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根据国际标准和我国行业标准,介绍UPS铅酸蓄电池容量计算和选择方法。详细解读我国传统的安时(Ah)容量法和国际流行的恒功率法(恒电流法)计算公式。阐述主要的设计考虑,并给出设计实例。这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定。
UPS是用于数据通信系统等关键负载的不间断电源系统。正常情况下,UPS以市电为输入能源,一般经整流-逆变两次变换和调节,为关键负载提供稳定可靠高质量的交流电源;市电停时,UPS由蓄电池取得输入能源,经逆变器将直流电变换为稳定可靠高质量的交流电,不间断地供给关键负载。因此,UPS有两个重要功能:在市电正常时,UPS可以改善市电质量,滤除市电的各种*;市电停电时,UPS通过蓄电池-逆变器产生高质量的交流电,可以不间断地为关键负载供电。蓄电池是确保UPS不间断供电的关键设备。
正确计算和选择蓄电池容量是至关重要的。
如果圣阳蓄电池选择不当,蓄电池供电时间将不能满足工程要求,甚至会造成停电。必须指出,目**些UPS工程中蓄电池的选择不尽合理,往往忽略了一些重要的设计考虑。甚至有些UPS厂家配置的蓄电池的容量也不符合标准。因此,深入了解和掌握确定蓄电池容量的正确方法,确保工程质量,对于UPS工程设计和管理人员是非常必要的。
当前应用较多的UPS蓄电池是铅酸蓄电池,包括阀控铅酸(VRLA)蓄电池和排气铅酸(VLA)蓄电池。本文根据国际标准和我国通信行业标准,介绍UPS铅酸蓄电池的容量确定方法。详解我国传统的安时(Ah)容量法和国际**行的恒功率法(恒电流法)的计算公式,讨论必要的设计考虑,并给出设计实例。供正规工程中蓄电池容量确定和核对蓄电池配置容量时参考。这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定。
1 安时(Ah)容量法
蓄电池容量的传统计算方法是以负载电流和放电时间的乘积(Ah容量)为基础,并考虑安全系数(老化系数)、放电容量系数、放电温度系数,计算出需要的10h率安时(Ah)容量。据此按照10h率容量选择蓄电池。
1.1 基本计算公式
根据YD/T5040-2005《通信电源设备安装工程设计规范》,蓄电池组容量按下式计算
(1)
式中, Q ——蓄电池容量(Ah);
K ——安全系数;
I ——负载电流(A);
T ——放电小时数(h);
t ——蓄电池较低环境温度(℃);
η ——放电容量系数;
α ——蓄电池放电温度系数。
1.2 公式解读和设计考虑
1.2.1 安全系数(老化系数) K
当铅酸蓄电池的可用容量下降到额定容量的80%时,即为寿命终止。因此,当铅酸蓄电池的实际容量下降到其额定容量的80%时,就应更换。为保证蓄电池在整个寿命期内均能满足计算负载的要求,蓄电池的计算容量至少应增加25%的富裕量,使蓄电池在寿命终止时仍有足够的容量供给负载。蓄电池的额定容量一般应至少为寿命终止时剩余容量(亦即负载容量)的125%。安全系数 K 是考虑这种情况的系数( K 取值1.25)。
“中国现在已经是成熟的经济体，成熟经济体的较大特点，就是市场有涨有跌，对中国所有的企业，不管是外资还是内资，面临的一个挑战就是，如果中国经济不再有10%以上的增长率、在中国市场上不再有10%以上的增长率，我们应该怎么办。”松下电源**执行副总裁、中国区总裁朱海12月13日在2016（*十四届）中国企业竞争力年会上表示，松下蓄电池过去三五年在中国市场做得非常好，所有的经济指标都远远**出投资人的希望，稳稳占据了市场占有率。”
松下电源凭什么做到这一点？朱海表示，首先是“我们预测到新经济、新环境的变化，我们是以成熟经济体的思维去面对中国市场，不再想着这是一个每一年可以有10%以上增长率的市场，这个市场的规模和热点都在发生变化，我们要很好地面对这些变化。”
