UPS蓄电池配置及选择

UPS蓄电池配置及选择王颖UPSUPS2V12V【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)006【总页数】6页(P92-97)【关键词】UPS;蓄电池;计算方法;容量配置;选择【作者】王颖【作者单位】北京电信规划设计院有限公司,北京100080【正文语种】中文引言在通信局站中，UPS供电系统一般由UPS、输入输出配电设备及蓄电池组等组成。其中，蓄电池组是UPS系统的重要组成部分,当交流电源中断时，UPS系统中的UPS12VUPSUPS12V2V12VUPS2V池更有利于提高UPS系统的可靠性及经济效益。UPS在实际工程中，一般按以下3种方法计算UPS蓄电池组容量：(1)恒功率法。即根据蓄电池厂家提供的蓄电池额定放电功率数据，通过查表计算；(2)恒电流法。即根据蓄电池厂家提供的蓄电池恒流放电数据，通过查表计算；(3)恒电流法中还有一种规范要求计算法，即按《通信电源设备安装设计规范》(YD/T5040-2005)中的要求计算。下面通过以上三种方法，结合实例，讨论UPS蓄电池容量计算的问题。2UPS蓄电池的容量配置400kVAUPS21“1+1”并联冗余UPS400kVA。UPS统满负荷情况下后备时间为60min配置(2V蓄电池单体的放电终止电压为1.8V)，本文拟定UPS主机额定直流工作电压分别为：(1)爱克赛9395系列为480V；(2)艾默生系列为384V。恒功率法(1)式中，P为单只蓄电池额定放电功率(kW)；Scosφ为UPS额定输出有功功率；μ为逆变器效率，取0.9，N为以2V单体计算的蓄电池的只数。(1)爱克赛9395系列UPS直流工作电压为480V。UPS主机配置的蓄电池组按系统满负荷情况下后备时间为60min，要求UPS系统配置的蓄电池组60min恒功率放电功率不小于1481.48W。考虑每台UPS主机最多配置4组蓄电池，该UPS系统最多可配置8组蓄电池，故每组蓄电池放电功率值不应小于185.19W；若UPS系统配置4组电池，每组电池放电功率值不应小于370.37W。(2)艾默生系列UPS直流工作电压为384V。UPS主机配置的蓄电池组按系统满负荷情况下后备时间为60min，要求UPS系统配置的蓄电池组60min恒功率放电功率不小于1851.85WUPS4UPS8231.48WUPS4462.97W。12V60min、2V1.8V1。12V60minUPS2。表1各厂家12V蓄电池恒功率放电表(W/2V单体，25℃)厂家电池容量/Ah额定电压/V恒功率放电数据/W(放电终止电压为1.8V)放电时间(25℃)10min15min20min30min45min60min理士20012664.00541.00458.00370.00261.00216.00双登20012-499.00-340.00-205.70风帆20012-531.70-346.70261.50221.00光宇20012678.00538.00448.00348.00-226.00华达20012765.32609.90512.43394.16297.43240.952UPS9395UPS(480V)艾默生系列UPS(384V/Ah/Ah/840/3202004/832/组,共256只2UPS480V412V/200Ah60minUPS384V412V/200Ah60min2V60min、2V1.8V3。2V60minUPS4。表3各厂家2V蓄电池恒功率放电表(W/2V单体,25℃)厂家电池容量/Ah额定电压/V恒功率放电数据/W(放电终止电压为1.8V)放电时间(25℃)10min15min20min30min45min60min双登40050022--812.001015.00--573.00716.00--452.00565.00风帆40050022------670.00901.52615.00714.10433.00587.82光宇400500221208.001510.00908.001135.00--556.00695.00--396.00495.00华达40050022------------4UPS9395UPS(480V)艾默生系列UPS(384V/Ah/Ah/4240/9605002/4192/7684UPS480V2480V/400Ah2V60minUPS384V2384V/500Ah2V)蓄电池组方可满足系统60min的后备时间。