UPS的选择与电池配置

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摘要：蓄电池是USP系统中的一个重要组成部分。因此，USP电池的选择不仅关系到经济成本问题，还直接影响USP电源的不间断供电。根据USP电池的特点，从电池类型、容量计算、配置方式、寿命及品牌等五个方面分析了如何选择满足负载需要的既经济又可靠的USP电池，对通信系统长效型UPS电池的选择具有一定的借鉴意义。

关键词：UPS；电池；选择；容量

1UPS简介

UPS是英文交流不停电供电系统的缩写，中文名称为“不间断电源”。UPS电源含有储能装置，通过逆变器的输出恒压恒频。按工作方式划分，UPS有后备式、在线式、在线互动式三种。由于后备式UPS在断电时切换上有2-4ms的延迟，对于供电要求高的用电设备多采用在线式UPS。

UPS的两个主要功能：市电正常时UPS可以改善市电质量，滤除市电中的干扰，这时候的UPS相当于一台稳压器。停电时，UPS通过蓄电池、逆变器产生交流电源，不间断地为负载供电，相当于一台逆变器。

2UPS的选择

面对市场上众多品牌和各种型号的UPS，选择合适的UPS主要考虑技术性能、可维护性和价格这三个方面。以下是选择UPS时需考虑的一些注意事项：

⑴台站工作早期，一台计算机加上一台打印机，需求功率小，对电源精度要求不高，多选用后备式。而今，各台站联网计算机等用电设备数量大增，可用功率要求较高，推荐使用在线式UPS。在线式UPS具有稳压、稳频和零切换时间，且对负载无干扰，尤其适合距离市区较远且电源波动较大的台站。

⑵在技术性能方面，一要考虑技术的先进性。如最好有DSP控制技术；支持经济模式（ECO模式）；高功率要求的（如雷达）配电类型需三进三出（三相五线）；宽输入电压范围等。二要性能指标符合要求。如较高的功率因数，带载能力要强；模块化设计和高可靠性。三是输出电压稳定度要好，有承受瞬间过载的能力。

⑶鉴于气象台站全天候、不间断工作特点，UPS的选择更要注意可靠性，需适合长时间不间断开机工作使用。

⑷对于长效型UPS，外接电池组要够用，具有数字化充放电和自我保护功能。

⑸如不考虑配置大容量的蓄电池组，配置UPS时，需考虑该UPS允许搭配发电机使用。同时，要根据负载情况，制定UPS与发电机之间的功率配比。在发电机启用方便、及时的地方，可考虑适当减少UPS蓄电池的配置，降低UPS的采购和更新成本。反之，则加大蓄电池的配置数量，延长蓄电池供电时间。

⑹附加的蓄电池组如受到UPS本机充电电路限制，可考虑外加智能充电设备。

⑺蓄电池的工作时间的确定。一般情况下，满载时，蓄电池的供电时间=（蓄电池组工作电压*蓄电池组容量）/（主机功率*功率因数）。如一10KW的UPS系统，配两组蓄电池，每组蓄电池16节，单节电池电压12V，容量100ah。在功率因数为0.7时，该UPS系统的蓄电池组理论供电时间为（16*12*2*100）/（10*1000*0.7）≈5.5。即满载时UPS的断电供电时间最多为5.5h。

⑻UPS的性能和价格是成正比的，性能越多、指标越高往往价格也越高。如是否是金属外壳、是否有输入/输出隔离变压器、是否有功率因数补偿、是否DSP控制、是否大屏幕LCD显示等，每一项都有附加值。普通台站选择UPS设备，建议不要追求过多的性能指标，视需要而定，以性能够用、性价比够高即可。

⑼在选择UPS设备时，要考虑到放置UPS电源系统设备的空间大小，使用和维护的安全性等。

⑽UPS设备的品牌、信誉度、器件的国产化率也是考虑的一个方面。目前，国产品牌的UPS性能、质量已能满足需要，售后服务完善，值得购买时考虑。

3配合UPS的空开选择

确定了合适的UPS设备后，给UPS配电的空开也需慎重选择，以保证UPS系统的正常运行。一般情况下，用一个简单公式来确定UPS输入输出空开的电流：

输入空开的电流=2*UPS

容量输出空开的电流=1.5*UPS容量

4UPS外接电池组的确定

UPS的外接蓄电池组是保证UPS能够不间断持续供电的重要组件。给UPS主机配置合适的蓄电池组，才能让UPS系统发挥最大效用。蓄电池的选择以信誉度高的品牌为好，要保证蓄电池良好的充放电效率。

