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產(chǎn)品性能

1、安全性能好:正常使用下無(wú)電解液漏出,無(wú)電池膨脹及破裂。?

2、放電性能好:放電電壓平穩(wěn),放電平臺(tái)平緩。?

3、耐震動(dòng)性好:完全充電狀態(tài)的電池完全固定,以4mm的振幅,16.7Hz的頻率震動(dòng)1小時(shí),無(wú)漏液,無(wú)電池膨脹及破裂,開路電壓正常。

4、耐沖擊性好:完全充電狀態(tài)的電池從20cm高處自然落至1cm厚的硬木板上3次。無(wú)漏液,無(wú)電池膨脹及破裂,開路電壓正常。

5、耐過(guò)放電性好:25攝氏度,完全充電狀態(tài)的電池進(jìn)行定電阻放電3星期（電阻值相當(dāng)于該電池1CA放電要求的,恢復(fù)容量在75％以上。

6、耐過(guò)充電性好:25攝氏度,完全充電狀態(tài)的電池0.1CA充電48小時(shí),無(wú)漏液,無(wú)電池膨脹及破裂,開5u婼ck8^,

路電壓正常,容量維持率在95％以上。

7、耐大電流性好:完全充電狀態(tài)的電池2CA放電5分鐘或10CA放電5秒鐘。無(wú)導(dǎo)電部分熔斷,無(wú)外觀變形。

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8.??經(jīng)濟(jì)耐用?節(jié)能惠民?綠色環(huán)保?價(jià)格便宜?應(yīng)用范圍：電力供應(yīng)、發(fā)電廠、電信、信號(hào)控制及遠(yuǎn)程控制、應(yīng)急能源供應(yīng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)、UPS、太陽(yáng)能專用、報(bào)及保密系統(tǒng)、應(yīng)急照明及循環(huán)場(chǎng)合

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蓄電池選型參考：

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移動(dòng)公司：以基站用蓄電池'>蓄電池為主，每個(gè)基站一到兩組備用蓄電池，主要為2V、300AH、400AH、500AH，每組24塊；機(jī)房用蓄電池一般為：1000AH、2000AH、3000AH電池組，每組24塊；
聯(lián)通公司：以基站用蓄電池為主，每個(gè)基站一到兩組備用蓄電池，主要為2V、300AH、400AH、500AH，每組24塊，機(jī)房用蓄電池一般為：1000AH電池組；
網(wǎng)通公司及電信公司：主要為機(jī)房和各接進(jìn)網(wǎng)點(diǎn)使用，根據(jù)各站點(diǎn)容量不同主要分為兩類：
*類：較大功率站點(diǎn)使用電池組，主要為2V，以500AH和1000AH為主，也有200AH、300AH、1200AH電池組，每組24塊；
：較小功率站點(diǎn)使用電池組，主要為12V，以100AH和200AH為主，也有65AH、38AH電池組，每組4塊；每個(gè)基站有多組，一般為2-6組；
金融系統(tǒng)：以營(yíng)業(yè)網(wǎng)點(diǎn)UPS電源用電池為主，以12V、100AH和65AH為主，一般每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)為2-4組。
電力系統(tǒng)：以變電站用電池組為主，一般為2V，200AH、300AH、400AH、500AH，每組110塊，以11萬(wàn)伏變電站為基準(zhǔn)，較大變電站有的為兩組；規(guī)模較小的變電站也有12V，100-200AH，18塊串聯(lián)。另外，電力調(diào)度中心，通訊專網(wǎng)，電廠等也有很多備用或控制用蓄電池組。

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納米材料電池 可大幅提高電池效率

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電動(dòng)車電池供電問(wèn)題還不少,如充電耗時(shí)太久,而行駛的路程較短。此外,電池大而笨重、駕駛員無(wú)法迅速提速,也令人不滿。