恒电流法UPS系统负荷电流如下：I=(Scosφ)/(μ*N*U)(2)式中，I为UPS系统负荷电流(A)；ScosΦ为UPS额定输出有功功率；μ为逆变器效率，取0.9；N为以2V单体计算的蓄电池的只数；U为蓄电池放电终止电压(V)(2V蓄电池单体放电终止电压为1.85V)。9395UPS480V)UPS主机配置的蓄电池组按系统满负荷情况下后备时间为60min，要求UPS系统配置的蓄电池组60min恒电流放电电流不小于800.80A，单台主机配置的蓄400.40AUPS4UPS8100.10A；UPS4200.20A。UPS384V)UPS60minUPS60min1001.00A，单台主机配置的500.50AUPS4UPS8125.13AUPS4250.25A。12V60min、2V1.85V、满足规范要求的情况下，所有厂家的恒电流放电数据详5。通过查表可知，选择12V蓄电池，后备时间按60min考虑时，两个系列UPS蓄电池配置规模详见表6。表5各厂家12V蓄电池恒电流放电表(W/2V单体,25℃)厂家电池容量/Ah额定电压/V恒功率放电数据/W(放电终止电压为1.8V)放电时间(25℃)10min15min20min30min45min60min理士20012352.00285.00240.00183.42135.39111.75双登20012-269.40-183.00-108.00风帆20012-298.70-193.80142.90117.70光宇20012374.00300.00256.00192.00-119.00华达20012399.30317.10264.59201.15150.85121.18表6UPS蓄电池配置规模表厂家爱克赛9395系列UPS(480V)艾默生系列UPS(384V)蓄电池容量/Ah组数只数蓄电池容量/Ah组数只数理士双登风帆光宇华达2004组/台,共8组40只/组,共320只无法满足6UPS480V412V/200Ah60minUPS384V412V/200Ah60min2V60min、2V1.8V7。2V60minUPS8。8UPS480V2480V/400Ah2V60minUPS定直流工作电压为384V，每台主机应配置2组384V/500Ah(单体2V)蓄电池组方可满足系统60min的后备时间。规范要求计算方法根据《通信电源设备安装设计规范》(YD/T5040-2005)的要求，蓄电池应按以下方法配置。表7各厂家2V蓄电池恒电流放电表(A/2V单体,25℃)厂家电池容量/Ah额定电压/V恒功率放电数据/W(放电终止电压为1.8V)放电时间(25℃)10min15min20min30min45min60min双登40050022--455.00569.00--320.00400.00--246.00308.00风帆40050022------377.00472.00301.00370.00215.00303.00光宇40050022672.00840.00504.00630.00--316.00395.00--208.00260.00华达40050022--384.00480.00--301.00376.00--217.00272.008UPS9395UPS(480V)艾默生系列UPS(384V/Ah/Ah/4240/9605002/4192/768式中，Q为蓄电池容量(Ah)；K为安全系数，取1.25；I为UPS系统负荷电流(A)，参见式(3)；T(h)；η9)；t地最低环境温度数值，所在地有采暖设备时，按15℃考虑，无采暖设备时，按5℃考虑；α为电池温度系数(1/℃)，当放电小时率≥10时，取α=0.006；当1≤放电小时率≤10时，取α=0.008；当放电小时率≤1时，取α=0.01。表9铅酸蓄电池放电容量系数(η)表参数值电池放电小时数/h0.51放电终止电压/V1.651.701.751.701.751.80阀控电池放电容量系数0.480.450.400.580.550.45将已知的相关数据代入式(3)可得到式(4)。Q≥CI(4)式中，C为容量计算系数，见表10。在T=15℃，α=0.008情况下，C值详见表10。表10铅酸蓄电池容量计算系数(C)表参数值电池放电小时数/h0.51放电终止电压/V1.651.701.751.701.751.80C1.4471.5431.7362.3432.4703.019负荷电流的计算(5)式中，IUPS(A)；ScosΦUPS；μ0.9；N；U(V)(单体电1.85V使用式4和式5进行计算，可得数据见表11。