一般来讲，UPS蓄电池组的容量等于负载工作电流与预计最大断电后供电时间的乘积。在负载电流保持相对恒定的情况下，UPS续航时间长短取决于蓄电池组的容量。然而，蓄电池的有效容量与标称容量有一定的差距。蓄电池的有效容量与电池本身质量、工作环境温度、电池放电系数等有关。如果UPS蓄电池组放置在合格的机房或工作间内，环境温度的影响可以忽略。如蓄电池组处于未加装供暖设施的房间内，选择蓄电池的容量时需视环境温度低的程度适当加大。

为了更方便的计算UPS所配蓄电池组的容量，建立如下计算公式：

C=I*T*α*η

其中，C代表蓄电池组的有效容量，单位是安时（ah）。I代表负载工作电流，单位是安（A）。T代表断电后工作时间，即续航时间，单位是小时（h）。η为放电效率系数，参考电池厂家提供的电池参数表。

如设计一个UPS系统，断电保障时间T为10h，负载工作电流I为15A。假设环境温度为25℃，蓄电池放电效率为0.6，则所需蓄电池组的有效容量C=15*10*1*0.6=90ah。即，该UPS如想完成10h断电保障，蓄电池的最低容量为90ah。故而，购买的蓄电池标称容量应为C/η=90/0.6=150ah。当然，再考虑到系统余量和安全性，适当增加10-20%的蓄电池容量较为妥当。这样，根据现有铅酸蓄电池的规格，该UPS系统可配两组12v90ah的蓄电池或一组12v180ah的蓄电池。

5UPS配电方式的选择

5．1单点供电情况下UPS配电方式的选择

一套装置一般每个操作室配置一台UPS，即采用单点配电方式。而装置长周期运行及企业连续生产的特点，要求UPS供电系统本身具有100%的可靠性，在运行中不允许出现任何瞬间供电中断的停电事故，原则上也不允许出现由普通的市电经交流旁路直接向负载供电的局面。从UPS的三种工作状态（即逆变工作、电池工作及旁路工作）来看，其确实具有较高的供电质量和可靠性。但是，UPS电源毕竟是由成百上千个电子元器件、功率器件和散热风机及其他一些电气装置组成的功率电子设备。当采用单台UPS进行供电时，由于其存在单点瓶颈性故障隐患，所以还是会发生由于UPS本身故障而中断供电的现象。

5．2多点供电下UPS配电方式的选择

单点供电的配电方式存在着投资大、电源间不能互为备用的缺点。

1）密集型负荷UPS的配置

同一生产装置的不同操作室，间距在150m以内、负载比较集中、工艺关联密切，为便于管理，一般用一台大功率UPS集中供电。如果要增加可靠性，还可考虑用两台大功率UPS热同步并机冗余集中供电。

2）非密集型负荷UPS的配置

企业各生产装置距离相对较远（超过150m），若采用热同步冗余结构集中供电，那么供电路径的安全性必然会下降，进而对整体的安全性造成影响。

5．3UPS外电路的选择

行业早期工业仪表供电多采用多电源接触器互投的方式来增加供电的可靠性。因此，在UPS外电路的选择上，传统的供电方式经常作为UPS主电源或外电路。然而，因动态开关为有触点开关，靠机械动作完成转换，动态开关转换过程会有几十毫秒的瞬时供电中断，中断时间大于微型计算机所允许的10ms要求，故此种配电方式不能实现不中断电源切换，而且还会增加供电系统的故障点。因此，外加双电源互投设备对UPS作为DCS供电电源来说是没有必要的。

结语

本文有关UPS用蓄电池的选择与使用方面的知识介绍既联系了有关理论知识，又结合了具体实际，且不失为经验之谈，文中提到的诸多问题希望引起使用者的关注与重视，那些使用要点对使用者确有参考价值.

参考文献：

[1]王其英，刘秀荣．新型不停电电源（UPS）的管理使用与维护\［M］．北京：人民邮电出版社，2005．

[2]张乃国．UPS供电系统应用手册［M］．2版．北京：电子工业出版社，2003．