ups后備蓄電池容量計算方法

1、UPS后備蓄電池容量計算方法一、概述：正確的選擇ups后備電池容量，對ups的正常運行至關重要。電池容量選擇偏小不僅不能滿足UPS后備時間，還會因電池放電倍率太大，嚴重影響電池的性能及使用壽命，同時給系統(tǒng)的穩(wěn)定運行帶來極大的隱患。蓄電池容量ah是指在標準環(huán)境溫度下，電池在給定時間指點終止電壓時，可提供的恒定電流A與持續(xù)放電時間h的乘積。在確定了UPS的品牌和后備時間下?？梢愿鶕?jù)蓄電池品牌樣本數(shù)據(jù)中提供的恒功率放電數(shù)據(jù)表或者橫流放電曲線，通過功率法，估算法以及電源法等計算方法來計算確定蓄電池的型號和容量。二、UPS后備蓄電池容量計算方法介紹：1 .恒功率法查表法這種方法比較簡便，根據(jù)蓄電池恒功率

2、放電參數(shù)可以快速準確地選出蓄電池的型號。首先計算在后備時間內(nèi)，每個2v單體電池至少應向UPS提供的恒功率。P(W)電池組提供的總功率P(VA)UPS標稱容量VAPFUPS功率因子n逆變器轉(zhuǎn)換效率Pnc每cell需要提供的功率n機器配置的電池數(shù)量N單體電池cell數(shù)Vmin電子單體終止電壓計算步驟：PW=PVA*Pf/YPnc=PW/N*n我們可以在廠家提供的Vmin下的恒功率放電參數(shù)表中，找出等于或者稍大于Pnc的功率值，這一功率值所對應的型號即可以滿足UPS系統(tǒng)的要求。假設表中所列的功率值均小于Pnc.可以通過多組電池并聯(lián)的方式到達要求。2 .估算法這是根據(jù)蓄電池的恒流放電曲線來確定蓄電池容

3、量和型號的方法，首先計算PS系統(tǒng)要求的電池最大電流：Imax電池組提供最大電流Umin電池組的最底電壓Imax=PVA*Pf/刀*Umin可以卞據(jù)UPS要求的后備時間從電池恒流放電曲線中查出放電速率n,然后根據(jù)放電速率的定義：n=Imax/C10，得出配置蓄電池的額定容量C10并確定電池型號。中達電通DCF126系列蓄電池不同放電時率不同放電終止電壓下，3 .電源法該計算方法是國家性息產(chǎn)業(yè)部為通信行業(yè)電池容量選擇而規(guī)定方法。I電池組電流Q電池組容量K電池保險系數(shù)T電池放電時間H電池放電系數(shù)A電池溫度系數(shù)I=PVA*Pf/.minQ>KIT/H1+At-254 .恒流法：Q=P<T/

4、KXVX打Q-蓄電池容量AH、P-負載功率、T-備用小時數(shù)按2小時計算K-蓄電池放電系數(shù)2小時、V-UPS整流后母線電壓、4蓄電池逆變效率按0.94計算三、方法舉例說明例：臺達NT系列80KVAUPS后備時間30min,選用中達電通DCF126-12系列電池。計算電池容量？臺達NT80KVAUPS直流終止電壓為300V及U臨界=300V,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池，故N=29,n=6,U終壓=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)換效率引=0.95.中達電通DCF126-12系列電池放電30min終止電壓1.75V/CELL是放電速率？=0.98以上數(shù)據(jù)均應用臺達U

5、PS和中達電通DCF126電池性能技術參數(shù)放電小時率123456810>20放電終止電壓放電容量系數(shù)111 .恒功率法PW=PVA*Pf/r=80*1000*0.8/0.95=67368.4WPnc=PW/N*n=67368.4/29*6=387.2W查中達電通DCF126-12系列電池恒功率表可知DCF126-12/120電池終止電壓為1.75v時放電30min電池提供功率為217W引用中達電通DCF126電池型錄恒功率放電特性表。電池組數(shù)量=387.2/217=1.78即：選用2組120ah，計58節(jié)120ah電池。2 .估算法Imax=PVA*Pf/刀*U臨界=80*1000*0.