美國(guó)加州大學(xué)河濱分校伯恩斯工程學(xué)院的研究人員重新設(shè)計(jì)了電池的組成材料,不但環(huán)保,而且能解決上述問(wèn)題。他們認(rèn)為,設(shè)計(jì)出形狀可調(diào)整的納米顆粒,可以開發(fā)出體積更小、功能更強(qiáng)大的節(jié)能電池。此外,研究人員還修改了電池組件的大小和形狀,以減少充電時(shí)間。該項(xiàng)目研究員大衛(wèi)-凱瑟魯斯表示,“這是提高電池效率的zui基本、zui關(guān)鍵的一步”。除了電動(dòng)汽車,改造后的電池還可以用于存儲(chǔ)市政能源,包括太陽(yáng)能和風(fēng)能。

《晶體成長(zhǎng)與設(shè)計(jì)》雜志新發(fā)表的一篇文章對(duì)zui初的研究發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了概述,文章名為“磷酸鐵鋰納米結(jié)構(gòu)的溶劑熱合成、發(fā)展及性能”。

凱瑟魯斯的仿生學(xué)和納米材料實(shí)驗(yàn)室的研究員開始集中精力研究電池的一種材料組件—陰極,借此提高鋰離子電池的效率。

磷酸鐵鋰是陰極的一種,因其低成本、低毒、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而被用于電動(dòng)車。然而,由于其導(dǎo)電性和鋰離子移動(dòng)性較差,因而商業(yè)潛力十分有限。一些合成方法通過(guò)控制粒子的成長(zhǎng),來(lái)克服這些不足。然而,凱瑟魯斯及其團(tuán)隊(duì)采用溶劑熱合成法,將反應(yīng)物置入類似于高壓鍋的容器中,在高壓下進(jìn)行加熱。

凱瑟魯斯及其團(tuán)隊(duì)使用混合溶劑來(lái)控制粒子的大小、形狀和結(jié)晶度,然后嚴(yán)密監(jiān)控如何形成磷酸鐵鋰。如此一來(lái),他們就能夠確定所形成的納米結(jié)構(gòu)及其在電池中的性能之間的。

一般情況下,磷酸鐵鋰的形狀控制粒子中的納米晶體厚度,相當(dāng)于人類一根頭發(fā)的1/5000。通過(guò)對(duì)納米晶體的控制,凱瑟魯斯團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)需要更多功率的電池有可能問(wèn)世。

這些粒子的尺寸和形狀可被調(diào)整,為鋰離子傳輸提供了更多插入點(diǎn)和更短的路徑長(zhǎng)度,因此提高了電池的效率。凱瑟魯斯及其團(tuán)隊(duì)正著手改善過(guò)程,這不僅可以提高性能,降低成本,而且也可以大范圍采用。

目前,數(shù)據(jù)中心UPS配置的蓄電池主要是閥控式密封鉛酸蓄電池。文中對(duì)鉛酸蓄電池的選用原則、各類鉛酸蓄電池的對(duì)比、主要技術(shù)指標(biāo)、使用壽命以及蓄電池的保護(hù)、安裝環(huán)境要求等做了簡(jiǎn)單介紹,并以實(shí)例介紹了電池容量的計(jì)算方法。zui后,簡(jiǎn)述了UPS電池開關(guān)的設(shè)計(jì)和選型。

??1 UPS配套蓄電池概述

??UPS設(shè)備以及以它為核心的整個(gè)供電系統(tǒng),是滿足數(shù)據(jù)中心供電質(zhì)量的zui核心部分,而蓄電池又是整個(gè)系統(tǒng)中zui重要的組成之一,是整個(gè)供電系統(tǒng)的“zui后一道屏障”。特別值得注意的是,在UPS系統(tǒng)的故障中,與蓄電池有關(guān)的原因占30%以上,因此對(duì)蓄電池設(shè)計(jì)、選配、維護(hù)等進(jìn)行規(guī)范化有著重要的意義。

??對(duì)蓄電池的基本原理、特性、選配原則、設(shè)計(jì)計(jì)算、安裝、維護(hù)等相關(guān)事宜給出指導(dǎo)性原則和規(guī)范,對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命和確保數(shù)據(jù)機(jī)房UPS設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行具有重大意義,zui終保障UPS系統(tǒng)不停電功能的實(shí)現(xiàn)。

