UPS蓄电池容量的计算方法及举例

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1、UPS 蓄电池容量的计算方法及举例1. 蓄电池容量的计算方法 蓄电池的容量必须是以所定的电压、所定的时间可向负载提供的容量。 以下就容量计算方法进行说明：1 、 计算容量的必要条件A 、 放电电流 有必要明确放电过程中负载电流的增减变化和其随时间变化 情况。B 、 放电时间可预期的负载的最大时间。C 、 最低蓄电池温度 预先推定蓄电池放置场所的温度条件，决定蓄电池温度最低 值。一般设置在室内时为50C,设置在特别寒冷地区室内时为-50C。用空调 保证室内温度时按实际温度作为最低温度。D 、 允许的最低电压单格允许的最低电压（V/单格）=（负载所允许的最低电压+导线的电压损失） /串联格数2 、

2、 容量的计算公式C= 1*K1I1+K2（ I2-I1）、KN（ IN-IN-1） /LC： 250C的额定放电率换算容量（AH）、UXL电池是10HR 容量。L：对因维护系数、使用年数、使用条件的变化而引起的容量变化 而使用的修正值。一般L值采用0.8。K由放电时间T、电池的最低使用温度、允许的最低电压而决定 的容量换算时间。I： 放电电流下标1、2、N：按放电电流变化顺序依次加给T、K、I3、 容量的计算举例A、放电电流140A （定）B、放电时间 30分C、最低蓄电池温度 -550CD、允许的最低电压1.6V/单格按上述条件，得出K=1.1C= 1 X1.1X140=192（AH/10H

3、R） /0.8所以，可使用 UXL220-2。 注：上述例子是针对放电电流一定的简单的负载类型电池容量的计算。 其他负载类型的计算请参考日本蓄电池工业标准SBA6001。* *2. 关于 UPS 容量的计算举例 计算机设备应该加装不间断电源保护，其有两个主要作用： 一是在市电中断时重要用电设备有干净纯洁的电源使用； 二是在市电没有中断时，但是电源有杂波干扰，电压忽高忽低，频率变化频 繁而影响计算机正常运行，如果经过UPS,其有稳压稳频的作用，电源干净可靠。UPS 的配置先要考虑哪些重要用电设备要做电源保护，从而计算出其负载； 如PC机一般其容量为250W，计算机常用的服务器为700W，如果以P

4、C机作为 服务器一般以300W计算，HUB交换机为100W,（注意：计算容量时只能以最 大负荷计算）例如：一个计算机机房有 4 台 PC 机，一台服务器，一个网络交换机需要进 行 2 小时电源保护，计算如下：1）总负载计算4 台 PC 机 250W X 4 = 1000W1 台服务器 700W X 1 = 700W1 台网络交换机 100W X 1 =100W以上合计： 1800W2）UPS 容量计算在线式UPS 一般功率因数为0.8，1800WF0.8=2250VA,考虑UPS 容量的冗余，一般以 20%到 30%（因为 UPS 的最佳工作状态就是负载 70% 到80%）；所以设计推荐UPS

5、容量应该为2250VA X 1.3 = 2925VA，从 而可以得出选用 3000VA 的 UPS3 ）品牌的选择在线式 UPS 当今市场上比较常用的知名品牌有美国山特，因为 APC 不是纯在线式UPS，所以我们推荐使用美国山特3000VA的UPS,型号 为 STK C3KS4）电池容量的计算美国山特 3000VA 型号为 STK C3KS 的 UPS 的功率因数为 0.8（查资 料可以得出），所以3000VA实际功率为3000VA X 0.8 = 2400W；美国 山特3000VA型号为STK C3KS的UPS的电池直流电压为96V （查资料 可以得出），根据W = U X I,所以I =

6、W三U =2400三96 = 25A，计算 得出电流为25A,延时1小时得用25AH的电池，现在需要延时2小时， 即需要 50AH 的电池。现在市场上常用的知名电池有沈阳松下，其常用的 容量有 24AH-12V； 38AH-12V； 65AH-12V； 100AH-12V；根据以上计算 可以选用 65AH-12V 的沈阳松下蓄电池一组就可以延时 2 小时。因为 UPS 常用电池电压为12V，而C3KS UPS的电池电压为96V,所以应该需要8 节（96V 三 12V =8）。从而可以计算得出选用美国山特3000VA的UPS,配置8节65AH-12V 的沈阳松下蓄电池，加一个电池柜，可以让受保护

