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    UPS電池組的線損是什么?怎么計算?


    發布時間:2022-10-15 08:48:58 來源:本站 瀏覽次數:34次
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    在UPS供電系統中,其重要的一個組成部分就是蓄電池組。蓄電池組體積龐大,重量很重,在目前占地面積小的機房中越來越不適宜。但是蓄電池組是后備時間的保障,電池數量少了又不能滿足日常使用。解決這個矛盾的方法就是將蓄電池組移出機房,但是UPS為了使用和操作上的方便,又不能與電池組一起移出機房,而蓄電池如果遠離UPS主機,那么就會在過長的直流線線上產生線損,線損過大又會影響系統的正常供電。因此,什么是線損?為什么過大的線損會影響系統的運行?如何計算線損的大小?這就成了關鍵的問題。


    一、線損響UPS供電系統正常運行

          眾所周知,直流電流流經一定長度的電纜是有線損的,這里所說的線損是指直流電流流過一定長度的電纜所產生的電壓,也就是說所要計算的線損就是一個電壓值,線損對UPS及負載有很大的影響,因此掌握線損的計算方法,對供電系統的穩定運行有很大的關系。


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         以12V的蓄電池為例,其放電起始電壓為13.5V(由UPS的浮充電壓決定),其臨界放電電壓為10.5V(由UPS的逆變器終止電壓決定)。也就是說單只電池的端電壓只允許下降3V左右。這下降的3V如果全部損耗在線纜上,那么無疑,只要市電一停,負載就會全部宕掉,電池組根本就起不到作用。有的用戶會說這是電池組沒有起到作用,電池壞掉了,其實不然,而盲目更換電池,不但會造成人力和資源的浪費,并且不能解決問題。電池組直流母線端電壓減去UPS直流母線端電壓,差值即為線損(關閉UPS充電器或直流輸入開關)。線損值一般來說不應該大于3V。


    二、影響線損的主要因素

    線損值當然越小越好,影響線損的因素主要有三點:

    (1)端子接觸電阻

    采用優質電力金具(專用直流接線端子),設計合理的安裝方式,減少端子的連接,可以顯著的降低端子的接觸電阻。

    (2)線纜材質


    圖片

    (3)線纜纜徑及長度

    這是主要的原因。計算直流線纜線損值,合理選用線徑長度,是減少線損的關鍵。


    三、線損計算

    線損的計算方法下:

    (1)直流電纜承擔兩個電流

    ①充電電流(長期)

    充電電流是隨著時間變化而變化的,這是一個變量,充電電流一般來說單只蓄電池的額定容量的0.1C,也就是說一只100AH的電池的充電電流是100ah*0.1C=10A,且這個值是隨時間變化而變化的,當到達這只電池或這組電池的浮充電壓值時,充電電流就會變得很小,小到毫安級,所以充電電流流過電纜不計線損。

    ②放電電流

    放電電流是一對恒定的量,它是和設備(UPS或其它逆變設備)的負載成正比關系的,負載是不變的,那么這個放電電流就是一個恒定值,它流過一定長度的電纜時,就會產生壓降(即線損)。

    (2)線損的定義

    指單位大小的電流流過單位長度的電纜所產生的電壓,也可以這么認為,所謂的線損就指電流從電池的末端流到充電器的輸入端所產生的壓降。

    (3)線損的計算方法

    根據歐姆定律,線損:U=IR   U:線損電壓,   I:電池組的大放電電流,R:電纜阻值。

    大放電電流:

    公式中P: UPS的額定功率cosφ:負載功率因數,Uf:電池的臨界放電電壓n:電池個數,η:UPS逆變器的效率(0.88?0.95)電纜的電阻值與電纜長度成正比,與截面積反比。即R=p?L/S(p:導體的電導率)。

    (4)根據上述方法和公式,以一臺400KVA的UPS為例,后備時間為1h,滿載工作,直流線纜長度為60m時的線損。

    圖片

    按公式計算:

    ①如400kVAUPS的直流啟動電壓為384V, 32只/組(關于大功率UPS延時時間與電池容量的計算方法在這里不做論述)。大負載功率因數為0.9,逆變器效率取0.92。

    ②電池電纜的截面積

    先選取BVR240的電纜,其線徑為240mm2。

    ③線損

    U=IR=1164.59Ax0.00425Ω=4.94V

    ④由于線損不能大于3V,所以選取240mm2的線纜顯然是不合適的。

    ⑤那么選取BVR240的電纜兩根并聯,經計算線損為:U=IR=1164.59A*0.002125Ω=2.47V,這個規格的電纜是適宜的。


    四、結束語

          經上述可以得出結論,400KVA的UPS,如果其直流電纜長度為60m的話,那么它要選取的電線截面是480mm2,其線損為2.47V,這是符合要求的,這里還有一點要說明的是,線損與電池組的組數和電池組的容量是沒有關系的,它只和UPS所帶的負載容量(大放電電流)和UPS本身的直流啟動電壓有關(也就是單組電池的只數)。




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