電池容量的計算

該方法是在所介紹的UPS后備蓄電池容量計算方法中唯一標準(通信電源設備安裝工程設計規(guī)范YD/T5040-2005)支持的方法。此方法是仍舊是電力公式與蓄電池容量概念的結合方法來確認蓄電池的容量，不過該方法比估算法更全面考慮UPS電池在整個服役期間的電池狀態(tài)，在電池運行環(huán)境溫度變化交大時，更能準確計算出電池的容量。具體計算方法如下：

I=(P(VA)*Pf)/μU
Q≥KIT/H(1+A(t-25))
I：電池組電流
Q：電池組容量(AH)
K：電池保險系數(shù)，取1.25
T：電池放電時間
H：電池放電系數(shù)，見表3
U：蓄電池放電時逆變器的輸出電壓(V)(單體電池電壓為1.85V時)
A：電池溫度系數(shù)(1/℃)當放電小時率≥10時，取0.006，當1≤放電率＜10時，取0.008，當放電率＜1時，取0.01。
t：實際電池所在地最低環(huán)境溫度值，所在地有采暖設備時，按15℃考慮，無采暖設備時，按5℃考慮。

表3

此方法比較全面的考慮環(huán)境因數(shù)以及蓄電池容量衰減，UPS滿荷使用機率較大，以及重要使用場合選用此方法計算配置電池容量。

舉例說明：

臺達NT系列80KVA UPS后備時間30min，選用中達電通DCF126-12系列電池，計算電池容量。

臺達NT80KVA UPS直流終止電壓為300V及U臨界=300V，直流電壓為348V電池組選用29只12V電池，故N=29，n=6，U終壓=1.75V，UPS的功率因子Pf=0.8，逆變器轉換效率η=0.95。

(1)恒功率法
P(W)={P(VA)*Pf}/η
={80*1000*0.8}/0.95=67368.4(W)
Pnc=P(W)/(N*n)
=67368.4/(29*6)=387.2(W)

查中達電通DCF126-12系列電池恒功率表(表1)可知

DCF126-12/120電池終止電壓為1.75V時放電30min電池提供功率為217W。

電池組數(shù)量=387.2／217=1.78

即：選用2組120AH，計58節(jié)120AH電池。
(
2)估算法

Imax={P(VA)*Pf}/(η*Umin)=(80*1000*0.8)/(0.95*300)
=224.6(A)

查中達電通DCF126系列蓄電池不同放電時率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表(25℃)(表2)可知KCh=0.98。

C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(AH)

按照使用經(jīng)驗，可在計算的基礎上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時數(shù)為229*0.75=172(AH)。即：可選用1組172h電池可以滿足負載的使用，根據(jù)中達電通12V系列蓄電池容量的設計規(guī)格，選用計1組12V/200AH電池或者2組12V/100AH電池，計29節(jié)200AH電池，或者58節(jié)100AH電池。

(3)電源法
Imax={P(VA)*Pf}/(η*U臨界)=(80*1000*0.8)/(0.95*300)
=224.6(A)
Q≥KIT/{Hηk[1+A(t-25)]}
≥1.25*224.6*0.5/{0.4*0.8[1+A(t-25)]}
≥438AH

30min電池的容量換算系數(shù)取0.4，(引用中達電通DCF126電池不同放電時率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表)，溫度為25℃。

因電池組在實際放電過程中，放電電流明顯小于Imax的緣故，按照使用經(jīng)驗，可在計算的基礎上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時數(shù)為438*0.75=328.5(AH)。即：選用3組120AH，計87節(jié)120AH電池。

3 UPS階梯負荷后備蓄電池容量計算方法介紹

現(xiàn)在越來越多行業(yè)應用中特別是在鐵路，地鐵，能源行業(yè)中的UPS系統(tǒng)后接負荷會按照性質或用途進行分類，在市電出現(xiàn)問題時，負荷會按照負荷的性能和重要性先后退出系統(tǒng)，這就造成了UPS后接負荷是變化著，表現(xiàn)為階梯式負載。負荷的變化帶動了蓄電池的放電過來中放電功率和速率的變化。

從蓄電池容量換算系數(shù)(1/h)表2中可以看出蓄電池能夠提供放電容量(功率)與持續(xù)放電時間相關聯(lián)的。故至今沒有一個方法能夠很準確的計算出此類使用方式下的蓄電池實際需求容量。

階梯負荷后備蓄電池容量的計算我們借鑒的是火力發(fā)電廠、變電所直流系統(tǒng)設計技術規(guī)定(DL/T5044-95)中D.2階段負荷計算法，具體如下：

計算公式：

式中：
Cc：蓄電池放電率計算容量(AH)
KK：可靠系數(shù)，KK=Kt×Kd×Ka，Kk取1.40
Kt：溫度補償系數(shù)，取1.10
Kd：設計裕系數(shù)，取1.15
Ka：蓄電池老化系數(shù)，取1.10
I1，I2， ，In：各階段事故負荷電流(A)
KC1，KC2 ，KCn：各階段容量換算系數(shù)(1/h)。

在計算過程中，注意容量換算系數(shù)KC的選定，不同的蓄電池，不同的終止電壓及不同的放電時間，KC值是不同的。

UPS系統(tǒng)階梯式負荷的運行，如圖2所示。

圖2 階段負荷功率變化圖

為了計算方便，各階梯假設是恒定的，采用極限法確定蓄電池組的放電電流值，U值我們選用的1.80V/cell.顧電池組放電電流(I=P/U)就可以為如圖3所示。

圖3 蓄電池組放電流

4 總結

UPS后備蓄電池的容量計算方法很多，我們很難說出那種計算方法是最準確的，各種計算方法各有側重點，在實際應用中需要綜合考慮蓄電池的使用情況，UPS所帶負載情況以及應用的場合來選擇適合的電池容量計算方法?！?/p>