通信用蓄電池是為了提高通信電源系統(tǒng)的可靠性,在市電供電一旦斷供時,由蓄電池向負載立即供電,確保通信設備的正常運行。為此,在直流供電系統(tǒng)中或交流UPS供電系統(tǒng)中,都配備有蓄電池(組),蓄電池(組)的容量配置必須要保證運行的通信設備正常工作,當然,蓄電池(組)的容量配置與許多因素有關。
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一、蓄電池組只數(shù)的計算
1、計算分析
在直流供電系統(tǒng)中,每組蓄電池組是由若干個單體電池串聯(lián)組成的,串聯(lián)只數(shù)由通信設備的輸入電壓允許變化范圍決定。放電時一組電池中的單體電池串聯(lián)只數(shù),應至少能保證在放電終了時電池組的端電壓在通信設備受電端子處不低于通信設備輸入電壓允許變化范圍的下限值(即通信設備最低工作電壓),放電時電池組串聯(lián)只數(shù)按下式(1-1-1)計算。式中,N放是放電時電池只數(shù),一般進位取整數(shù);U最小是通信設備允許最低工作電壓(V);ΔU最大是設計時計取的直流放電回路最大壓降(V);U放終是單個電池放電終止電壓(V)。
N放=(U最小+ΔU最大)/U放終 (式1-1-1)
根據(jù)我國通信行業(yè)標準GB 51194《通信電源設備安裝工程設計規(guī)范》的有關規(guī)定,直流供電系統(tǒng)放電回路全程壓降不應大于下表1-1的規(guī)定。在實際工程設計中,ΔU最大的取值除滿足上表規(guī)定的電壓降外,還應根據(jù)通信設備最低工作電壓和單體電池的放電終止電壓綜合取定。通信設備最低工作電壓越高,ΔU最大的取值應越小。單體電池放電終止電壓越低,ΔU最大的取值也越小,這樣才能更好滿足通信設備最低工作電壓要求。當然ΔU最大的取值也不應太小,ΔU最大越小,直流放電回路所需導線截面積越大,不僅浪費有色金屬,導線敷設安裝也不方便。
表1-1:各種直流供電系統(tǒng)放電回路全程壓降值的要求
蓄電池充電時,需要提高電池組的浮充電壓至均衡充電電壓值,以確保放電后的電池組具有充足電能。根據(jù)式(1-1-1)計算出的一組電池中的單體電池的串聯(lián)只數(shù),應能保證充電時電池組的端電壓,在通信設備受電端子處不高于通信設備輸入電壓允許變化范圍的上限值(即通信設備最高工作電壓),因此,電池組串聯(lián)只數(shù)應根據(jù)下式(1-1-2)驗算。式中,U均充是蓄電池均衡充電單體電壓值,一般取2.30~2.35V(25℃);U最大是通信設備允許最高工作電壓(V)。
N放×U均充-ΔU最大<U最大 (式1-1-1)
2、工程中實際取值
目前48V通信設備的輸入允許電壓變化范圍一般為40~57V,蓄電池組串聯(lián)電池數(shù)通常用2 V單體電池每組24只。
對于高壓(240V、288V和336V)直流電源系統(tǒng),依據(jù)GB 51215《通信高壓直流電源設備工程設計規(guī)范》的有關規(guī)定,蓄電池單體電壓可選2V、6V和12V,蓄電池組中的單體電池只數(shù)應符合下表1-2的規(guī)定。
表1-2:高壓直流電源系統(tǒng)蓄電池單體數(shù)量
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二、低壓直流電源系統(tǒng)中蓄電池組容量的配置與計算
蓄電池額定容量是以10小時率容量C10標示的,蓄電池殼體上標示的容量通常就是10小時率容量。依據(jù)GB 51194的規(guī)定,對于直流電源系統(tǒng)中蓄電池組容量的配置與計算給出了如下規(guī)定:
1、配置要求
低壓直流供電系統(tǒng)中通常是指-48V供電系統(tǒng),其容量應按近期負荷配置,依據(jù)蓄電池的壽命,適當考慮遠期發(fā)展。直流供電系統(tǒng)中蓄電池一般設置兩組,UPS的蓄電池組每臺一般設一組。當容量不足時可并聯(lián),蓄電池最多并聯(lián)的組數(shù)不要超過4組。不同廠家、不同容量、不同型號的蓄電池不應并聯(lián)使用;不同時期的蓄電池不宜并聯(lián)使用。
2、容量計算要求
