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当前位置:主页 > 新闻资讯 > 行业动态 > UPS蓄电池的分类 时间:2018-07-16

  蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分,它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度,然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF)最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护,就能够延长其使用寿命,反之其使用寿命会大大缩短。

  蓄电池的种类一般可分为阀控式密封铅酸蓄电池、胶体电池等。UPS要求所选用的蓄电池必须具有在短时间内输出大电流的特性。目前,在线运行的蓄电池基本上是这两种,不属于铅酸蓄电池。

  阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)

  因其体积较小、密封性能好、绝少维护而被广泛应用于各类UPS电源中。VRLA防止电池内部电解液流动有两种技术方法:一种是将硫酸电解液与SiO2,胶体混合后充满电池内部,制成胶体电池(简称GEL)。这类产品产量较低,约占VRLA电池总量的15%。另一种是利用超细玻璃棉将电解液不饱和地吸附住,制成吸液式电池或贫液式电池(简称AGM)。由于后者具有较好的大电流放电性能,在UPS系统中较多采用,国内厂家也大多生产AGM蓄电池。

UPS蓄电池的分类

  胶体电池

  胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大提高了极板活性物质的反应利用率,据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平,这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。胶体电池与常规铅酸电池的区别,从最初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为:用较小的工业代价,沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。

  UPS蓄电池的选择

  (一)蓄电池容量(Ah)的选择

  蓄电池容量(Ah)是指在标准环境温度下,每2V电池单体在给定时间至1.80V终止电压时,可提供的恒定电流值(A)与持续放电时间(h)的乘积。给定持续放电时间为10h的容量称为10h率容量,用符号C10来表示。蓄电池容量可用20、10、8、5、3、1、0.5h率等多种方法表示,一般采用C10作为蓄电池的额定容量来标称蓄电池。额定容量是蓄电池的主要参数,不少工程人员就认为,两种品牌相同额定容量的蓄电池可以在同一套UPS系统中替代使用。这种观点是有问题的,因为两种蓄电池具有相同额定容量,只表示它们的l0h放电性能一致,但在l0min和30min、lh和3h等时间内可提供的恒功率值和恒电流值则可能差异较大,而UPS后备时间通常不到l0h,所以UPS配用蓄电池时,考察其在后备时间内的放电性能就尤为重要。

  在已知UPS主机一些基本参数和确定蓄电池品牌后,就可以根据这一蓄电池品牌样本资料中提供的恒功率放电数据表域值流放电曲线,通过功率定型法或电流定型法来计算确定蓄电池的容量和型号。

  1.功率定型法

  这种方法比较简便,根据蓄电池恒功率放电参数表可以快速准确地选出蓄电池型号。首先计算在后备时间内,每个2V的蓄电池至少应向UPS提供的恒功率:P=Scosφ/(ηN•K)(1)

  式中:S---UPS标称输出功率

  cosφ---UPS输出功率因数;

  η----逆变器效率;

  N---在UPS中以12V电池计算时所需的串联电池个数,由UPS正常工作电压确定;K---系数,厂家提供的电池恒功率放电数据表,一般是以2V单元电池为计算基准的,12V/节电池相当于6个2V单元串联,此时取K=6;如果电池厂家提供的电池恒功率放电数据表是以12V单元电池为计算基准的,则K=1。

  然后确定蓄电池的放电终止电压UT:UT=Umin/(N*6)(2)

  式中:Umin---UPS最低工作电压

  我们可以在厂家提供的UT下的恒功率放电参数表中,找出等于或稍大于P的功率值,这一功率值所对应的型号即能满足UPS系统的要求。如果表中所列的功率值均小于P,可通过多组电池并联来达到功率要求,一般并联不应超过4组。

  下面举例说明:例如一台80kVA梅兰日兰UPS后备15min,已知UPS输出功率因数cosφ为0.8,逆变器效率η为0.94,正常工作电压为384V,最低工作电压Umin为320V,则配套蓄电池组N应为32节(384V/12V)12V/节电池串联,根据式(1)得出P=354.6W,根据式(2)得出放电终止电压UT=1.67V。如我们选用美国GNBSprinter系列电池,根据GNBSprinter样本提供的在25℃时每单元恒功率放电数据表,查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值为373W,对应的型号为S12V370,其额定容量为100Ah,也就是说,用32节GNBS12V370蓄电池串联,可以满足该UPS系统的要求。如果选用2V/节电池串联,则在2V系列电池的恒功率放电数据表中查出相应型号,整组串联电池数量为6N。

  2.电流定型法

  这是根据某一品牌蓄电池的恒流放电曲线来确定蓄电池容量和型号的方法。首先计算UPS系统要求的蓄电池最大放电电流:Imax=Scosφ/(ηUmin)(3)

  式(3)中各符号的含义与功率定型法中所定义的相同。在计算出电池串联数量N和放电终止电压UT后,就可以根据UPS要求的后备时间从蓄电池恒流放电曲线中查出放电速率n,然后根据放电速率的定义:n=Imax/C10,得出配置蓄电池的额定容量C10并确定电池型号。

  下面仍以80kVA梅兰日兰UPS后备15min系统配套美国GNBSprinterl2V电池为例来说明。首先按式(3)计算蓄电池的最大放电电流,Imax=212.8A,由式(2)得出每2V单元的放电终止电压UT=1.67V。在sprinter恒流放电曲线图(图1)中,根据后备时间15min(横坐标)和放电终止电压1.67V(纵坐标),可得出放电速率n为2.13C(容量)。据此可得电池的额定容量为:C=Imax/n=99.9Ah(即C10)。100Ah所对应的型号为S12V370,即用32节GNBS12V370。