其次，降低企业运营成本。朱海介绍，“过去五年，除去采购成本变化的因素，通过智能制造，我们每年可以降低成本四个百分点。”特别是在行业利润率普遍降低的大背景下，这对大企业来说，也是一个非常可观的数字。
另外，松下电源还启动了一个“较大的区域化的再平衡战略，就是走向西部，为我们未来五年、十年的发展打下坚实的基础。”松下电池这样做，显然是在中国这个成熟经济体、处于变化中的市场上，寻找新的增长点。
朱海所谓“区域化的再平衡战略”，就是指松下在中国实施的“西进战略”。松下电气认为，中国正处于迅速的工业化、信息化、智能化的进程中，全国的城市化非常迅速，但相比较而言，东部的城市化进程明显更快，而西部内陆地区的城市化建设相对薄弱，中国在推进西部大开发的过程中，将为松下提供很好的业务发展契机。
与此同时，松下电源也在抢抓“中国制造2025”的机会窗口。这家公司诞生于工业1.0的“蒸汽时代”，崛起于工业2.0的“电气时代”，壮大于工业3.0的“信息化时代”，显然不会放过工业4.0在中国所带来的发展机遇。朱海认为，智能制造不仅成为中国制造业转型的重要方向，也成为中国企业为未来5~10年的发展打下良好基础的重要途径。
目前，山东松下电源股份有限公司的主营业务归为楼宇、电力、数据中心和工业制造四大领域，其中，工业制造领域的智能制造和精益生产是松下蓄电池在中国制造业升级中的主要发力方向。
UPS是用于数据通信系统等关键负载的不间断电源系统。正常情况下,UPS以市电为输入能源,一般经整流-逆变两次变换和调节,为关键负载提供稳定可靠高质量的交流电源;市电停时,松下UPS蓄电池取得输入能源,经逆变器将直流电变换为稳定可靠高质量的交流电,不间断地供给关键负载。因此,UPS有两个重要功能:在市电正常时,UPS可以改善市电质量,滤除市电的各种*;市电停电时,UPS通过蓄电池-逆变器产生高质量的交流电,可以不间断地为关键负载供电。蓄电池是确保UPS不间断供电的关键设备。
正确计算和选择蓄电池容量是至关重要的。
如果蓄电池选择不当,蓄电池供电时间将不能满足工程要求,甚至会造成停电。必须指出,目**些UPS工程中蓄电池的选择不尽合理,往往忽略了一些重要的设计考虑。甚至有些UPS厂家配置的蓄电池的容量也不符合标准。因此,深入了解和掌握确定蓄电池容量的正确方法,确保工程质量,对于UPS工程设计和管理人员是非常必要的。
当前应用较多的UPS蓄电池是铅酸蓄电池,包括阀控铅酸(VRLA)蓄电池和排气铅酸(VLA)蓄电池。本文根据国际标准和我国通信行业标准,介绍UPS铅酸蓄电池的容量确定方法。详解我国传统的安时(Ah)容量法和国际**行的恒功率法(恒电流法)的计算公式,讨论必要的设计考虑,并给出设计实例。供正规工程中蓄电池容量确定和核对蓄电池配置容量时参考。这些方法和设计考虑也适用于直流供电系统的蓄电池容量的确定。
松下蓄电池长期浮充 ,造成活性物质钝化,电解液固化;均充频繁,造成电解液干涸、较板栅格腐蚀;大电流放电或过放电,造成较板变形、硫化等原因, 导致电池容量降低甚至失效,给通信安全造成隐患VRLA电池中由于电解液比重更大而且浮冲流 ,因而电极腐蚀更为迅速,电极腐蚀也会消耗氧：气从而使松下蓄电池变干,这是VRLA电池特有的故障。
松下电池老化情况
当松下电池的实际容量下降到其本身额定容量的90%以下时,松下电池便进入衰退期。
当松下电池容量下降到原来的80%以下时,便进入急剧的衰退状态,这时松下电池已存在事故隐患。
当松下电池容量下降到原来的60%以下时,松下电池已达到报废状态。
以上就是老化的松下蓄电池出现的故障和原因,建议大家合理使用松下蓄电池,这样可以延长其使用寿命。
