耐特蓄電池

UPS蓄電池的選擇
(一)蓄電池容量(Ah)的選擇
蓄電池容量(Ah)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下，每2V電池單體在給定時(shí)間至1.80V終止電壓時(shí)，可提供的恒定電流值(A)與持續(xù)放電時(shí)間(h)的乘積。給定持續(xù)放電時(shí)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20、10、8、5、3、1、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(biāo)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(rèn)為，兩種品牌相同額定容量的蓄電池可以在同一套UPS系統(tǒng)中替代使用。這種觀點(diǎn)是有問題的，因?yàn)閮煞N蓄電池具有相同額定容量，只表示它們的l0h放電性能一致，但在l0min和30min、lh和3h等時(shí)間內(nèi)可提供的恒功率值和恒電流值則可能差異較大，而UPS后備時(shí)間通常不到l0h，所以UPS配用蓄電池時(shí)，考察其在后備時(shí)間內(nèi)的放電性能就尤為重要。
在已知UPS主機(jī)一些基本參數(shù)和確定蓄電池品牌后，就可以根據(jù)這一蓄電池品牌樣本資料中提供的恒功率放電數(shù)據(jù)表域值流放電曲線，通過功率定型法或電流定型法來計(jì)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(zhǔn)確地選出蓄電池型號。首先計(jì)算在后備時(shí)間內(nèi)，每個(gè)2V的蓄電池至少應(yīng)向UPS提供的恒功率：P=Scosφ／(ηN?K)(1)
式中：S---UPS標(biāo)稱輸出功率
cosφ---UPS輸出功率因數(shù)；
η----逆變器效率；
N---在UPS中以12V電池計(jì)算時(shí)所需的串聯(lián)電池個(gè)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單元電池為計(jì)算基準(zhǔn)的，12V／節(jié)電池相當(dāng)于6個(gè)2V單元串聯(lián)，此時(shí)取K=6；如果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(jì)算基準(zhǔn)的，則K=1。
然后確定蓄電池的放電終止電壓UT:UT=Umin／(N*6)(2)
式中:Umin---UPS**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(yīng)的型號即能滿足UPS系統(tǒng)的要求。如果表中所列的功率值均小于P，可通過多組電池并聯(lián)來達(dá)到功率要求，一般并聯(lián)不應(yīng)超過4組。
下面舉例說明：例如一臺80kVA梅蘭日蘭UPS后備15min，已知UPS輸出功率因數(shù)cosφ為0.8，逆變器效率η為0.94，正常工作電壓為384V，**工作電壓Umin為320V，則配套蓄電池組N應(yīng)為32節(jié)(384V／12V)12V／節(jié)電池串聯(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25℃時(shí)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(yīng)的型號為S12V370，其額定容量為100Ah，也就是說，用32節(jié)GNBS12V370蓄電池串聯(lián)，可以滿足該UPS系統(tǒng)的要求。如果選用2V／節(jié)電池串聯(lián)，則在2V系列電池的恒功率放電數(shù)據(jù)表中查出相應(yīng)型號，整組串聯(lián)電池?cái)?shù)量為6N。
2.電流定型法
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(jì)算UPS系統(tǒng)要求的蓄電池**放電電流：Imax=Scosφ／(ηUmin)（3）
式(3)中各符號的含義與功率定型法中所定義的相同。在計(jì)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)UPS要求的后備時(shí)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GNBSprinterl2V電池為例來說明。首先按式(3)計(jì)算蓄電池的**放電電流，Imax=212．8A，由式(2)得出每2V單元的放電終止電壓UT=1.67V。在sprinter恒流放電曲線圖(圖1)中，根據(jù)后備時(shí)間15min(橫坐標(biāo))和放電終止電壓1.67V(縱坐標(biāo))，可得出放電速率n為2.13C(容量)。據(jù)此可得電池的額定容量為：C=Imax／n=99.9Ah(即C10)。100Ah所對應(yīng)的型號為S12V370，即用32節(jié)GNBS12V370。

(二)蓄電池壽命和使用環(huán)境
蓄電池的壽命有兩項(xiàng)衡量指標(biāo)，一是浮充壽命，即在標(biāo)準(zhǔn)溫度和連續(xù)浮充狀態(tài)下，蓄電池能放出的**容量不小于額定容量的80%時(shí)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(shù)人員僅注重前者，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(shí)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(dāng)蓄電池的實(shí)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(shí)，盡管實(shí)際使用時(shí)間還沒達(dá)到標(biāo)定的浮充壽命，但蓄電池其實(shí)已經(jīng)失效，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)則會(huì)帶來較大的事故隱患。所以，在選擇蓄電池時(shí)，我們對兩項(xiàng)壽命指標(biāo)都應(yīng)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UPS配套蓄電池時(shí)，我們應(yīng)考慮足夠的浮充壽命裕量。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，蓄電池的實(shí)際使用壽命往往只有標(biāo)定浮充壽命的50%～80%。這是因?yàn)樾铍姵貙?shí)際浮充壽命與定義標(biāo)準(zhǔn)溫度、實(shí)際環(huán)境溫度、電池充電電壓、使用維護(hù)等眾多因素有關(guān)。當(dāng)實(shí)際環(huán)境溫度比定義標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池會(huì)因?yàn)閮?nèi)部化學(xué)反應(yīng)速度增加一倍而導(dǎo)致浮充壽命縮短一半，所以，UPS蓄電池機(jī)房應(yīng)配備空調(diào)設(shè)備。在定義溫度值方面，歐洲標(biāo)準(zhǔn)為20℃，中國、日本、美國等標(biāo)準(zhǔn)為25℃。20℃10年浮充壽命的蓄電池如換算到25℃標(biāo)準(zhǔn)，僅相當(dāng)于7～8年浮充壽命。
配套蓄電池的標(biāo)稱浮充壽命應(yīng)該是用我們希望的蓄電池實(shí)際使用壽命除以一個(gè)壽命系數(shù)后所得的數(shù)值。這一壽命系數(shù)通常憑經(jīng)驗(yàn)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。