7、的设备延时 2 小时电源 保护。UPS后备蓄电池容量计算方法介绍概述在很多的技术文章中经常这样描述蓄电池在UPS系统的重要性：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。但很少关注蓄电池 配置问题，正确的选择UPS后备电池容量，对UPS系统的正常运行也是至关重要的。电 池容量选择过大造成投资的浪费，容量选择偏小不仅不能满足UPS后备时间，造成安全事 故，还因电池放电倍率太大，严重影响电池使用性能，寿命。UPS后备蓄电池容量计算方法很多，各行各业都有相应的计算方法选择的侧重点，下面 收集行业中常用的几种计算方法，供大家参考。同时我们注意到现有部份行业中U

8、PS系统 的负荷当电力出现问题时，负荷会分时段变化，此类系统中蓄电池容量的计算与选择也是众 说纷纭，在此提供我们的计算方式供大家讨论。UPS后备蓄电池容量计算方法介绍首先我们需要明确一下蓄电池容量的概念，根据YD/T799-2002标准定义，蓄电池容量 (AH)是指在标准环境温度下(25C)，电池在给定时间指点终止电压时(1.80v)，可提供 的恒定电流(0.1C10)A与持续放电时间(10h)H的乘积(l*T)。确定了 UPS和蓄电池的品牌和UPS系统的后备时间，我们可以根据蓄电池的放电性能 参数，通过功率法，估算法以及电源法等计算方法来计算确定蓄电池的型号和容量。在UPS系统中，市电正常时

9、，市电为能量源，UPS为能量转换设备，蓄电池为能量储存， 后接负荷为能量消耗源，市电出现问题时，蓄电池作为能量源，UPS为能量转换设备，后 接负荷仍为消耗源。山电J?囂时市电m问題时电力常用计算公式为W=Ult, P=UI。在电池作为能量源时同样适用，也是所有UPS后 续蓄电池容量计算的依据所在。1.恒功率法（查表法）该方法是能量守恒定律的体现，蓄电池提供的功等于后者稍大于负荷消耗功。W负荷SW电池，P负荷SP电池p 负荷=P（VA）*pf/nP电池=电池实际试验的恒功率数据P负荷 电池组提供的总功率P（VA）UPS标称容量（VA）Pf ups功率因子n 逆变器转换效率Pnc每cell需要提供

10、的功率n机器配置的电池数量具体计算步骤如下:P 负荷=P （VA） *Pf/nPnc=P 负荷/ （N*n）我们可以在厂家提供的如图2所示Vmin下的恒功率放电参数表中，找出P电池等于或者稍大于Pnc的功率值所对应的型号蓄电池。如果表中所列的功率值P电池均小于Pnc。可以通过多组电池并联的方式达到要求。DCF126H2系列蓄电池恒功率放电特性数据（瓦特/cell, 25V）型号终止 电匝竝电吋间扯电时间（小时）15W1530451235810T20DCF12612/100-.LU709.5534 6382.2298.1189J154.1117.-70 851 034.5822.5720.341

11、7-12B.851.65686.3528 0373.6292.2187.0152.51(5.869 750 134.2222 U19.3517 09B.82:-C65.649阳35.1285-3184,714S.3V4.363.3別7? 0119.8217.058.B51.75枱乐日46E3.fiM5.9沏.9W.314B.168.449.133.59約一19.768.861.80432.9324.2277.9176.9143.01G9.466.948.032.Bl21.2319.3016.S08.?a1.8554G.9394.8297.7272.1174.142.3106.564.246.6

12、31.4020.8118.9216.278.60DCF 126-12/1231.6085.4641.5458.6357.8226.9184.910.585.061.241.4927 0924.4120.550.61823-5633,6224.4”阳吕3方60-141XJ726.5771玄1?O hl-./U/98.043D.9343.1221 7179.1IS/.263.1能40.8226.4123.7920.4610.61-化767.6563.5=昭341.9217.6P4.1134.6-82.159.040.3126.0823.7120.39J0.631.80壬E 6519.53B9；03

