UPS是一種含有儲(chǔ)能設(shè)備（常見的是蓄電池），以逆變器為首要組成部分的恒壓恒頻的不連續(xù)電源，它能夠解決現(xiàn)有電力的斷電、低電壓、高電壓、突波、雜訊等現(xiàn)象，使計(jì)算機(jī)體系運(yùn)轉(zhuǎn)愈加安全可靠?，F(xiàn)在現(xiàn)已被廣泛運(yùn)用計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通訊、醫(yī)療、工業(yè)操控等職業(yè)，并且正在迅速地走入家庭。
在數(shù)據(jù)中心中，溝通UPS體系是非常重要的要害基礎(chǔ)設(shè)施，為負(fù)載供應(yīng)不連續(xù)的供電，確保網(wǎng)絡(luò)的疏通和設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。其間，作為電能貯存的蓄電池必定是溝通UPS體系的重要組成部分。而因?yàn)樾铍姵刈陨硖匦砸约胺N種原因，現(xiàn)在人們對(duì)溝通UPS體系用蓄電池的知道或多或少存在著誤區(qū)，運(yùn)用不盡人意。實(shí)踐運(yùn)用中，有許多溝通UPS體系的事端或毛病是由蓄電池引起。因而，有必要加強(qiáng)對(duì)溝通UPS體系中蓄電池運(yùn)用的要求和蓄電池特性的了解，正確選配和運(yùn)用蓄電池，以確保其能夠充分地發(fā)揮應(yīng)有的效果。
1. 蓄電池在UPS供電體系中的效果和含義
蓄電池在溝通UPS體系中的首要效果是貯存電能。在市電正常供電時(shí)，蓄電池經(jīng)過溝通UPS體系的整流-充電電路貯存電能，一起對(duì)直流電路起到平滑濾波的效果，并在逆變器發(fā)作過載時(shí)，起到緩沖器的效果。一旦市電發(fā)作意外而瞬間動(dòng)搖乃至中止時(shí)，溝通UPS體系則是由蓄電池放電供應(yīng)逆變器電能，由逆變器將電池開釋出的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)檎覝贤?，以保持UPS的電源輸出。也就是說，溝通UPS體系在輸入反常狀況下，全賴蓄電池及時(shí)彌補(bǔ)電能量，以確保供電不中止。
它的效果首要應(yīng)包含兩方面：
在市電、油機(jī)供電發(fā)作動(dòng)搖、瞬斷乃至中止時(shí)，完成供電的連續(xù)性。在供電電源的無縫隙切換過程中，確保對(duì)設(shè)備的供電不呈現(xiàn)大于10ms以上的中止，確保設(shè)備不呈現(xiàn)掉電。
在市電、油機(jī)供電中止后，在有限的時(shí)刻內(nèi)作為后備動(dòng)力，確保負(fù)載在必定的時(shí)刻內(nèi)正常用電。它是給溝通UPS體系緊迫供電時(shí)的最終動(dòng)力確保，其所發(fā)揮的效果首要取決于蓄電池組的放電電流和容量。
因而，蓄電池組在溝通UPS體系中相當(dāng)于消防隊(duì)、救火車?！梆B(yǎng)兵千日，用兵一時(shí)”，往常不必乃至長時(shí)刻不必，但緊迫狀況下就只需徹底依托它。
其產(chǎn)品的質(zhì)量及運(yùn)轉(zhuǎn)和保護(hù)質(zhì)量將直接關(guān)系著信息通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電的安全性和可用性。
另一方面，受種種要素制約，現(xiàn)時(shí)閥控密封鉛酸蓄電池又是溝通UPS體系中最簡略呈現(xiàn)問題并且問題最不簡略提早發(fā)現(xiàn)的薄弱環(huán)節(jié)。
因而，有必要建立這樣一種理念：溝通UPS體系中蓄電池組的運(yùn)用（包含規(guī)劃、收購以及運(yùn)轉(zhuǎn)保護(hù)）時(shí)重視的要點(diǎn)，首先是它的可靠性和可用性，而不是省錢、節(jié)能減排或延伸運(yùn)用壽數(shù)！
2. 鉛酸蓄電池的規(guī)劃壽數(shù)和有用運(yùn)用年限
據(jù)材料記載，我國通訊部門運(yùn)用鉛酸蓄電池始于上世紀(jì)30年代，從最早的開口式鉛酸蓄電池到上世紀(jì)60年代的防酸式鉛酸蓄電池就有幾十年的進(jìn)程。進(jìn)入20世紀(jì)80年代起，閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）作為更新?lián)Q代產(chǎn)品，成為主流產(chǎn)品并一向運(yùn)用。而作為溝通UPS的儲(chǔ)能部件，至今閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）仍然是主打和首選。
閥控密封鉛酸蓄電池的運(yùn)用壽數(shù)首要分為循環(huán)壽數(shù)和浮充壽數(shù)兩種：
循環(huán)壽數(shù)是指蓄電池每充電、放電一次，叫做一次充放電循環(huán)，蓄電池在堅(jiān)持輸出必定的容量的狀況下，所能進(jìn)行的充放電循環(huán)次數(shù)，叫做蓄電池的循環(huán)壽數(shù);
浮充壽數(shù)是指蓄電池在規(guī)則的浮充電壓和環(huán)境溫度下，蓄電池可用壽數(shù)停止時(shí)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)長。壽數(shù)停止條件設(shè)定在低于10h率額定容量的80%.