UPS蓄電池選擇的其他問題
1.單個(gè)蓄電池電壓的選擇
VRLA按單節(jié)電壓分有12V／節(jié)、6V／節(jié)、4V／節(jié)和2V／節(jié)等四種不同形式。從經(jīng)濟(jì)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，電池組所用的串聯(lián)電池?cái)?shù)量越少，配套電池組的價(jià)格也越便宜。但從性方面來看，選用的電池單節(jié)電壓越低，整個(gè)系統(tǒng)越。如果12V／節(jié)的電池壞了一節(jié)，整個(gè)蓄電池后備系統(tǒng)就少了12V，UPS主機(jī)就有可能開啟低壓報(bào)*功能使整個(gè)UPS系統(tǒng)不能正常工作。所以在選用12V／節(jié)蓄電池時(shí)，多采用多組并聯(lián)來達(dá)到UPS系統(tǒng)要求，萬一有一組出問題，還有其他組的電池可運(yùn)作。
2、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。如果所選蓄電池承受紋波系數(shù)的能力較差，而紋波系數(shù)又比較大，則會(huì)使蓄電池過早地失效而引起不能放電的事故。IEC蓄電池標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，VRLA應(yīng)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，有的甚至達(dá)到2%，所以應(yīng)對蓄電池的可承受紋波系數(shù)按實(shí)際情況提出要求。
3、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(yīng)該是一致的，可以無限多組數(shù)地進(jìn)行并聯(lián)以達(dá)到要求的容量。但在實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于所用材料純度、生產(chǎn)工藝、工作人員、生產(chǎn)環(huán)境溫度等差異，同一條流水線上制造的蓄電池通常在性能上有一定的差異，即使同一品牌同一型號相同生產(chǎn)日期生產(chǎn)的蓄電池，性能也不可能做得完全一致，這一點(diǎn)可以通過測量比較蓄電池的單節(jié)開路電壓看出來。工程人員通常采用便宜的小容量電池多組并聯(lián)來達(dá)到UPS要求的較大蓄電池容量，如果采用性能均一性較差的電池多組并聯(lián)，性能差、電壓低的電池組就會(huì)將性能好的蓄電池組拖垮，導(dǎo)致整套UPS蓄電池系統(tǒng)提前失效。目前性能均一性主要根據(jù)蓄電池電壓均一性來衡量，國內(nèi)有多種標(biāo)準(zhǔn)要求，例如信息產(chǎn)業(yè)部YD／T799--1996標(biāo)準(zhǔn)要求為：25℃時(shí)整組蓄電池2V單元浮充電壓差不大于±50mV，開路電壓差不大于±20mV；電力部DL／T637--1997標(biāo)準(zhǔn)要求是：25℃時(shí)，如電池系統(tǒng)采用2V／節(jié)電池，開路電壓**的一節(jié)與**的一節(jié)差異不超過30mV，6V／節(jié)電池不超過40mV，12V／節(jié)電池則不超過60mV。一般蓄電池并聯(lián)組數(shù)不應(yīng)超過4組，為防止整套蓄電池系統(tǒng)的提前失效，在選擇蓄電池時(shí)，應(yīng)該在性能均一性方面提出要求。當(dāng)確定了蓄電池型號之后，在一套UPS系統(tǒng)中**要求廠家提供同一批次的蓄電池產(chǎn)品，以減小性能方面的差異。同樣道理，不同品牌或者新舊程度不同的蓄電池，由于存在較大的性能差異，建議不要混合使用。，要特別指出的是即使選擇了恰當(dāng)?shù)腣RLA，也需要進(jìn)行一些必要的日常維護(hù)和管理，避免蓄電池過早失效。
4、UPS蓄電池的維護(hù)
一般來說，在UPS中所用的蓄電池都是閾控式密封電池。因此，對電池的維護(hù)，僅局限于確保電池的工作環(huán)境溫度盡可能地被控制在20～25攝氏度和處于潔凈和干燥的工作環(huán)境中即可。由于對閾控電池和非密封電池的維護(hù)操作步驟是完全不同的，一般說來，是不宜對密封免維護(hù)電池組執(zhí)行“升壓均衡”譯電操作的。因?yàn)檫@是一種弊多利少的“均充”操作法。有關(guān)具體的操作步驟應(yīng)遵照電池生產(chǎn)廠的要求進(jìn)行**能定期地（半年左右）測量、記錄下電池組中各單元電池的端電壓數(shù)據(jù)，以便預(yù)測電池的老化趨勢。