13、33 5212.2171.6131.380 257.639.37254823.1619.92-0.531,85049.1473 8：157.2326,520B.91707127.B77 0S5.937.79?4.9722.7019忌J0.37恒功率法（查表法）是UPS蓄电池容量计算的最常用方法，蓄电池容量及型号的确定是 根据对应型号蓄电池实际试验数据得来的，电池放电功率数据有限，不能满足所有放电时间 下的电池容量计算。不同电压等级电池和同电压等级不同容量电池因提供的恒功率与电池容 量值没有线性关系，故不同电压等级和容量不可简单的数字换算来配置，需要严格按照提供 的恒功率来配置。不同品牌蓄电池的

14、产品性能存在差异，放电参数相差较大，顾同容量不同 品牌电池也不可以互换。蓄电池恒功率数据都来至与新电池试验数据，恒功率法（查表法）并没有考虑蓄电池的折旧 以及温度的变化，顾该方法适用于UPS蓄电池运行环境稳定，且UPS负荷长时间在额定 容量80%以下运行时选用。2.估算法该方法是和电力公式和蓄电池容量概念的体现。根据已经确定的UPS品牌及型号，我们可知蓄电池组最低电压Umin。I电池=W电池/（U电池*T） =P电池/ U电池C10= I 电池/KChC10蓄电池10小时率容量KCh容量换算系数（1/h）中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表（25C）（

15、表1）港量 艺罚可1 *系叭賊h5.s却60?-90卫1EQ*150180翠礙選.2364:204801. 751. 51. 54. 90. 60. 30： 3：0. 20. 20. 10. 1&.10. 10. 11. SO1.1-1.虫0. 90.50. 30.3-0. 20. 20.10. 10.10.111.迹1.31. 2.0. 70. ,5；0. 30. .3：0. 20. 20. 1；0. 10.10. 11. 91.1l.O鼓.60. 40. 30： 2：0. 20. 2G. 10. 1.10. 10. 1在UPS系统中，多数情况负荷容量是保持不变的，而电池组随着放电时间逐渐降

16、低的， 根据P=UI可知电池组放电电流逐渐增大。为了计算方便，我们选择蓄电池组的最大工作电 流为我们的计算数据。具体计算如下：Imax电池组提供最大电流Umin 电池组最底工作电压值lmax= P （VA） *Pf/ （n* UminC10=I/KC估算法在计算的公式我们可以看出，由于采用了 Umin-电池组最低工作电压值，所以 会导致要求的蓄电池组的安时容量偏大的局面。这是因为当蓄电池在刚放电时所需的放电电 流明显小于Imax的缘故。按目前的使用经验，可以再计算出C10值的基础上再乘以0.75 校正系数。3.电源法该方法是在所介绍的UPS后备蓄电池容量计算方法中唯一标准(通信电源设备安装工程

17、 设计规范YD/T5040-2005)支持的方法。此方法是仍旧是电力公式与蓄电池容量概念的结 合方法来确认蓄电池的容量，不过该方法比估算法更全面考虑UPS电池在整个服役期间的 电池状态，在电池运行环境温度变化交大时，更能准确计算出电池的容量。具体计算方法如 下：l=(P(VA)*Pf)/yUQnKIT/H(1+A(t-25)I电池组电流Q电池组容量(ah)K电池保险系数，取1.25 T电池放电时间H电池放电系数，见图3U蓄电池放电时逆变器的输出电压(V)(单体电池电压为1.85V 时)A电池温度系数(1/C)当放电小时率10时，取0.006,当仁放电率V10时，取0.008, 当放电率V1时，

18、取0.01。t实际电池所在地最低环境温度值，所在地有采暖设备时，按15C考虑，无采暖设备时， 按5C考虑。t时敷(h)山512346JD 块屯裁止电1.-651, 7D1.7E.L801盹弭斯soLSDL801.80啟电电池tl,甜0, 550.30C . 530. 5PD.躬0. 750.?9Ou S30. 54LMLOQ吐池0.43|0.蛉CJ, 400, 580- 5S0.150.410. 750.o. ssQ.理LOO1. ao此方法比较全面的考虑环境因数以及蓄电池容量衰减，UPS满荷使用机率较大，以及重 要使用场合选用此方法计算配置电池容量。举例说明:台达NT系列80KVA UPS后