從理論剖析，閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）的規(guī)劃壽數(shù)徹底能夠到達(dá)15～20年，在實(shí)踐運(yùn)用中都是以此作為根據(jù)。例如，在通訊職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T799-2002《通訊用閥控式密封鉛酸蓄電池》對(duì)蓄電池的壽數(shù)規(guī)則為：“2V系列的蓄電池的折合浮充壽數(shù)不低于8年。6V以上系列的蓄電池的折合浮充壽數(shù)不低于8年?！倍谛滦抻喌腨D/T799-2010中，是從檢測(cè)實(shí)驗(yàn)的視點(diǎn)對(duì)蓄電池的壽數(shù)進(jìn)一步進(jìn)行了細(xì)化和規(guī)范，如表1所示。
綜上所述，并結(jié)合實(shí)踐運(yùn)用的狀況剖析，現(xiàn)在標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中對(duì)蓄電池的壽數(shù)的規(guī)則是合適和可行的?，F(xiàn)在溝通UPS中運(yùn)用的閥控密封鉛酸蓄電池（VRLA）的運(yùn)用壽數(shù)之所以達(dá)不到要求，并不是技能原理和出產(chǎn)水平的問題。
3. 長延時(shí)蓄電池與高倍率蓄電池
在數(shù)據(jù)中心運(yùn)用的蓄電池按放電類別一般可分三類，即油機(jī)發(fā)電機(jī)組用的“瞬間大電流放電”和通訊電源體系用的“長延時(shí)、小電流放電”以及溝通UPS體系用的“高倍率放電”。
傳統(tǒng)通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的供電中，通訊電源體系的后備時(shí)刻根本上都是依照規(guī)劃負(fù)荷的數(shù)個(gè)小時(shí)進(jìn)行規(guī)劃和裝備的。例如10h、8h，至少也有3～5h.蓄電池組根本處于“長延時(shí)、小電流”充放電作業(yè)狀況，蓄電池的標(biāo)稱容量也是以10h放電率下的容量來標(biāo)定的，例如100Ah/12V、200Ah/6V、1000Ah/2V等，都是依照10h率的放電電流能夠開釋的電能量別離為100Ah、200Ah和1000Ah.
關(guān)于大功率的溝通UPS體系因?yàn)殡妷狠^高，多選用6V或12V的蓄電池。受蓄電池容量和并聯(lián)組數(shù)以及出資本錢等諸多方面的約束，其后備時(shí)刻最低乃至只需15min.也就是說，其蓄電池組的放電率現(xiàn)已遠(yuǎn)小于10h率，而蓄電池組實(shí)踐放電電流要遠(yuǎn)大于10h率放電電流。蓄電池的放電辦法現(xiàn)已轉(zhuǎn)變?yōu)榻橛趥鹘y(tǒng)的通訊用后備蓄電池“長延時(shí)、小電流”與發(fā)動(dòng)型蓄電池的“瞬間大電流放電”之間的“高倍率”放電辦法。從現(xiàn)在的閥控式密封鉛酸蓄電池的技能和工藝結(jié)構(gòu)來說，依照“長延時(shí)、小電流”規(guī)劃和出產(chǎn)的通訊用后備電池是不能徹底滿意這種運(yùn)用要求的。
因而，相同是12V或6V單體的鉛酸蓄電池，不同運(yùn)用場(chǎng)合的挑選是徹底不一樣的。運(yùn)用在傳統(tǒng)的通訊局站、*基站等場(chǎng)合，應(yīng)該持續(xù)選用傳統(tǒng)的“小電流、長延時(shí)”的通訊用鉛酸蓄電池;而用于數(shù)據(jù)中心溝通UPS體系的蓄電池組，則應(yīng)選用合適大電流放電的“高倍率”蓄電池組。兩者不該混淆和濫用。
4. 直流回路短路毛病的損害及蓄電池組近端裝置過流保護(hù)的必要性
在數(shù)據(jù)中心中的供電電源體系能夠分紅溝通和直流兩個(gè)回路。與溝通回路比較較，直流回路發(fā)作毛病時(shí)的影響會(huì)更大。
首要原因有以下幾方面：
