UPS蓄电池组的计算

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  UPS的不间断供电时间取决于蓄电池自身储存能量的大小。UPS可内置蓄电池，其备用时间在10min左右，而要求服务于过程控制的UPS后备时间不低于30min，则需配置外置蓄电池组。

  蓄电池的好坏对UPS的质量有着至关重要的影响，在UPS的选型采购过程中往往容易被忽略，UPS配套的蓄电池国际品牌有阳光、海志、汤浅、松下、瓦尔塔、柯咖姆等，国内品牌有风帆、德赛、天能等。

  常用的蓄电池有铅酸、镍镉、镍氢和锂电池，UPS中主要使用的是铅酸蓄电池，其优点是稳定性好、自放电率较低、无记忆效应等，缺点是体积比能量和重量比能量较低、含有重金属、抗热性差以及使用寿命短。铅酸蓄电池又分防酸式和阀控式，由于防酸式铅酸蓄电池技术落后，现已逐步停止使用。

  蓄电池的容量对于UPS来说是很重要的参数，若蓄电池容量过高带来成本增加，且在电池放电时容易出现电流小而深度放电，影响电池的使用寿命；若蓄电池的容量过小则不满足供电的要求，出现电流过大，同样影响电池的寿命。因此需合理的配置蓄电池组，蓄电池容量的计算通常有恒功率法（查表法）、恒流法、电流估算法和电源法，不同计算方法计算出来的结果也有所不同，其中恒功率法是最常用的UPS蓄电池容量的计算方法。

  恒功率法是遵循能量守恒定律，蓄电池提供的功率大于负荷消耗的功率，当后被时间小于1h时，采用恒功率法计算结果较为精确。蓄电池恒功率数据来自于新蓄电池的试验数据，由于没有考虑蓄电池的折旧以及温度的变化，故恒功率法适用于UPS蓄电池运行环境稳定，负载长时间在额定容量80%以下运行的工况。恒功率法计算如下所示：

  式中：P负荷为蓄电池组提供的总功率，单位W；S额为UPS的额定容量，单位VA；cosφ为负载功率因素；η逆为UPS逆变器效率。

  式中：Pnc为每节蓄电池需要提供的功率值，单位W；N为UPS配置的蓄电池单体数量，交流UPS蓄电池一组电池设30块，则N=30；n为单体蓄电池节数，每块12V蓄电池内部是由6个2V基本单元电池组成，故n=6。

  通过上述计算确定蓄电池对应时间下提供的功率值数据，实际配置时查表配置合适的蓄电池使得蓄电池实际试验的恒功率数据大于等于上述公式2计算的结果。

  如某UPS额定容量为40KVA，负载功率因素为0.8，逆变器逆变效率为0.93，要求后备时间30min。

  将上述数据代入公式（1）～（2）计算，可得Pnc=191W，通常2V铅酸蓄电池放电截止电压为1.75V，美国海志HZY12系列蓄电池恒功率参数见下表所示。

  表 HZY12系列蓄电池恒功率表

  根据上表的数据，选用HZY12-110（30min后备时间下放电功率为193W＞191W）蓄电池1组。

  在蓄电池计算过程中，如蓄电池容量不足时可并联，但并联数不应超过4组，以免影响电池组的均流和充电效果。此外，不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期（出厂时间相差1年以上）的蓄电池组严禁并联使用。

  目前中小功率UPS（10KVA以下）电池寿命一般为3～5年，中大功率UPS（10KVA以上）电池寿命一般为5～8年，在使用过程中应适当的放电有助于电池的激活；如长期不停市电，每隔三个月可人为断掉市电用UPS带负载放电一次，可以延长电池的使用寿命，对于容量低于80%的或已达到使用年限的蓄电池组应及时更换。

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