綠色通道蓄電池（中國）有限公司

應(yīng)用到越來越多的大功率UPS,，由于要控制UPS所用蓄電池的量，大功率UPS的延時時間基本上都是15-30分鐘,，這樣就需要匹配發(fā)電機組,，為設(shè)備提供持續(xù)的*的電源?；谌缟显?，就要面對大功率UPS和發(fā)電機組的匹配和兼容問題,，下面UPS電源廠家就詳細(xì)的介紹一下：

1、發(fā)電機組和UPS之間的配合問題

不間斷電源系統(tǒng)的制造商和用戶很早就已經(jīng)注意到發(fā)電機組和UPS之間的配合問題,，特別是由整流器產(chǎn)生的電流諧波對供電系統(tǒng)如發(fā)電機組的電壓調(diào)節(jié)器,、UPS的同步電路產(chǎn)生的不良影響非常明顯。因此,，UPS系統(tǒng)工程師們設(shè)計了輸入濾波器并把其應(yīng)用到UPS中,，成功地在UPS應(yīng)用中控制了電流諧波。這些濾波器對UPS與發(fā)電機組的兼容性起到了關(guān)鍵作用,。

事實上所有的輸入濾波器都使用電容器和電感來吸收UPS輸入端變的百分比。大多數(shù)濾波器的另一個益處是提高帶載UPS的輸入功率因數(shù),。然而輸入濾波器的應(yīng)用帶來的另一個后果是使UPS整體效率降低,。大多數(shù)濾波器消耗1%左右的UPS功率。輸入濾波器的設(shè)計一直在有利和不利因素之間尋求平衡,。

為了盡可能提高UPS系統(tǒng)的效率,，近期UPS工程師在輸入濾波器的功耗方面做了改進。濾波器效率的提高,，從很大程度上取決于將IGBT(緣門級晶體管)技術(shù)應(yīng)用到UPS設(shè)計中,。IGBT逆變器的高效率導(dǎo)致了對UPS的重新設(shè)計。輸入濾波器可以吸收某些電流諧波,，同時吸收很小一部分有功功率,。總之,，濾波器中感性因素對容性因素的比率降低了,，UPS的體積變小了，效率提高了,。在UPS領(lǐng)域的事情好像得以解決了,，然而新問題是UPS與發(fā)電機的兼容性又出現(xiàn)了，替代了老問題,。
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2、功率因數(shù)的問題

通常,，人們把注意力放在UPS電源滿載或接近滿載情況下的工作狀態(tài),。大多數(shù)工程師都能表述滿載情況下的UPS工作特性，特別是輸入濾波器的特性,，然而很少有人對濾波器在空載或接近空載時的狀況感興趣,。畢竟UPS及其電氣系統(tǒng)在輕載狀態(tài)下的電流諧波影響很小。然而,，UPS空載時的工作參數(shù),，特別是輸入功率因數(shù)對于UPS與發(fā)電機的兼容性相當(dāng)重要,。

設(shè)計的輸入濾波器，在減少電流諧波及提高滿載情況下的功率因數(shù)方面有了較好的效果,。但是在空載或很小負(fù)載情況下卻衍生出一個電容性超前的極低的功率因數(shù),，特別是那些為了滿足5%大電流失真度的濾波器。一般情況下,，當(dāng)負(fù)載低于25%時大多數(shù)UPS系統(tǒng)的輸入濾波器會導(dǎo)致明顯的功率因數(shù)降低,。盡管如此，輸入功率因數(shù)卻很少會低于30%,，有些新的系統(tǒng)甚已達到空載功率因數(shù)低于2%,，接近于理想的容性負(fù)載。