??目前數(shù)據(jù)中心UPS配置的蓄電池主要是閥控式密封鉛酸電池(VRLA),但隨著電池技術(shù)的發(fā)展和完善,鋰電池和燃料電池也逐漸成為用戶的在未來(lái)的選擇之一。

??數(shù)據(jù)中心UPS蓄電池的選擇和設(shè)計(jì)必須充分考慮到現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)和發(fā)展趨勢(shì),并符合下述原則:

??(1)短時(shí)間恒功率輸出特性

??短時(shí)間(通�！�30min)恒功率輸出特性,意味著在滿足相同負(fù)載后備時(shí)間要求下可減小電池的容量,從而降低蓄電池成本;或采用相同容量的電池配置,可增加UPS系統(tǒng)總后備時(shí)間。

??(2)高能量密度

??選配合適的電池類型和容量、設(shè)計(jì)合理的組裝結(jié)構(gòu),zui優(yōu)化的利用機(jī)房空間,提高蓄電池組的整體能量密度,有利于降低機(jī)房面積和成本。

??(3)高穩(wěn)定性

??蓄電池在有效壽命期間內(nèi),應(yīng)有較低的故障率,盡量避免因個(gè)別蓄電池的故障或突然失效而造成的維修或更換,這對(duì)整個(gè)蓄電池系統(tǒng)的后期安全穩(wěn)定具有重大意義。

??(4)防火阻燃

??數(shù)據(jù)中心的UPS電池外殼塑料材質(zhì)應(yīng)滿足V0級(jí)阻燃標(biāo)準(zhǔn),電池端子、連接件及輸出母線端子所有裸露金屬部分應(yīng)全部做絕緣保護(hù)處理,電池架需接地。

??(5)一致性

??數(shù)據(jù)中心UPS電池組的各單體的容量、開路電壓、浮充電壓等指標(biāo)的一致性應(yīng)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

??(6)抗震性

??數(shù)據(jù)中心UPS電池組架設(shè)計(jì)滿足抗8級(jí)烈度要求,電池之間連接建議采用軟連接。

??(7)便于安裝與擴(kuò)容

??蓄電池的模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及專用安裝工具的提供,可降低整體安裝成本。電池組擺放位置和電池組架的設(shè)計(jì)應(yīng)預(yù)留后期擴(kuò)容的位置需求。

??(8)便于維護(hù)及更換

??電池組擺放及維護(hù)通道的距離,應(yīng)滿足日常維護(hù)及電池更換的要求。

??(9)長(zhǎng)使用壽命

??數(shù)據(jù)中心UPS電池應(yīng)有合理的使用壽命要求,過(guò)短的使用壽命將增加UPS系統(tǒng)的不穩(wěn)定性及成本。

??2 VRLA蓄電池的種類

??作為后備用途的VRLA電池按單體電壓等級(jí)分為2V、6V、12V等系列。按固定電解液的方式可分為AGM(超細(xì)玻璃纖維)電池和GEL(膠體)電池,其對(duì)比分別見表1和表2。

??3 蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)及使用壽命

??(1)蓄電池主要技術(shù)指標(biāo)

??①正常工作條件

??工作溫度:-15～+45℃;

??蓄電池貯存溫度:5～+40℃;

??相對(duì)濕度:≤90%(25℃);

??②安裝方式

??可滿足立式或臥式安裝條件。

??蓄電池抗震加固應(yīng)符合YD5096-2005《通信用電源設(shè)備抗地震性能檢測(cè)規(guī)范》的要求;

??③蓄電池組按照“YD/T799-2010”規(guī)定的相關(guān)方法試驗(yàn),10h率容量*次循環(huán)不低于0.95C10,在第三次循環(huán)應(yīng)達(dá)到C10,3h和1h率的容量應(yīng)分別在第四次和第五次以前達(dá)到,放電終止電壓應(yīng)符合表3的規(guī)定;

??④溫度特性

??蓄電池在工作環(huán)境溫度為0℃時(shí)的容量應(yīng)不低于該電池實(shí)際容量(25℃時(shí)的C10)的80%;

??⑤容量保存率

??蓄電池靜置28天后其容量保存率不低于96%;