6、8/0.95*300=224.6AQ=Imax/?=/0.98=229Ah30min電池的？電池放電系數(shù)為0.98引用中達電通DCF126電池不同放電時率不同放電終止電壓下，電池的放電速率表因電池組在實際放電過程中，放電電流明顯小于Imax的緣故，按照使用經(jīng)歷，可在計算的根底上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時數(shù)為229*0.75=172Ah即：選用2組100ah，計58節(jié)100ah電池。3 .電源25c電源法恒功率法恒流法估算法。四、附表：計算方法需知參數(shù)比較結論應用例重點UPS容量UPS直流電壓UPS終止直流電壓電池單體提供功率放電時間放電速率容量換算系數(shù)電池運行溫度是UPS蓄電池容量計

7、算的最常用方法，在UPS蓄電池運行環(huán)境穩(wěn)定，且UPS負載長計算準確性確定與蓄電時間在額定容量80%以下運池對應時間提供的功率恒功率行時選用此方法。不同等級電VVVVV數(shù)據(jù)，電池放電功率數(shù)據(jù)法池和同電壓等級不同容量電有限，不能滿足所有放電池因提供的恒功率與電池容時間下的電池容量計算量沒有線性關系，故不同電壓等級電池以及電池容量不可簡單的容量換算來配置，需要嚴格按照提供的恒功率來配置。電流估算法VVVV以電池組提供的最大電流和放電速率為計算根據(jù)，電池組在放電過程中一直在參考電壓以上運行，電池的放電速率是備電池廠家實驗的結果，但各品牌相差不大，但不可能任一時段的放電速率，故只能計算出，有提供放電速率

8、對應后備時間段電池容量配置。因各品牌電池的放電速率并無大異，使用此方法可以模糊電池品牌，所有電池通用，實際配置電池容量時一般為計算容量x75-80%。是較經(jīng)濟的電池配置，一般在無詳細電池品牌指定，且UPS很少滿足使用的情況選用此方法配置電池電源法VVVVVV更多考慮電池在實際使用過程中，蓄電池的運行狀態(tài)，考慮到電池可靠性，溫度對電池的影響等。全面考慮UPS電池在整個服役期間的電池狀態(tài)，在電池運行環(huán)境溫度較大時，更能準確計算出電池的容量。在所列計算方法中此方法計算的電池容量配置最大。UPS滿載使用機率較大，以及重要使用場合選用此方法配置電池容量。恒流法VVVV以電池組標稱電壓和電池容量換算系數(shù)為

9、計算根據(jù)，可以提供容量換算在所列蓄電池容量計算中方法最簡便，適宜所有品牌電池的計算。是粗略的電池配置方系數(shù)對應時間下的電池容量法。五、結論UPS后備蓄電池的容量計算方法很多，我們很難說出那種計算方法是最準確的，各種計算方法各有側(cè)重點，在實際應用中需要綜合考慮蓄電池的使用情況，UPS所帶負載情況以及應用的場合來選擇適宜的電池容量計算方法。電池容量如；24AH,38AH,65AH,100AH）乘以電池電壓12V乘以電池節(jié)數(shù)除以實際功率乘以0.7功率因數(shù)=需要的時間蓄電池容量（Ah）的選擇蓄電池容量（Ah）是指在標準環(huán)境溫度下，每2V電池單體在給定時間至1.80V終止電壓時，可提供的恒定電流值（A）

10、與持續(xù)放電時間（h）的乘積。給定持續(xù)放電時間為10h的容量稱為10h率容量，用符號C10來表示。蓄電池容量可用20h率、10h率、8h率、5h率、3h率、1h率、0.5h率等多種方法表示，一般采用C10作為蓄電池的額定容量來標稱蓄電池。額定容量是蓄電池的主要參數(shù)，不少工程人員就認為，兩種品牌一樣額定容量的蓄電池可以在同一套UP繇統(tǒng)中替代使用。這種觀點是有偏頗的，因為兩種蓄電池具有一樣額定容量，只表示它們的10h放電性能一致，但在10min、30min、lh、3h等時間內(nèi)可提供的恒功率值和恒電流值那么可能差異較大，而UPSt備時間通常不到10h,所以UPSB已用蓄電池時，考察其在后備時間內(nèi)的放電