通过表12计算出的蓄电池容量，在蓄电池放电时间为60min时，单台400kVAUPS主机无法使用12V蓄电池组，只能考虑使用2V蓄电池。I(4QUPS12。11UPSUPSUPS/kVAUPS/VI/A400480444800.8012UPSUPS2V/VCUPSQ/AhUPS/Ah艾默生1.701.751.802.3432.4703.0192345.342472.473022.021172.671236.241511.01UPS480V、2V1.8VUPS800Ah42V/400Ah240960UPS384V、2V1.8VUPS1000Ah42V/500Ah192/768三种计算方法的区别根据以上三种不同的蓄电池计算方法得出不同的结论，2V单体放电终止电压均为1.8V，对比三种计算方法的蓄电池容量差别，详见表13。表13恒功率法、恒电流法及规范要求计算法结果对比表UPS系统额定容量/kVAUPS主机额定直流工作电压/V恒功率计算/Ah恒电流计算/Ah规范要求/Ah最大蓄电池容量/Ah最小蓄电池容量/Ah最大与最小之差/Ah4004808008001208.811208.81800.00408.81400384100010001511.011511.011000.00511.0133.82%。主通过公式(3)α0.006～0.01，蓄电池所处环境最低温t5℃15℃，k=1+α(t-25)可知，k0.8～0.94K=1.251.33～1.56要求计算出的容量大致一样了。UPS当UPS主机额定直流工作电压为384V，每台主机配置4组384V/200Ah蓄电池组(单体12V)时，仅华达蓄电池厂家可以满足系统60min的后备时间。故本文仅讨论400kVAUPS主机额定直流工作电压为480V，每台主机配置4组480V/200Ah蓄电池组(单体12V)和每台主机配置2组480V/400Ah蓄电池组(单体2V)时，从蓄电池组的体积、重量及投资分析几方面对这两种情况进行分析。体积12VUPS蓄电池单只电池尺寸详见表14。表14UPS蓄电池单只电池尺寸表厂家电池容量/Ah额定电压/V单只电池尺寸长×宽×高/mm3重量/Kg理士20012522×240×22464双登20012496×259×23663风帆20012522×240×22364光宇20012497×259×24769华达20012518×240×245661412V/200Ah12V/200Ah12V/200Ah12V/200Ah12V/200Ah1515UPS/Ah/V)/mm3/mm320048040只2700×1200×8005300×650×8005300×1200×4002VUPS蓄电池单只电池尺寸详见表16。表16UPS蓄电池单只电池尺寸表厂家电池容量/Ah额定电压/V单只电池尺寸(长×宽×高)/mm3重量/Kg双登风帆光宇华达400Ah400Ah400Ah400Ah2163×184×365170×106×223164×179×370157.2×93×551.42625.82423.6162V/400Ah2V/400Ah2V/400Ah2V/400Ah2V/200Ah1715172480V/200Ah12V)蓄电池采3.24m2；1480V/400Ah(2V5.002m21.5表17UPS蓄电池排列尺寸表电池容量/Ah直流标称电压/V电池只数/只安装方式卧式四层双列/mm3卧式五层双列(长×宽×高)mm3卧式六层双列/mm3400480240只5650×1220×9004900×1220×10004100×1220×1200重量12V通过对比各厂家单体12V/200Ah蓄电池重量，40只/组的蓄电池组的重量通常在2600kg～2800kg，故在不同安装方式下，蓄电池组单位面积的重量详见表18所示。表18UPS蓄电池组单位面积重量表整组重量/kg安装方式(单位面积重量/(kg/m2))立式双层双列立式双层单列立式单层双列最小重量2600802.47754.72408.81最大重量2800864.20812.77440.252V通过对比各厂家单体2V/400Ah蓄电池重量，240只/组的400Ah蓄电池组的重量通常在5664kg～6240kg，故在不同安装方式下，蓄电池组单位面积的重量具体详见表19所示。1819480V/200Ah12V)