??⑥密封反應(yīng)效率

??蓄電池密封反應(yīng)效率應(yīng)不低于97%;

??⑦蓄電池端電壓的均衡性

??單體蓄電池和由若干個(gè)單體組成一體的組合蓄電池,其各電池間的開路電壓zui高與zui低差值不大于20mV(2V)、100mV(12V)。蓄電池組進(jìn)入浮充狀態(tài)24h后,各蓄電池之間的端電壓差值不大于90mV(2V)、480mV(12V);

??⑧電池連接條壓降

??蓄電池按1h率電流放電,在兩只電池極柱根部測(cè)量的電池之間的連接條電壓降≤10mV;

??⑨防酸霧性能

??蓄電池在正常浮充工作過(guò)程中應(yīng)無(wú)酸霧逸出;

??⑩防爆性能

??蓄電池在充電過(guò)程中遇有明火,內(nèi)部應(yīng)不引燃、不引爆;

??阻燃性能

??蓄電池殼、蓋應(yīng)符合GB/T2408-1996中的第8.3.2FH-1(水平級(jí))和第9.3.2FV-0(垂直級(jí))的要求。電池連接線或電池連接片護(hù)套應(yīng)選擇阻燃性材料;

??氣密性

??蓄電池應(yīng)能承受50kPa的正壓或負(fù)壓而不破裂、不開膠,壓力釋放后殼體無(wú)殘余變形;安全閥要求蓄電池安全閥應(yīng)具有自動(dòng)開啟和自動(dòng)關(guān)閉的功能,其開閥壓應(yīng)是10～35kPa,閉閥壓應(yīng)是3～15kPa。

??蓄電池外觀不得有變形、漏液、裂紋及污跡,標(biāo)志要清晰;

??過(guò)放電性能要求

??以C10電流放電至接近0V,短接24h,再用2.35V/單體恒壓限流C10充48h然后進(jìn)行C10容量檢測(cè),連續(xù)進(jìn)行五次循環(huán)后蓄電池實(shí)放容量應(yīng)不小于0.90C10實(shí)際容量(25℃時(shí)C10)。

??(2)使用壽命

??在電池的實(shí)際使用過(guò)程中,當(dāng)電池的實(shí)際放電容量低于額定容量的80%,即認(rèn)為該電池失效或壽命終止。

??幾種典型的失效模式如下:

??①板柵腐蝕

??蓄電池正極板柵在浮充使用時(shí)會(huì)產(chǎn)生腐蝕,當(dāng)腐蝕深度達(dá)到極板厚度的50%時(shí),蓄電池壽命終止。同時(shí)在腐蝕過(guò)程中,正極板柵會(huì)產(chǎn)生變形和伸長(zhǎng),稱為正極板柵增長(zhǎng),導(dǎo)致板柵筋條斷裂,容量將完全喪失;

??②負(fù)極板極耳和連接條(匯流條)腐蝕負(fù)極板極耳和連接條(匯流條)表面會(huì)因?yàn)檠鯕庠倩戏磻?yīng)和電解液中的硫酸鹽雜質(zhì)引起化學(xué)腐蝕。同時(shí)在高電流密度下放電時(shí),負(fù)極很容易發(fā)生鈍化,使得電極表面變成孔隙小的致密層;

??③失水干涸失水的原因有:

???過(guò)充電產(chǎn)生的氣體析出;

???從電池殼體中滲出水;

???板柵腐蝕消耗水;

???自放電損失水。

??其中過(guò)充電造成的氣體析出是實(shí)際使用中電池失水干涸,造成電池容量下降的zui主要原因。

??④熱失控

??若閥控鉛酸蓄電池長(zhǎng)時(shí)間處于環(huán)境溫度過(guò)高或充電設(shè)備電壓失控的狀況下,會(huì)造成電池內(nèi)部溫度過(guò)高,此時(shí)電池內(nèi)阻下降,充電電流又會(huì)進(jìn)一步升高,內(nèi)阻進(jìn)一步降低,如此反復(fù)形成惡性循環(huán)。

??熱失控會(huì)使電池殼體嚴(yán)重變形、漲裂。為杜絕熱失控的發(fā)生,要采用相應(yīng)的措施:

???充電設(shè)備應(yīng)有溫度補(bǔ)償功能或限流功能;

???嚴(yán)格控制安全閥質(zhì)量,以使電池內(nèi)部氣體正常排出;

???蓄電池要設(shè)置在通風(fēng)良好的位置,并控制電池溫度。

??⑤負(fù)極硫酸鹽化

??當(dāng)蓄電池經(jīng)常處于放電后擱置造成的充電不足或過(guò)放電時(shí),負(fù)極就會(huì)逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,用常規(guī)方法充電很難使它轉(zhuǎn)化為活性物質(zhì),從而減少了電池容量,甚至成為蓄電池壽命終止的原因,這種現(xiàn)象稱為“不可逆硫酸鹽化”。

??4 電池容量計(jì)算方法

??(1)恒功率法(查表法)

??恒功率法(查表法)是UPS蓄電池容量計(jì)算的zui常用方法。

??蓄電池恒功率數(shù)據(jù)都來(lái)自于新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù),恒功率法(查表法)并沒有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化,故該方法適用于UPS蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定,且UPS負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行時(shí)選用。

??①計(jì)算公式

??恒功率法是能量守恒定律的體現(xiàn),蓄電池提供的功率等于或大于負(fù)荷消耗的功率,即

??P負(fù)荷≤P電池 (1)

??式中,P電池--電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù);

??P 負(fù)荷--電池組提供的總功率,主要是負(fù)荷消耗的功率。

??當(dāng)以UPS為負(fù)荷時(shí),P負(fù)荷可表示為

??(2)

??式中,P(VA)--UPS標(biāo)稱容量(VA);

??PF--UPS功率因數(shù);

??η--逆變器轉(zhuǎn)換效率。

??每個(gè)電池單體需要提供的功率為

??(3)

??式中,Pnc--每個(gè)單體需要提供的功率;

??n--機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量;

??N—每節(jié)電池的單體電池?cái)?shù)。如12V電池是由6個(gè)2V單體電池組成的,則N=6;

??②計(jì)算實(shí)例

??100kVA UPS,后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。

??首先確認(rèn)參數(shù)要求:

???恒功率數(shù)據(jù)表(25℃,電池單體終止電壓Umin=1.70V);

???UPS的逆變效率η;

???UPS單組電池只數(shù)n。

??查恒功率放電數(shù)據(jù)表(表4),可得到如下的配置方案:

??由式(2)和式(3)可得

??選用12NP100型蓄電池,查表(4),在Umin=1.70V,放電時(shí)間30min,單格恒功率為198W。

??將P(VA)=100kVA=100×103VA、PF=0.8、N=6、n=36、η=0.95代入式(4)

??得Pnc=390(W)

??兩組12NP-100蓄電池(每組36只)恒功率198×2=396>390(W),滿足UPS運(yùn)行30min的后備時(shí)間,或者選擇一組12NP-200蓄電池(每組36只)。

??(2)估算法

??該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn)。根據(jù)已經(jīng)確定的UPS品牌及型號(hào),可知蓄電池組zui低電壓Umin。

??①計(jì)算公式

??式中，

??C10—蓄電池10小時(shí)率容量;

??KCh—容量換算系數(shù)(1/h),根據(jù)蓄電池不同、放電時(shí)率不同,在放電終止電壓下,電池的容量換算系數(shù)。

??在UPS系統(tǒng)中,多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的,而電池組的功率隨著放電時(shí)間逐漸降低,根據(jù)P=UI可知,為提供恒定的負(fù)荷容量,電池組放電電流將逐漸增大。為了計(jì)算方便,我們選擇蓄電池組的zui大工作電流為我們的計(jì)算數(shù)據(jù)。

??具體計(jì)算如下:

??式中,Imax--電池組提供zui大電流;

??Umin--電池組zui低工作電壓值。

??從估算法的計(jì)算公式可以看出,由于采用了電池組zui低工作電壓值Umin,所以會(huì)導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的情況。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。