（1）蓄電池組短路損害性比溝通電要大一般狀況下，電氣短路起火的首要辦法是堵截電源。關(guān)于溝通電源而言，因?yàn)殡娔茏陨隙碌貋碓从谑须婋娋W(wǎng)或柴油發(fā)電機(jī)組，當(dāng)發(fā)作電氣短路毛病時(shí)，總會(huì)有一級(jí)保護(hù)器材發(fā)生動(dòng)作，及時(shí)堵截短路的電氣電路。而當(dāng)蓄電池組位于電源供電體系的末端，電能是自下而上供應(yīng)的，只需越過了直流總配電屏的保護(hù)熔絲或蓄電池組的保護(hù)斷路器，則不會(huì)再有其他的保護(hù)。發(fā)作短路毛病時(shí)，往往無法有用地堵截短路的電氣電路。加上直流電流不像溝通正弦波，沒有過零點(diǎn)時(shí)的瞬間電動(dòng)勢(shì)為零，一旦發(fā)作電氣短路極易引起延伸。而發(fā)作短路后的阻抗僅取決于導(dǎo)線線阻和蓄電池組內(nèi)阻，短路電流根本近似為無窮大，因而，蓄電池組直流電氣短路的損害程度遠(yuǎn)大于溝通電氣短路。
（2）導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中止事端
通訊電源中的直流供電體系是確保通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備供電不中止的中心體系，后備蓄電池組是通訊網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)急供電動(dòng)力地點(diǎn)。關(guān)于直流供電體系中，蓄電池組是直接并聯(lián)在整流器輸出端的直流供電回路中，正是因?yàn)橛泻髠湫铍姵亟M的存在，市電停電或溝通側(cè)發(fā)作電氣短路中止并不會(huì)直接導(dǎo)致通訊網(wǎng)絡(luò)的供電中止。相同，關(guān)于溝通UPS體系，只需逆變器及后續(xù)電路正常作業(yè)，后備蓄電池組就能夠發(fā)揮效果?？墒?，若直流電源體系特別是蓄電池組發(fā)作電氣短路，必定形成直流電源體系的輸出電壓瞬間下跌，引起負(fù)載設(shè)備掉電，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)中止毛病，嚴(yán)峻影響信息通訊的疏通。
（3）引發(fā)機(jī)房火災(zāi)
發(fā)作蓄電池組電氣短路后，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)和堵截回路，則必定引起火災(zāi)。蓄電池組的質(zhì)量越好、電量越足，損害也越大。
因而，數(shù)據(jù)中心溝通UPS體系中直流回路特別是蓄電池組的過流保護(hù)尤為重要。特別要注意有必要在接近蓄電池組側(cè)裝備電池保護(hù)箱，其內(nèi)置開關(guān)應(yīng)為直流型（或交直流兩用型）斷路器或熔斷器，如多組蓄電池并聯(lián)運(yùn)用，宜設(shè)置總輸出開關(guān)，且對(duì)每組蓄電池別離設(shè)置開關(guān)進(jìn)行保護(hù)和操作。
5. 鉛酸蓄電池電氣短路毛病及漏液危險(xiǎn)剖析和檢測(cè)
在溝通UPS體系蓄電池組電氣短路的起因中，蓄電池漏液形成對(duì)電池架短路或絕緣度下降，形成正負(fù)極經(jīng)過電池架間接短路，一向是發(fā)作幾率較高、最為難以判別和發(fā)現(xiàn)，但結(jié)果卻非常嚴(yán)峻的疑問毛病。
現(xiàn)在關(guān)于這類毛病危險(xiǎn)的防范辦法或多或少都有一些不足：
蓄電池底部添加托盤——托盤可燃;
電池架添加電木板墊片——不能防止電解液的漫延;
電池架對(duì)電氣地絕緣——不易施行且不契合安全規(guī)范;
蓄電池室裝置甚早期煙霧告警體系——不及時(shí)。
現(xiàn)行在用的高于安全電壓的直流電源體系（例如電力操作電源、通訊用240V直流供電體系等）都要求選用直流回路對(duì)地懸浮作業(yè)辦法，并設(shè)置有絕緣督查（InsulaTIon Monitoring）功用體系。
所謂絕緣督查，是指在直流供電體系中，對(duì)直流輸出與地的絕緣功能進(jìn)行檢測(cè)，判別是否發(fā)作接地毛病或絕緣功能下降。當(dāng)發(fā)作接地毛病或絕緣功能劣化時(shí)宣布告警。