19、备时间30min,选用中达电通DCF126-12系列电池.计算 电池容量？台达NT80KVA UPS直流终止电压为300V及U临界=300V,直流电压为348V电池组选 用29只12V电池，故N=29,n=6, U终压=1.75v UPS的功率因子Pf =0.8,逆变器转换效率 n=0.95。1.恒功率法p(W)=P(VA)*pf/n=80*1000*0.8/0.95=67368.4 (W)Pnc=P(W)/(N*n)=67368.4 /(29*6)=387.2(W)查中达电通DCF126-12系列电池恒功率表(图2)可知DCF126-12/120电池终止电压为1.75v时放电30min电池提

20、供功率为217W。电池组数量=387.2 / 217=1.78即:选用2组120ah,计58节120ah电池。2估算法lmax= P (VA) *Pf/ (n* Umin) =(80*1000*0.8)/(0.95*300)=224.6(A)查中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表(25C)(表 1)可知 KCh=0.98.C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(Ah)按照使用经验，可在计算的基础上再乘0.75校正系数。故需要电池安时数为229*0.75=172(Ah)。即:可选用1组172h电池可以满足负载的使用，根据中达电通12v系列蓄电

21、池容量的设计规格,选用计1组12v200ah电池或者2组12v100ah电池，计29节200ah电池，或者58节100ah电池。3.电源法lmax= P (VA) *Pf/ (n* U 临界)=(80*1000*0.8)/(0.95*300)=224.6(A)QnKIT/Hnk (1+A(t-25) nl.25*224.6*0.5/0.4*0.8 (1+A(t-25) 438ah30min电池的容量换算系数取0.4,(引用中达电通DCF126电池不同放电时率不同放电终止 电压下，电池的容量换算表),温度为25C。因电池组在实际放电过程中，放电电流明显小于Imax的缘故，按照使用经验，可在计算的

22、基础上再乘0.75校正系数。故需要电池安时数为438*0.75=328.5(Ah)即选用3组120ah,计87节120ah电池。UPS阶梯负荷后备蓄电池容量计算方法介绍现在越来越多行业应用中特别是在铁路，地铁，能源行业中的UPS系统后接负荷会按照 性质或用途进行分类，在市电出现问题时，负荷会按照负荷的性能和重要性先后退出系统, 这就造成了 UPS后接负荷是变化着，表现为阶梯式负载。负荷的变化带动了蓄电池的放电 过来中放电功率和速率的变化。从蓄电池容量换算系数(1/h)表1中可以看出蓄电池能够提供放电容量(功率)与持续 放电时间相关联的。顾至今没有一个方法能够很准确的计算出此类使用方式下的蓄电池

23、实际 需求容量。阶梯负荷后备蓄电池容量的计算我们借鉴的是火力发电厂、变电所直流系统设计技术规 定(DL/T5044-95)中D.2阶段负荷计算法，具体如下：计算公式: 式中Cc蓄电池放电率计算容量(Ah)KK可靠系数，KK=KtxKdxKa, Kk 取 1.40；Kt温度补偿系数，取1.10；Kd设计裕系数，取1.15；Ka蓄电池老化系数，取1.10；11, 12,，In各阶段事故负荷电流(A)KC1, KC2，KCn一各阶段容量换算系数(1/h)。在计算过程中，注意容量换算系数KC的选定，不同的蓄电池，不同的终止电压及不同 的放电时间，KC值是不同的。UPS系統阶梯式负荷的运行，如图4所示。V3阶段负荷功率变化图为了计算方便，各阶梯假设是恒定的，采用极限法确定蓄电池组的放电电流值，U值我们选用的1.80V/cell.顾电池组放电电流(l=P/U)就可以为如图5所示.II r?机ti乾阳“蓄电池组放电流总结UPS后备蓄电池的容量计算方法很多，我们很难说出那种计算方法是最准确的，各种计算方法各有侧重点，在实际应用中需要综合考虑蓄电池的使用情况，UPS所带负载情况以 及应用的场合来选择适合的电池容量计算方法。