??按目前的使用經(jīng)驗(yàn),可以在計(jì)算出C10值的基礎(chǔ)上再乘以0.75的校正系數(shù);

??②計(jì)算實(shí)例

??100kVA的UPS,后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。

??根據(jù)公式計(jì)算如下:

??將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式(7)得

??由式(6)可得C10=Imax/KCh=229÷0.9=255(Ah)

??根據(jù)經(jīng)驗(yàn)還要乘以0.75的系數(shù)校正,結(jié)果C10=191(Ah),可選擇12NP-100電池2組或者1組12NP-200電池。

??(3)電源法

??該方法是在所介紹的UPS后備蓄電池容量計(jì)算方法中*標(biāo)準(zhǔn)(通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計(jì)規(guī)范YD/T5040-2005)支持的方法。該方法比估算法更考慮UPS電池在整個(gè)服役期間的電池狀態(tài),在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化較大時(shí),更能準(zhǔn)確計(jì)算出電池的容量。

??①具體計(jì)算

??上面兩式中,I—電池組電流(A);

??Q—電池組容量(Ah);

??PF—功率因數(shù),取值0.8;

??K—電池保險(xiǎn)系數(shù),取值1.25;

??T—電池放電時(shí)間(h);

??H—電池放電系數(shù)(見表5);

??U—蓄電池放電時(shí)的輸出電壓(V)(單體電池電壓為1.85V);

??A—電池溫度系數(shù)(1/℃),當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí),取0.006,當(dāng)1≤放電率<10時(shí),取0.008,當(dāng)放電率<1時(shí),取0.01;

??T—電池所在地zui低環(huán)境溫度值,所在地有采暖設(shè)備時(shí),按15℃考慮。無(wú)采暖設(shè)備時(shí),按5℃考慮;

??η—逆變器轉(zhuǎn)換效率。

??此方法比較地考慮環(huán)境因素以及蓄電池容量衰減,UPS滿荷使用機(jī)率較大,以及重要使用場(chǎng)合選用此方法計(jì)算配置電池容量。

??②計(jì)算實(shí)例

??100kVA的UPS,后備時(shí)間30min,計(jì)算電池配置。

??將P(VA)=100×103、PF=0.8、η=0.95、U=1.85、N=36、n=6一并代入式(8)得I=211(A)

??將蓄電池終止電壓=1.75V,根據(jù)表5查得在放電時(shí)間為30min(0.5h)時(shí),電池放電容量系數(shù)H=0.40以及I=211、K=1.25、T=0.5h、η=0.95、t=25℃代入式(9)得Q≥347(Ah)

??結(jié)果需要2組12NP-200電池,每組36只。

??5 UPS與蓄電池的連接與物理保護(hù)

??(1)蓄電池內(nèi)部連接線(連接板)

??①連接線(連接板)截面積,要根據(jù)電池組zui大放電電流進(jìn)行配置。如4(1)節(jié)中的例子,100kVAUPS,后備時(shí)間15min,采用恒功率計(jì)算方法配置蓄電池時(shí),通過(guò)計(jì)算可知,蓄電池的zui大電流為230A,連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;

??②多組電池并聯(lián)時(shí)要考慮單組電池供電的極端情況。如100kVAUPS,后備時(shí)間15min,如果采用一組配置,連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;若采用兩組配置,則每組的連接線(連接板)的截面積要滿足安全通過(guò)230A的電流;若采用三組配置,考慮到其中一組電池需要檢修退出系統(tǒng)時(shí),其余兩組的連接線(連接板)的截面積總和要滿足安全通過(guò)230A的電流。

??(2)蓄電池內(nèi)部連接的物理保護(hù)

??①連接線(連接板)應(yīng)用絕緣護(hù)套和防銹鍍層,絕緣護(hù)套采用V0級(jí)阻燃材料,防銹鍍層可以采用鍍鋅等防銹處理方法;

??②連接線(連接板)要求采用紫銅材料,紫銅材料的純度不低于99.90%。

??6 蓄電池的安裝環(huán)境要求

??(1)蓄電池布局要求

??蓄電池組的布置應(yīng)符合下列要求:

??立放蓄電池組之間的走道凈寬不應(yīng)小于單體電池寬度的1.5倍,zui小不應(yīng)小于0.8m;立放雙層布置的蓄電池組,其上下兩層之間的凈空間距離為單體電池高度的1.2～1.5倍;

??立放雙列布置的蓄電池組,一組電池的兩列之間凈寬應(yīng)滿足電池抗震架的結(jié)構(gòu)要求;

??立放蓄電池組側(cè)面與墻之間的次要走道凈寬不應(yīng)小于0.8m;如為主要走道時(shí),其凈寬不宜小于電池寬度的1.5倍,zui小不應(yīng)小于1m;立放單層雙列布置的蓄電池組可沿墻設(shè)置,其側(cè)面與墻之間的凈寬一般為0.1m;

??立放蓄電池組一端靠墻設(shè)置時(shí),列端電池與墻之間的凈寬一般不小于0.2m;

??立放蓄電池組一端靠近機(jī)房出入口時(shí),應(yīng)留有主要走道,其凈寬一般為1.2～1.5m,zui小不應(yīng)小于1m;

??臥放閥控式蓄電池組的側(cè)面之間的凈寬不應(yīng)小于0.2m;

??臥放閥控式蓄電池組的正面與墻之間,或正面與側(cè)面或背面之間的走道凈寬不應(yīng)小于電池總高度的1.5倍,zui小不應(yīng)小于1.2m;

??臥放閥控式蓄電池組的正面與墻之間的走道凈寬不應(yīng)小于電池總高度的1.5倍,zui小不應(yīng)小于1m;

??臥放閥控式蓄電池組可靠墻設(shè)置。其背面與墻之間的凈寬一般為0.1m,蓄電池組的側(cè)面與墻之間的凈寬不應(yīng)小于0.2m。

??(2)安裝場(chǎng)地要求

??①蓄電池安裝地點(diǎn)應(yīng)遠(yuǎn)離熱源及可能產(chǎn)生火花的地方;

??②電池組安裝距墻壁及其它設(shè)備的安全距離應(yīng)遵照本章第(1)節(jié)的要求;

??③蓄電池應(yīng)安裝在通風(fēng)良好陰涼的房間內(nèi),避免陽(yáng)光直射;

??④盡量避免安裝在空調(diào)出風(fēng)口旁的位置;

??⑤電池室應(yīng)做通風(fēng)設(shè)計(jì),防止電池使用不當(dāng)造成的易爆氣體聚集;

??⑥蓄電池安裝地點(diǎn)不能有劇烈的震動(dòng)源或碰撞沖擊源。

??(3)蓄電池發(fā)熱量計(jì)算

??蓄電池在充、放電過(guò)程中,恒溫是比較困難的,因?yàn)殂U酸蓄電池在充電和放電時(shí)都伴隨著熱效應(yīng),一是產(chǎn)生焦耳熱,另外是根據(jù)Gibbs-Helmholz方程式有吸熱或放熱,為克服兩極極化和電池內(nèi)阻而損失的電壓降將全部轉(zhuǎn)化為熱量。

??充電過(guò)程中蓄電池的內(nèi)部的狀態(tài)一直處于變化中,所以發(fā)熱量的計(jì)算非常復(fù)雜。行業(yè)內(nèi)各個(gè)電池廠家的共同研究測(cè)試,zui終將蓄電池的發(fā)熱量計(jì)算公式簡(jiǎn)化如下:

??Q=I×U×N (10)

??其中,

??Q—蓄電池發(fā)熱功率,單位:W;

??I—充電電流,單位:A;

??U—充電電壓,單位:V;

??N—蓄電池?cái)?shù)量。

??蓄電池在浮充狀態(tài)下,發(fā)熱量很小,可以忽略不計(jì)。在放電狀態(tài)下,由于是將蓄電池內(nèi)的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,這一過(guò)程是吸熱過(guò)程,所以此時(shí)是不發(fā)熱的(吸收的熱量很小,可以忽略)。蓄電池的均充狀態(tài)又可以細(xì)分為兩部分:在均充的初期,由于此時(shí)充入的電能絕大部分都轉(zhuǎn)化為化學(xué)能在蓄電池中儲(chǔ)存起來(lái),所以此時(shí)的發(fā)熱量也很小,可以忽略;在均充的后期,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的效率大大降低,此時(shí)會(huì)有較大的發(fā)熱量。