絕緣督查功用首要經(jīng)過檢測(cè)直流供電回路中的電壓和電流來完成對(duì)地絕緣電阻檢測(cè)的。其間，電壓檢測(cè)技能首要是由絕緣督查來實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)正、負(fù)直流母線的對(duì)地電壓，經(jīng)過對(duì)地電壓計(jì)算出正負(fù)母線對(duì)地絕緣電阻。當(dāng)絕緣電阻低于設(shè)定的報(bào)警值時(shí)，發(fā)送出告警信號(hào)。
從實(shí)質(zhì)上說，蓄電池組電氣短路也是一種正負(fù)極之間絕緣度下降的極點(diǎn)形式，而關(guān)于蓄電池漏液形成的電氣短路，必定是正負(fù)極之間或許其對(duì)電池架（接地）的絕緣度下降。
從絕緣督查的作業(yè)原理可知，只需蓄電池組是對(duì)地懸浮作業(yè)，即蓄電池組的正負(fù)極回路（包含充放電電路）均不接地。就能夠經(jīng)過平衡橋電阻來檢測(cè)是否存在蓄電池漏液或?qū)Φ亟^緣度下降的現(xiàn)象。因?yàn)檫@種檢測(cè)辦法的丈量對(duì)象是蓄電池組正負(fù)極對(duì)地的電壓，而不管在蓄電池組中任何一點(diǎn)發(fā)作接地毛病或絕緣度下降，都會(huì)引起正極對(duì)地電壓U1或負(fù)極對(duì)地電壓U2的改變，并能夠迅速地在絕緣督查體系中反映出來。因而，借助絕緣督查的檢測(cè)原理，是能夠完成對(duì)蓄電池組漏液的檢測(cè)的。
計(jì)算機(jī)已在各行各業(yè)得到廣泛運(yùn)用。作為直接關(guān)系到計(jì)算機(jī)軟硬件能否安全運(yùn)轉(zhuǎn)的一個(gè)重要要素——電源質(zhì)量的可靠性應(yīng)當(dāng)成為中小企業(yè)首要考慮的問題。伴隨著計(jì)算機(jī)的誕生而呈現(xiàn)的UPS(Uninterrupted Power Supply)現(xiàn)已被廣大計(jì)算機(jī)用戶所接受。UPS首要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系或其它電力電子設(shè)備供應(yīng)不連續(xù)的電力供應(yīng)?，F(xiàn)在，UPS正在被廣泛地運(yùn)用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通訊、醫(yī)療、工業(yè)操控等職業(yè)。
不少電氣工程人員在裝備電源時(shí)，往往比較重視不連續(xù)電源(UPS)主機(jī)的功能，忽視了對(duì)UPS配套蓄電池的挑選。不恰當(dāng)?shù)呐涮仔铍姵靥暨x往往會(huì)形成UPS后備時(shí)刻不足、電池不能放電等事端，嚴(yán)峻影響UPS的質(zhì)量。
2 UPS的作業(yè)原理及品種
2.1、UPS的作業(yè)原理
UPS電源一般是由常用電源和備用電源經(jīng)過轉(zhuǎn)換開關(guān)組合而成，它們之間由邏輯電路進(jìn)行操控，以確保在電網(wǎng)正常或停電狀況下，整個(gè)體系都能可靠地作業(yè)。當(dāng)市電正常時(shí)，UPS相當(dāng)于一臺(tái)溝通穩(wěn)壓電源，它將市電穩(wěn)壓后再供應(yīng)計(jì)算機(jī)，與此一起，它還向UPS內(nèi)蓄電池充電。當(dāng)市電俄然中止時(shí)，UPS馬上轉(zhuǎn)
為逆變作業(yè)狀況，小容量的UPS一般能持續(xù)供電5～20 min，所以能確保計(jì)算機(jī)體系的正常退出，使軟硬件不受損失。圖1為電源UPS原理圖。
圖1 UPS原理圖
2.2、UPS的品種
