如何选择UPS蓄电池：全面指南

1.蓄电池容量的选择

蓄电池容量（A·h）是指在标准环境温度下，每2 V电池单体在给定时间至1.80 V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10 h的容量称为10 h率容量，用符号C10表示。蓄电池容量可用20 h率、10 h率、8 h率、5 h率、3 h率、1 h率、0.5 h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，这种观点是有失偏颇的，因为两种蓄电池具有相同额定容量，只表示它们的10h放电性能一致，但在10 min、30 min、1 h、3 h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10 h。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，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或恒流放电曲线，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2 V的蓄电池至少应向UPS提供的恒功率

式中 S——UPS标称输出率；

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2 V单元电池为计算基准的，12 V/节电池相当于6个2 V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12 V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：

式中 Umin——UPS最低工作电压。

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。

2）电流定型法(www.xing528.com)

电流定型法是根据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：

式（6-3）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。

2.蓄电池寿命的选择

蓄电池的寿命有两项衡量指标：一是浮充寿命，即在标准温度和连续浮充状态下，蓄电池放电量不小于额定容量的80%时的使用年限；二是80%深度循环充放电次数，即满容量电池放电达额定容量的80%后再充满电，如此可循环使用的次数。

通常，工程技术人员仅注重前者，而忽略了后者。80%深度循环充放电次数代表着蓄电池实际可以使用的次数，在经常停电或市电质量不高的情况下，当蓄电池的实际使用次数已经超过规定的循环充放电次数时，尽管实际使用时间还没达到标定的浮充寿命，但蓄电池其实已经失效，如果不能及时发现则会带来较大的事故隐患。所以，在选择蓄电池时，需要对两项寿命指标都予以重视，在市电经常中断的条件下，后者就尤为重要。在选择UPS配套蓄电池时，工厂技术人员应考虑足够的浮充寿命冗余。根据经验，蓄电池的实际使用寿命往往只有标定浮充寿命的50%～80%。这是因为蓄电池实际浮充寿命与定义的标准温度、实际环境温度、电池充电电压、使用维护等众多因素有关。当实际环境温度比定义的标准环境温度每升高10 °C时，蓄电池会因为内部化学反应速度增加一倍而导致浮充寿命缩短一半，所以，UPS蓄电池机房应配备空调设备。在定义标准温度值方面，欧洲标准为20 °C，中国、日本、美国等标准为25 °C。20 °C标准下的10年浮充寿命的蓄电池如换算到25 °C标准，仅相当于7～8年浮充寿命。

配套蓄电池的标称浮充寿命应该是用希望的蓄电池实际使用寿命除以一个寿命系数后所得的数值。这一寿命系数通常凭经验确定，蓄电池可靠性高的可取0.8，可靠性低的可取0.5。

3.单个蓄电池电压的选择

VRLA按单节电压分为12 V/节、6 V/节、4 V/节和2 V/节等4种不同形式。从经济方面来看，UPS正常工作电压一定的情况下，选用的电池单节电压越高，电池组所用的串联电池数量越少，配套电池组的价格也越便宜。但从安全性方面看，选用的电池单节电压越低，整个系统越安全。如果12 V/节的电池坏了一节，整个蓄电池后备系统就少了12 V，UPS主机就有可能开启低压报警功能使整个UPS系统不能正常工作。所以在选用12 V/节蓄电池时，应采用多组并联来实现UPS系统要求，万一有一组出问题，还有其他组的电池可工作。

4.蓄电池所能承受的纹波系数

在UPS系统中，蓄电池还起到滤波器的作用，承受UPS输入纹波电压和纹波电流的冲击。如果所选蓄电池承受纹波系数的能力较差，而纹波系数又比较大，则会使蓄电池过早失效而引起不能放电的事故。IEC蓄电池标准规定，VRLA应能承受0.5%的纹波系数，但在使用UPS的场合，纹波系数都比较大，有的甚至达到2%，所以应根据实际情况对蓄电池的可承受纹波系数提出要求。

5.蓄电池性能均一性

从理论上讲，蓄电池的电压、内阻、寿命等性能应该是一致的，可以无限多组数地进行并联以达到要求的容量。但在实际生产过程中，由于所用材料纯度、生产工艺、工作人员、生产环境温度等差异，同一条流水线上制造的蓄电池通常在性能上有一定的差异，即使同一品牌、同一型号、相同生产日期生产的蓄电池，性能也不可能做得完全一致，这一点可以通过测量、比较蓄电池的单节开路电压看出来。

工程人员通常采用便宜的小容量电池多组并联来达到UPS要求的较大蓄电池容量，如果采用性能均一性较差的电池多组并联，性能差、电压低的电池组就会将性能好的蓄电池组拖垮，导致整套UPS蓄电池系统提前失效。目前性能均一性主要根据蓄电池电压均一性来衡量，国内有多种标准要求。例如，信息产业部YD/T799—1996标准要求为：25 °C时整组蓄电池2 V单元浮充电压差不大于±50 mV，开路电压差不大于±20 mV；电力部DL/T 637—1997标准要求为：25 °C时，如电池系统采用2 V/节电池，开路电压最高的一节与最低的一节差异不超过30 mV，6 V/节电池不超过40 mV，12 V/节电池则不超过60 mV，一般蓄电池并联组数不应超过4组。为防止整套蓄电池系统提前失效，在选择蓄电池时，应该在性能均一性方面提出要求。当确定了蓄电池型号之后，在一套UPS系统中最好要求厂家提供同一批次的蓄电池产品，以减小性能方面的差异。同样道理，不同品牌或者新旧程度不同的蓄电池，由于存在较大的性能差异，建议不要混合使用。最后，要特别指出的是，即使选择了恰当的VRLA，也需要进行一些必要的日常维护和管理，避免蓄电池过早失效。