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)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。這種觀點是有問題的，因為兩種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等時間內可提供的恒功率值和恒電流值則可能差異較大，而UPS后備時間通常不到l0h，所以UPS配用蓄電池時，考察其在后備時間內的放電性能就尤為重要。
在已知UPS主機一些基本參數(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，每個2V的蓄電池至少應向UPS提供的恒功率：P=Scosφ／(ηN?K)(1)
式中：S---UPS標稱輸出功率
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；如果電池廠家提供的電池恒功率放電數(shù)據(jù)表是以12V單元電池為計算基準的，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)來達到功率要求，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)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)表中查出相應型號，整組串聯(lián)電池數(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**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)，在經常停電或市電質量不高的情況下，當蓄電池的實際使用次數(shù)已經超過規(guī)定的循環(huán)充放電次數(shù)時，盡管實際使用時間還沒達到標定的浮充壽命，但蓄電池其實已經失效，如果不能及時發(fā)現(xiàn)則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，在市電經常中斷的條件下，后者就尤為重要。在選擇UPS配套蓄電池時，我們應考慮足夠的浮充壽命裕量。根據(jù)經驗，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)境溫度比定義標準環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池會因為內部化學反應速度增加一倍而導致浮充壽命縮短一半，所以，UPS蓄電池機房應配備空調設備。在定義溫度值方面，歐洲標準為20℃，中國、日本、美國等標準為25℃。20℃10年浮充壽命的蓄電池如換算到25℃標準，僅相當于7～8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)通常憑經驗確定，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，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便宜。但從性方面來看，選用的電池單節(jié)電壓越低，整個系統(tǒng)越。如果12V／節(jié)的電池壞了一節(jié)，整個蓄電池后備系統(tǒng)就少了12V，UPS主機就有可能開啟低壓報*功能使整個UPS系統(tǒng)不能正常工作。所以在選用12V／節(jié)蓄電池時，多采用多組并聯(lián)來達到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，VRLA應能承受0.5%的紋波系數(shù)，但使用UPS的場合，紋波系數(shù)都比較大，有的甚至達到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。
3、蓄電池性能均一性
從理論上講，蓄電池的電壓、內阻、壽命等性能應該是一致的，可以無限多組數(shù)地進行并聯(lián)以達到要求的容量。但在實際生產過程中，由于所用材料純度、生產工藝、工作人員、生產環(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日期生產的蓄電池，性能也不可能做得完全一致，這一點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將性能好的蓄電池組拖垮，導致整套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，國內有多種標準要求，例如信息產業(yè)部YD／T799--1996標準要求為：25℃時整組蓄電池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標準要求是：25℃時，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，應該在性能均一性方面提出要求。當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?shù)腣RLA，也需要進行一些必要的日常維護和管理，避免蓄電池過早失效。
4、UPS蓄電池的維護
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，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操作步驟是完全不同的，一般說來，是不宜對密封免維護電池組執(zhí)行“升壓均衡”譯電操作的。因為這是一種弊多利少的“均充”操作法。有關具體的操作步驟應遵照電池生產廠的要求進行**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)，以便預測電池的老化趨勢。