??以2V500Ah的蓄電池為例,在均充的后期,一組蓄電池(384V)由192單體組成,均充電壓為2.35V,電流為2A,其發(fā)熱量為Q=I×U×N=2×2.35×192=902.4(W)

??(4)排氫氣及排酸氣量計(jì)算

??蓄電池在工作過(guò)程中,會(huì)有少量氫氣和酸氣(主要是SO2氣體)排出。氣體的排出量和環(huán)境溫度有關(guān),溫度越高排出量就越大。蓄電池的排氫和排酸氣的量,影響條件復(fù)雜,至今沒有一個(gè)準(zhǔn)確地計(jì)算方法。

??目前的測(cè)試是依據(jù)IEC60896-2004的試驗(yàn)方法,在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)量。測(cè)試結(jié)果為2mL/100Ah/h。

??7 UPS電池開關(guān)的設(shè)計(jì)與選型

??UPS的電池開關(guān)需要依據(jù)UPS的電氣參數(shù)及電池配置來(lái)選擇,電池開關(guān)應(yīng)選擇直流斷路器。不同品牌不同型號(hào)的UPS,其電池的配置節(jié)數(shù)通常是不一樣的,所以需要依據(jù)具體的UPS參數(shù)來(lái)進(jìn)行電池開關(guān)放電電流的計(jì)算,放電電流的通用計(jì)算公式為

??上式中的1.75為假定的單體電池放電保護(hù)電壓。這一計(jì)算出來(lái)的I電池值是所有電池組的總放電電流。

??但是,數(shù)據(jù)中心UPS系統(tǒng)通常都配置有至少兩組以上的電池組并聯(lián)為UPS供電,zui為常見的是配置三組蓄電池。此時(shí),每一分組電池開關(guān)實(shí)際并不需要配置這么大,可以依據(jù)一組電池退出檢修時(shí),恰逢市電中斷,余下的兩組電池需要承擔(dān)額定負(fù)載來(lái)選擇電池開關(guān),因此可依據(jù)每一組電池開關(guān)的zui大放電電流為I電池/2來(lái)選擇分組電池開關(guān)的容量,如總開關(guān)是1000A,則分開關(guān)可選擇500A。

??除了每組電池開關(guān)以外,為了操作方便,通常數(shù)據(jù)中心UPS的蓄電池系統(tǒng)都需要配置一個(gè)總開關(guān),這一開關(guān)的容量選擇可以依據(jù)I電池來(lái)選擇電池的總開關(guān)。由于1000A以下的直流開關(guān)一般都采用熱磁脫扣原理來(lái)實(shí)現(xiàn)短路保護(hù),所以如果總開關(guān)再選用斷路器來(lái)保護(hù),很難保證總開關(guān)與分組開關(guān)之間的保護(hù)選擇性,而且由于分組開關(guān)已經(jīng)選用了直流斷路器,總開關(guān)選擇斷路器的短路保護(hù)功能基本沒有意義。所以建議,UPS的總電池開關(guān)選用具有自動(dòng)跳閘功能的負(fù)荷開關(guān)來(lái)代替,不僅經(jīng)濟(jì),也具有更可靠的短路保護(hù)選擇性。

??為了保持UPS應(yīng)急狀態(tài)情況下能斷開電池總開關(guān)和在直流母線電壓沒有建立時(shí)禁止電池合閘,這一總開關(guān)需要配置脫扣線圈附件,常用的脫扣電壓可選的為AC/DC24/48/110V,根據(jù)具體選擇UPS的要求來(lái)定;同時(shí)應(yīng)配置輔助觸點(diǎn)信號(hào),以便UPS能監(jiān)控電池總開關(guān)的狀態(tài)。

??為了檢修電池方便與操作維護(hù)安全,這一電池開關(guān)應(yīng)獨(dú)立成柜,并安裝在電池架或柜的一側(cè)