蓄電池容量大小取決于通信設備的負荷電流及需要的蓄電池組的保證放電時間。鉛酸蓄電池的總?cè)萘繎聪率?/span>2-2計算,表中各符號的含義及取值詳見下表2-2-1。其中,各類通信局(站)蓄電池組總放電時數(shù)T應按下表2-2-2的規(guī)定配置;鉛酸蓄電池放電容量系數(shù)η應符合下表2-2-3的規(guī)定。
Q ≥ (KIT) / {η [1+α (t-25)]} (式2-2)
表2-2-1:鉛酸蓄電池總?cè)萘坑嬎闶街懈鞣柕暮x及取值
表2-2-2:各類通信局(站)蓄電池組總放電時數(shù)T的規(guī)定
表2-2-3:鉛酸蓄電池放電容量系數(shù)(η)表
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三、高壓直流電源系統(tǒng)中蓄電池組容量的計算配置
依據(jù)GB 51215的規(guī)定,高壓直流電源系統(tǒng)的配置要求與低壓直流電源系統(tǒng)基本相同;其蓄電池容量的計算也同式2-2,式中符號的含義與表2-2-1相同,但某些符號的取值要求有些不同,具體詳見下表3-1中。其中,蓄電池組總放電時長應根據(jù)市電類別、配電系統(tǒng)情況和維護要求等因素確定,蓄電池組總放電時長應符合下表3-2的要求;鉛酸蓄電池放電容量系數(shù)η應符合下表3-3的規(guī)定。
表3-1:鉛酸蓄電池總?cè)萘坑嬎闶街懈鞣柕暮x及取值(高壓直流)
表3-2:蓄電池組總放電時長T的規(guī)定(高壓直流)
表3-3:鉛酸蓄電池放電容量系數(shù)(η)表(高壓直流)
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四、UPS系統(tǒng)中蓄電池容量的配置
UPS按其備用時間,有標機和長延時機之分。“備用時間”的定義是:從交流輸入電源中斷切換到電池供電時起,在額定輸出負載情況下,不間斷電源保持向信息技術設備連續(xù)供電的時間。
標機的蓄電池置于機內(nèi),其電池容量較小,充電器能提供的充電電流也較小,備用時間短,在市電停電后UPS維持供電的時間約為5分鐘至10余分鐘,不同機型有別。標機一般不能外加蓄電池。長延時機通常蓄電池組(一般采用閥控式密封鉛酸蓄電池)置于機外,機內(nèi)的充電器可以為蓄電池組提供較大的充電電流,蓄電池組的額定電壓由UPS廠家確定,備用時間較長,例如30分鐘至幾小時,備用時間的長短取決于蓄電池的容量。
UPS所需蓄電池總?cè)萘吭?/span>GB 51194中規(guī)定,應按UPS的容量采用下式4估算出蓄電池的計算放電電流I,再根據(jù)式2-2算出蓄電池的容量。式4中各符號的含義及取值詳見下表4。
I = 1000×S×cosΦ/μU (式4)
表4:式4中各符號的含義及取值
UPS的備用時間應適當選擇,并非越長越好。備用時間長,則需蓄電池額定容量大,除了考慮投資等因素外,還要考查UPS中是否有足夠大容量的充電器來滿足對蓄電池充電的要求。蓄電池放電后,充電器應以恒壓限流方式對蓄電池組充電,在24小時內(nèi)將電量充足。如果UPS的充電器不能提供足夠大的充電電流,蓄電池放電后將需要很長時間才能充足電量,假如充電不足時市電又停電,則備用時間達不到預期值。
獲得同樣的功率,電壓高則電流小,而電流小則線路損耗功率小。為了提高效率,大、中功率的UPS通常蓄電池組的額定電壓較高(例如192V、360V、384V、396V、420V、480V、570 V等),因此大多采用12V電池來構(gòu)成蓄電池組。但12 V電池額定容量較小,如果所需蓄電池容量大,仍應采用2V電池來構(gòu)成蓄電池組,以免并聯(lián)的蓄電池組數(shù)過多。
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上述只是通信電源系統(tǒng)中鉛酸蓄電池的容量配置要求,欲詳細了解蓄電池組更多配置要求的請進入。
實際上是對通信局(站)備用能源的配置,分為短時間備用能源的配置和長時間備用能源的配置。對通信用蓄電池組的配置屬于短時間備用能源的配置。長時間備用能源的配置,即備用發(fā)電機組的配置。
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