11、性能就尤為重要。在UPS主機一些根本參數(shù)和確定蓄電池品牌后，我們就可以根據(jù)這一蓄電池品牌樣本資料中提供的包功率放電數(shù)據(jù)表或恒流放電曲線，通過功率定型法或電流定型法來計算確定蓄電池的容量和型號。1功率定型法這種方法比較簡便，根據(jù)蓄電池恒功率放電參數(shù)表可以快速準確地選出蓄電池型號。首先計算在后備時間內(nèi)，每個2V的蓄電池至少應向UP魏供的恒功率：P=Scos(|)/"NK)(1)式中：S-UPS標稱輸出功率；cos6-UPS輸出功率因數(shù)；”-逆變器效率；N-在UPS以12V電池計算時所需的串聯(lián)電池個數(shù)，由UPS正常工作電壓確定；K-系數(shù)，廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表，一般是以2V單元電池

12、為計算基準的，12V/節(jié)電池相當于6個2V單元串聯(lián)，此時取K=6;假設電池廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表是以12V單元電池為計算基準的，那么K=10然后確定蓄電池的放電終止電壓UT:UT=Umin(N*6)(2)式中：Umin-UPS最低工作電壓我們可以在廠家提供的UT下的恒功率放電參數(shù)表中，找出等于或稍大于P的功率值，這一功率值所對應的型號即能滿足UPS系統(tǒng)的要求。假設表中所列的功率值均小于P,可通過多組電池并聯(lián)來到達功率要求，一般并聯(lián)不應超過4組。下面舉例說明：例如一臺80kVA梅蘭日蘭UPSJt備15min,UPSt出功率因數(shù)cos小為0.8,逆變器效率”為0.94,正常工作電壓為384

13、V,最低工作電壓Umin為320V,那么配套蓄電池組N應為32節(jié)(384V/12V)12V/節(jié)電池用聯(lián)，根據(jù)式(1)得出P=354.6W根據(jù)式(2)得出放電終止電壓UT=1.67V。如我們選用美國GNBSprinter系列電池，根據(jù)GNBSprinter樣本提供的在25c時每單元恒功率放電數(shù)據(jù)表，查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值為373W對應的型號為S12V370,其額定容量為100Ah,也就是說，用32節(jié)GN國12V370蓄電池串聯(lián)，可以滿足該UPS系統(tǒng)的要求。假設選用2V7節(jié)電池串聯(lián)，那么在2V系列電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表中查出相應型號，整組串聯(lián)電池數(shù)量為6N。2電流定型法

14、這是根據(jù)某一品牌蓄電池的恒流放電曲線來確定蓄電池容量和型號的方法。首先計算UPS系統(tǒng)要求的蓄電池最大放電電流：Imax=Scos(J)/("Umin)(3)式(3)中各符號的含義與功率定型法中所定義的一樣。在計算出電池串聯(lián)數(shù)量N和放電終止電壓UT后，就可以根據(jù)UP皺求的后備時間從蓄電池恒流放電曲線中查出放電速率n,然后根據(jù)放電速率的定義：n=Imax/C10,得出配置蓄電池的額定容量C10并確定電池型號。下面仍以80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min系統(tǒng)配套美國GNBSprinter12V電池為例來說明。首先按式（3）計算蓄電池的最大放電電流，Imax=212.8A,由式（2）得出每

