溫度20℃±5℃的適宜溫度下運(yùn)行，做好良好的通風(fēng)，避免陽光直射。

（2）定期檢查電池，保持電池整體的清潔和干燥，以免漏電。若發(fā)現(xiàn)變形漏液等異常情況應(yīng)及時(shí)更換電池，但是不能將不同廠家、不同型號(hào)的電池混用。

（3）定期的充放電，放電時(shí)應(yīng)科學(xué)的調(diào)節(jié)負(fù)載，使之保持在60%左右，防止出現(xiàn)過度放電的情況。在供電良好的時(shí)候，電池會(huì)長時(shí)間保持在浮充電的狀態(tài)，這樣會(huì)降低其化學(xué)活性，影響使用壽命，因此每隔兩個(gè)月左右應(yīng)當(dāng)完全放電一次，放電完成后再將電池進(jìn)行完全充電[3]。

（4）長時(shí)間儲(chǔ)存電池可能發(fā)生性能劣化，對(duì)于長期擱置的電池應(yīng)該隔一定時(shí)間充電一次，以達(dá)到激活電池的目的并能恢復(fù)其容量。

3 結(jié)束語

綜上，對(duì)于UPS電池的計(jì)算方法有很多，各種方法都有其側(cè)重點(diǎn)，應(yīng)根據(jù)電池的實(shí)際使用情況來計(jì)算配置容量。另外在電池的使用過程中也應(yīng)注意其特性，減少會(huì)影響其使用壽命的運(yùn)行狀態(tài)，并要做好一定的保養(yǎng)工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃國偉.UPS電池特性分析與保養(yǎng)維護(hù)[J].移動(dòng)信息，2015（9）：89-90.

[2]睿揚(yáng).UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法介紹[J].機(jī)房技術(shù)與管理，2010（1）：26-28.

[3]嚴(yán)培濤.UPS蓄電池的維護(hù)與保養(yǎng)[J].中國科技縱橫，2014（5）：92.