科华UPS铅酸蓄电池容量的确定：

正确计算和选择蓄电池容量是至关重要的。

如果蓄电池选择不当,蓄电池供电时间将不能满足工程要求,甚至会造成停电。必须指出,目前一些科华UPS工程中蓄电池的选择不尽合理,往往忽略了一些重要的设计考虑。甚至有些UPS厂家配置的蓄电池的容量也不符合标准。因此,深入了解和掌握确定蓄电池容量的正确方法,确保工程质量,对于UPS工程设计和管理人员是非常必要的。

当前应用最多的UPS蓄电池是铅酸蓄电池,包括阀控铅酸(VRLA)蓄电池和排气铅酸(VLA)蓄电池。本文根据国际标准和我国通信行业标准,介绍科华UPS铅酸蓄电池的容量确定方法。详解我国传统的安时(Ah)容量法和国际上流行的恒功率法(恒电流法)的计算公式,讨论必要的设计考虑,并给出设计实例。供正规工程中蓄电池容量确定和核对蓄电池配置容量时参考。这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定。

1 安时(Ah)容量法

蓄电池容量的传统计算方法是以负载电流和放电时间的乘积(Ah容量)为基础,并考虑安全系数(老化系数)、放电容量系数、放电温度系数,计算出需要的10h率安时(Ah)容量。据此按照10h率容量选择蓄电池。

1.1 基本计算公式

根据YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》,蓄电池组容量按下式计算

蓄电池放电平均电压的确定方法有以下3种:

①计算平均电压 U 平均

根据单体浮充电压和终止电压, U 平均 为

(3)

式中, U 浮充 ——单体电池浮充电压;

U 终止 ——单体电池终止电压;

n——电池只数。

(如果 U 浮充 =2.25V, U 终止 =1.67V,则 U 平均=1.96n)

②根据YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》的规定

U 平均 =1.85n (4)

(取单体电池平均电压为1.85V/只,以留有裕量)

③根据IEEE std 485-2010建议,采用保守估算方法,将终止电压视为平均电压

U 平均 = U 终止 ×n (5)

(按最低电压,计算出最大电流,留有更大裕量)

如果将终止电压视为平均电压,不但设计裕量较大,而且平均电流的计算非常简单。

例如,假设-48V直流系统(配置24只铅酸蓄电池)的恒功率负载为10kW,单体放电终止电压为1.75V/只(系统终止电压1.75×24=42V),电缆压降为2V,则平均放电电流 I 平均为

(2)蓄电池只数n和单体终止电压 U 单终 的计算

蓄电池只数n等于逆变器系统最高输入电压除以单体电池的均充电压。因为逆变器最高电压出现在蓄电池均充时,而充电末期电流和压降很小,所以可以不考虑电缆压降的影响,按下式计算蓄电池的只数

 蓄电池最低环境温度 t

式(1)中的( t -25)是蓄电池环境温度偏离基准温度(25℃)的差值,与放电温度系数α结合,调整蓄电池计算容量。需要说明的是,计算蓄电池容量时蓄电池环境温度 t 只考虑低于25℃的情况,而且是指最低温度,以便将蓄电池计算容量调高一些。一般有采暖设备时按15℃考虑,无采暖设备时按5℃考虑。环境温度高于25℃时,不考虑将蓄电池计算容量调低,故按 t =25℃,即 t -25=0处理,由此产生的蓄电池容量的增大作为系统设计裕量的一部分。

电池的工作温度会影响蓄电池的寿命和性能(容量)。在25℃时蓄电池具有额定容量,温度下降时容量会减少,温度升高时容量会增加。如果最低温度低于25℃,则应选择较大的蓄电池,以保证在最低温度时仍具有需要的容量。如果最低温度高于25℃,则采取保守做法,即按标准温度25℃考虑,不选择较小的蓄电池。由此产生的可用容量的增加作为设计裕量的一部分。所以,在选择蓄电池容量时,应考虑蓄电池容量的温度校正系数 K 温度 。表2是铅酸蓄电池容量的温度校正系数表,适用于电解液比重为1.125的VLA和VRLA蓄电池。表2的系数适用于放电率,不适用于放电时间。例如,某蓄电池在15℃时容量大约比25℃时的容量减少12%。如果该蓄电池在25℃时,可以按100kW放电15min。在15℃时,如仍按放电15min,则只能按89.35kW放电15min。所以,如果该蓄电池工作在15℃,容量温度校正系数 K 温度 为1.12。即校正后在15℃时具有的容量相当于在25℃所具有的容量。又如蓄电池工作于20℃时,容量温度校正系数 K 温度为1.056。温度高于25℃的情况与此相反,蓄电池的实际容量大于25℃时的容量,故温度校正系数K 温度 小于1,例如蓄电池工作于30℃时,温度校正系数 K 温度 为0.956。但是,如前所述,蓄电池的工作温度高于25℃时,仍按25℃考虑,即容量温度校正系数 K 温度 为1,不进行容量调整。

根据蓄电池容量计算结果,每只单体电池的功率要求为1268.12W,因为1268.12/674=1.88,故可选择这个蓄电池2组并联。每组配置24只16HX800F-FR(包含8×24=192只单体电池)。

因为蓄电池计算总功率为243478.26W,现配置2组蓄电池,每组由24只16HX800F-FR组成(包含8×24=192只单体电池)。配置的蓄电池总功率为674×2×192=258816(W)>243478.26W。因此具有一定的功率裕量。