15、2V單元的放電終止電壓UT=1.67M在sprinter恒流放電曲線圖（圖6）中，根據(jù)后備時間15min（橫坐標）和放電終止電壓1.67V（縱坐標），可得出放電速率n為（容量）。據(jù)此可得電池的額定容量為：C=Imax/n=100Ah（即C10）。100Ah所對應的型號為S12V370即用32節(jié)GNBS12V37電池串聯(lián)能滿足系統(tǒng)要求。蓄電池壽命的選擇蓄電池的壽命有兩項衡量指標，一是浮充壽命，即在標準溫度和連續(xù)浮充狀態(tài)下，蓄電池能放出的最大容量不小于額定容量的80%時所使用的年限；二是80%深度循環(huán)充放電次數(shù)，即滿容量電池放掉額定容量的80%后再充滿電，如此可循環(huán)使用的次數(shù)。通常，工程技術人員僅

16、注重前者，而忽略了后者。80%深度循環(huán)充放電次數(shù)代表著蓄電池實際可以使用的次數(shù)，在經(jīng)常停電或市電質(zhì)量不高的情況下，當蓄電池的實際使用次數(shù)已經(jīng)超過規(guī)定的循環(huán)充放電次數(shù)時，盡管實際使用時間還沒到達標定的浮充壽命，但蓄電池其實已經(jīng)失效，假設不能及時發(fā)現(xiàn)那么會帶來較大的事故隱患。所以，在選擇蓄電池時，我們對兩項壽命指標都應予以重視，在市電經(jīng)常中斷的條件下，后者就尤為重要。在選擇UPS8己套蓄電池時，我們應考慮足夠的浮充壽命裕量。根據(jù)經(jīng)歷，蓄電池的實際使用壽命往往只有標定浮充壽命的50%-80%這是因為蓄電池實際浮充壽命與定義標準溫度、實際環(huán)境溫度、電池充電電壓、使用維護等眾多因素有關。當實際環(huán)境溫度比

17、定義標準環(huán)境溫度每升高10，蓄電池會因為內(nèi)部化學反響速度增加一倍而導致浮充壽命縮短一半，所以，UPSS電池機房應裝備空調(diào)設備。在定義溫度值方面，歐洲標準為20C,中國、日本、美國等標準為25C020c10年浮充壽命的蓄電池如換算到25c標準，僅相當于78年浮充壽命。配套蓄電池的標稱浮充壽命應該是用我們希望的蓄電池實際使用壽命除以一個壽命系數(shù)后所得的數(shù)值。這一壽命系數(shù)通常憑經(jīng)歷確定，蓄電池可靠性高的可取為0.8，可靠性低的可取為0.5。單個蓄電池電壓的選擇VRLA®單節(jié)電壓分有12匕節(jié)、6沙節(jié)、4匕節(jié)和2匕節(jié)等四種不同形式。從經(jīng)濟方面來看，UPS正常工作電壓一定，選用的電池單節(jié)電壓越高

18、，電池組所用的串聯(lián)電池數(shù)量越少，配套電池組的價格也越廉價。但從平安性方面來看，選用的電池單節(jié)電壓越低，整個系統(tǒng)越平安。假設12V7節(jié)的電池壞了一節(jié)，整個蓄電池后備系統(tǒng)就少了12V,UPSfc機就有可能開啟低壓報警功能使整個UP繇統(tǒng)不能正常工作。所以在選用12V7節(jié)蓄電池時，多采用多組并聯(lián)來到達UP繇統(tǒng)要求，萬一有一組出問題，還有其他組的電池可運作。蓄電池所能承受的紋波系數(shù)在UPS系統(tǒng)中，蓄電池還起到濾波器的作用，承受UPs輸入紋波電壓和紋波電流的沖擊。假設所選蓄電池承受紋波系數(shù)的才能較差，而紋波系數(shù)又比較大，那么會使蓄電池過早地失效而引起不能放電的事故。IEC蓄電池標準規(guī)定，VRLAS能承受0.5%的紋波系數(shù)，但使用UPS的場合，紋波系數(shù)都比較大，有的甚至到達2%所以應對蓄電池的可承受紋波系數(shù)按實際情況提出要求。蓄電池性能均一性從理論上講，蓄電池的電壓、內(nèi)阻、壽命等性能應該是一致的，可以無限多組數(shù)地進展并聯(lián)以到達要求的容