UPS的分類辦法多種多樣，按功率巨細(xì)能夠分為大中小三種功率容量；按輸出波形能夠分為方波、梯形波或許正弦波；按輸入輸出辦法能夠分為單相入單相出、三相入單相出或三相入三相出；按作業(yè)原理還能夠分為動(dòng)態(tài)UPS和靜態(tài)UPS兩大類。動(dòng)態(tài)不連續(xù)電源是依托慣性飛輪存儲(chǔ)的動(dòng)能來保持負(fù)載電能供應(yīng)的連續(xù)性的，這種不連續(xù)電源具有粗笨、噪聲大、功率低、切換時(shí)刻長等缺陷，已被靜態(tài)不連續(xù)電源所替代。靜態(tài)UPS以蓄電池組為儲(chǔ)能工具，市電正常時(shí)溝通市電經(jīng)整流后變?yōu)橹绷麟姴㈦娔艽鎯?chǔ)在蓄電池組中，當(dāng)市電中止時(shí)再由逆變器將蓄電池組中貯存的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)闇贤妬肀３窒蜇?fù)載供電。根據(jù)作業(yè)辦法的不同，靜態(tài)UPS又可分為后備式UPS、在線式UPS、在線互動(dòng)式UPS和Delta變換型UPS四品種型，下面別離加以介紹。
1.后備式UPS
后備式UPS首要由充電器、蓄電池、逆變器和變壓器抽頭調(diào)壓式穩(wěn)壓電源四部分組成。后備式UPS的作業(yè)原理如圖2所示。后備式UPS具有電路簡略、本錢低、可靠性高的長處，可是其輸出電壓安穩(wěn)精度差，市電掉電時(shí)負(fù)載供電有一段時(shí)刻的中止。別的受切換電流和動(dòng)作時(shí)刻的約束，輸出功率一般較小，一般后備式正弦波輸出UPS，容量在2kVA以下，后備式方波輸出UPS容量在lkvA以下。
圖2 后備式UPS原理圖
2.在線互動(dòng)式UPS
在線互動(dòng)式UPS，與在線式UPS比較，它省去了整流器和充電器，而由一個(gè)身兼二職的逆變器/充電器模塊配以蓄電池組構(gòu)成，其原理框圖如圖3所示。
圖3 在線互動(dòng)式UPS原理圖
在線互動(dòng)式UPS具有用率高(可達(dá)98%以上)、結(jié)構(gòu)簡略、本錢低、可靠性高的長處，可是它大部分時(shí)刻由市電直接給負(fù)載供電，輸出電壓質(zhì)量差，市電掉電時(shí)溝通旁路開關(guān)存在斷開時(shí)刻，導(dǎo)致UPS輸出存在必定時(shí)刻的電能中止。
3.Delta變換型UPS
Delta變換型UPS又稱串并聯(lián)UPS，它首要由低通濾波器、Delta變換器和主變換器構(gòu)成，其原理框圖如圖4所示。
圖4 Delta變換型UPS原理圖
Delta變換型UPS的長處是：①、負(fù)載電壓由主變換器的輸出電壓決定，輸出電能質(zhì)量好。②、主變換器和Delta變換器只對(duì)輸出電壓的差值進(jìn)行調(diào)整和補(bǔ)償，它們承當(dāng)?shù)淖畲蠊β蕛H為輸出功率的20%(相當(dāng)于輸入市電電壓的改變規(guī)模)，所以整機(jī)功率高，功率余量大，體系抗過載才能強(qiáng)。③、輸入功率因數(shù)高，可達(dá)99%，輸入諧波電流小?？墒荄elta變換型UPS主電路和操控電路相對(duì)雜亂，可靠性差。
4.在線式UPS
在線式UPS又稱串聯(lián)調(diào)整式UPS，現(xiàn)在絕大多數(shù)大中型UPS都是在線式的。在線式UPS一般由整流器、充電器、蓄電池組和逆變器等部分組成，其原理框圖如圖5所示。
![在線式UPS原理圖]()
圖5 在線式UPS原理圖
在線式UPS的特點(diǎn)是：①、不管市電正常與否，負(fù)載都由逆變器供電，所以當(dāng)市電發(fā)作毛病的瞬間，UPS的輸出電壓不會(huì)發(fā)生任何連續(xù)。②、因?yàn)閁PS逆變器選用高頻SPWM調(diào)制和輸出波形的反饋操控，能夠向負(fù)載供應(yīng)電壓安穩(wěn)度高、波形畸變小、頻率安穩(wěn)以及動(dòng)態(tài)呼應(yīng)速度快的高質(zhì)量的電能。③、悉數(shù)負(fù)載功率都由逆變器供應(yīng)，輸出才能受約束。④、整流器和逆變器都承當(dāng)悉數(shù)負(fù)載功率，整機(jī)功率比較低。
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