松下蓄电池连接线老化是普遍现象,好多电工认为电池是新的就没问题,其实不然连接线老化直接影响电阻和电流,从而电池的电阻增大,电流变小,电池内部产生的热量增多从而降低了松下蓄电池的使用寿命,在使用过程中会出现爆炸和自然等危险情况。
松下蓄电池变形不是突发的，往往是有一个过程的。松下蓄电池在充电到容量的 80% 左右进入高电压充电区，这时，在正极板上先析出氧气，氧气通过隔板中的孔，到达负极，在负极板上进行氧复活反应： 2Pb+O2=2PbO+ 热量 PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+ 热量 反应时产生热量，当充电容量达到 90% 时，氧气发生速度增大，负极开始产生氢气。大量气体的增加使蓄电池内压**过开阀压，安全阀打开，气体逸出，较终表现为失水。 2H2O=2H2↑+O2↑ 随着的松下蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，结果松下蓄电池出现如下情况： （ 1 ）氧气 “ 通道 ” 变得畅通，正极产生的氧气很容易通过 “ 通道 ” 到达负极。 （ 2 ）热容减小，在松下蓄电池中热容较大的是水，水损失后，松下蓄电池热容大大减小，产生的热量使松下蓄电池温度升高很快。 3 ）由于失水后松下蓄电池中**细玻璃纤维隔板发生收缩现象，使之与正负极板的附着力变差，内阻增大，充放电过程中发热量加大。经过上述过程，松下蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热，如散热量小于发热量，即出现温度上升现象。温度上升，使松下蓄电池析气过电位降低，析气量增大，正极大量的氧气通过 “在负极表面反应，发出大量的热量，使温度快速上升，形成恶性循环，即所谓的 “ 热失控 ” ，较终温度达到 80°以上，即发生变形。
错误的安装及维护会缩短松下蓄电池的使用寿命。所谓良好的维护措施，就是要给松下蓄电池提供良好的通风条件，温度尽可能控制在77华氏度左右，同时确保到达所有电池组中蓄电池的空气温度都在3华氏度左右，此外，还应该确保电池组中的一些蓄电池的老化速度不会比其它电池快太多。
这是为什么呢？将不同使用时间和内电阻大小不同的蓄电池混合使用会加速其老化过程。对松下蓄电池进行定期检查可以解决诸如注液电池连接松散及密封不良等多种问题，而这些问题会导致设备被腐蚀，甚至是酿成火灾。
此外，数据中心管理者们还应该随时关注蓄电池的放电状态。如果一台空电池在48小时内没有被充电，这台电池基本上会报废。对蓄电池过度放电会导致重复充电问题，而过度放电也会降低蓄电池的使用寿命。
松下蓄电池的容量与松下蓄电池内阻有较大的关系,内阻大小基本可以判断松下蓄电池的好坏，采用大榕树BMM3000内阻检测仪即可进行对松下蓄电池内阻检测。松下蓄电池内阻测试设备的种类很多，其主要区别的测试松下蓄电池的种类不一样，测试的松下蓄电池的容量和端电压不一样，一般都使用交流注入法进行测试。实际上松下蓄电池变坏的周期是以周为单位的，换句话说松下蓄电池的性能的突变是在14天内完成的，从这个特点来讲，我们应该每周做一次内阻检测，但对电力和通讯行业，这种强度是不能实现的，建议至少要每个季度测试一次，美国的维护规范也是这样要求的，较低的也要一年检测一次，对重要的系统，不容许发生任何断电的单位，建议使用大榕树BMM3000蓄电池在线检测系统。有的工程师同我辩论说，我们局这么多年没有执行规程，也没有出什么大事故，我告诉他，不是松下蓄电池一旦没有电，一定会发生火烧联营的大事故，或者烧主变，但这种状况持续下去一定会发生大事故。
松下蓄电池中正负极的电压时如何产生的
电流之所以能够在导线中流动,也是因为在电流中有着高电势能和低电势能之间的差别。这种差别叫电势差,也叫电压。换句话说，在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。通常用字母U代表电压,电压的单位是伏特（V）,简称伏,用符号V表示。高电压可以用千伏（kV）表示,低电压可以用毫伏（mV）表示,也可以用微伏(μv)表示。电压是产生电流的原因。
松下蓄电池的电压又称电动势,蓄电池内有正、负两个电极,电动势是两个电极的平衡电极电位之差,以松下蓄电池为例,E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In(αH2SO4/αH2O)。
其中：E—电动势
Ф+0—正极标准电极电位,其值为1.690
Ф-0—负极标准电极电位,其值为-0.356
R—通用气体常数,其值为8.314
T—温度,与电池所处温度有关
F—法拉*常数,其值为96500
αH2SO4—硫酸的活度,与硫酸浓度有关
αH2O—水的活度,与硫酸浓度有关
从上式中可看出,松下蓄电池的标准电动势为1.690-（-0.0.356）=2.046V,因此蓄电池的标称电压为2V。松下蓄电池的电动势还与温度及硫酸浓度有关。
蓄电池放电时,正极反应为:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
负极反应:Pb+SO42--2e-=PbSO4
总反应:PbO2+Pb+2H2SO4===2PbSO4+2H2O(向右反应是放电,向左反应是充电)
充电时,如果接反,"烧"的原理是,上面这个化学方程式中,"充电"反应不能按理论进行,倒置电池中的的材料不能循环利用,就"烧"坏了.
松下蓄电池中的正负极它们直接是对立得到,但有同时参加化学反应。放电时松下蓄电池与外电路的负荷接通,电子从负极板经过外电路的负荷流往正极板,使正极板的电位下降。
充电时,它是放电反应的逆过程。充电时松下蓄电池的正负两较接通直流电源,当电源电压**松下蓄电池的电动势E时,电流由松下蓄电池的正极流入,从松下蓄电池的负极流出,也就是电子由正极板经外电路流往负极板。
电池的负极放电前,电极表面带有负电荷,其附近溶液带有正电荷,两者处于平衡状态。放电时,立即有电子释放给外电路。电极表面负电荷减少,而金属溶解的氧化反应进行缓慢Me－e→Me＋,不能及时补充电极表面电子的减少,电极表面带电状态发生变化。
这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极,金属离子Me＋转入溶液,加速Me－e→Me＋反应进行。总有一个时刻,达到新的动态平衡。
但与放电前相比,电极表面所带负电荷数目减少了,与此对应的电极电势变正。也就是电化学较化电压变高,从而严重阻碍了正常的充电电流。同理,电池正极放电时,电极表面所带正电荷数目减少,电极电势变负。
松下蓄电池维护保养
发电机组中较重要的部件就是松下蓄电池，松下蓄电池的性能稳定才能保证整个发电机组的性能良好，那么如何保证松下蓄电池的性能稳定呢？这就需要做好松下蓄电池的维护保养工作了。
首先，松下蓄电池的连接要正确，防止出现短路情况
松下蓄电池应该摆放在靠近发电机组，这样电池的连接线就不会过长，同时还需要将电池放在便于保养的地方。电池在链接到发电机时，首先接正极，再接负极，当负载或停机时，应及时断开链接，防止电池出现正负极短路。
其次，做好电池的日常检查工作
要定期对电池进行检查，包括电池端的电压情况；电池中电解液的密度、温度、高度情况；注意电池链接先是否按照规格链接；检查电池记住是否有腐蚀情况；定期做放电测试等等，这些日常工作都是需要进行的。
较后，电池充电工作要格外注意
电池充电是基本工作，应当在通风良好、没有雨雪、火花、明火环境下充电；充电较好使用原装充电机充电；充电时，电线的链接要正确；使用合理的电流进行充电；电池充电时，当温度**45℃时，应当停止充电工作，做散热处理。
发电机组松下蓄电池保养工作非常重要，在日常使用中一定要注意了。