這種情況不影響UPS電源輸出和關(guān)鍵負(fù)載,，市電變壓器和輸配電系統(tǒng)也不受影響,。但發(fā)電機就不同了，有經(jīng)驗的發(fā)電機工程師知道：發(fā)電機帶大容性負(fù)載時工作會不正常,，當(dāng)接入較低功率因數(shù)負(fù)載,，典型的低于15%～20%容性時，由于系統(tǒng)失調(diào),，可能導(dǎo)致發(fā)電機停機,。在市電停電后出現(xiàn)這種停機?應(yīng)急發(fā)電機系統(tǒng)帶動UPS系統(tǒng)負(fù)載將造成災(zāi)難性事故。由于下述兩種原因停機給關(guān)鍵負(fù)載帶來危險：發(fā)電機需要手動重啟,，并且必須在UPS電池放電結(jié)束前;第二,，在停機前發(fā)電機可能引起系統(tǒng)的”過壓”，它可能損壞電話設(shè)備,、火警系統(tǒng),、監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)甚UPS模塊。更糟糕的是,，在事故發(fā)生后,，很難區(qū)分責(zé)任，找出問題所在并予以糾正,。UPS廠商說UPS系統(tǒng)測試完好,，并指出其它地方相同的設(shè)備沒有發(fā)生類似問題。發(fā)電機廠商說是負(fù)載的問題,，無法調(diào)整發(fā)電機來解決問題,。同時，用戶工程師則說明他的規(guī)格要求,，希望兩個廠商相互兼容,。要了解為何會發(fā)生事故及如何避免(或如何在關(guān)鍵應(yīng)用中找出解決方案)，先需要了解發(fā)電機與負(fù)載的工作關(guān)系,。

2.1發(fā)電機與負(fù)載

發(fā)電機依靠電壓調(diào)節(jié)器控制輸出電壓,。電壓調(diào)節(jié)器檢測三相輸出電壓,，以其平均值與要求的電壓值相比較。調(diào)節(jié)器從發(fā)電機內(nèi)部的輔助電源取得能量,，通常是與主發(fā)電機同軸的小發(fā)電機,，傳送DC電源給發(fā)電機轉(zhuǎn)子的磁場激勵線圈。線圈電流上升或下降,，控制發(fā)電機定子線圈的旋轉(zhuǎn)磁場或稱為電動勢EMF的大小,。定子線圈的磁通量決定發(fā)電機的輸出電壓。

發(fā)電機定子線圈的內(nèi)阻以Z表示,，包括感性和阻性部分;由轉(zhuǎn)子勵磁線圈控制的發(fā)電機電動勢用交流電壓源以E表示,。假設(shè)負(fù)載是純感性的，在向量圖中電流I滯后電壓U正好90°電相位角,。如果負(fù)載是純阻性的,，U和I的矢量將重合或同相。實際上多數(shù)負(fù)載介于純阻性和純感性之間,。電流通過定子線圈引起的電壓降用電壓矢量I×Z表示,。它實際上是兩個較小的電壓矢量之和,，與I同相的電阻壓降和超前90°的電感壓降,。在本例中，它恰好與U同相,。因為電動勢必須等于發(fā)電機內(nèi)阻的電壓降和輸出電壓之和,，即矢量E=U和I×Z的矢量和。電壓調(diào)節(jié)器改變E可以有效地控制電壓U,。

現(xiàn)在考慮用純?nèi)菪载?fù)載代替純感性負(fù)載時,，發(fā)電機的內(nèi)部情況會發(fā)生什么變化。這時的電流和感性負(fù)載時正好相反,。電流I現(xiàn)在超前電壓矢量U,，內(nèi)阻電壓降矢量I×Z，也正好反相,。則U和I×Z的矢量和小于U,。

由于和感性負(fù)載時相同的電動勢E在容性負(fù)載時產(chǎn)生了較高的發(fā)電機輸出電壓U，所以電壓調(diào)節(jié)器必須明顯地減小旋轉(zhuǎn)磁場,。實際上,，電壓調(diào)節(jié)器可能沒有足夠的范圍來*調(diào)節(jié)輸出電壓。所有發(fā)電機的轉(zhuǎn)子在一個方向連續(xù)勵磁含有磁場,，即使電壓調(diào)節(jié)器全關(guān),，轉(zhuǎn)子仍有足夠的磁場對電容負(fù)載充電并產(chǎn)生電壓，這種現(xiàn)象稱為”自激”,。自激的結(jié)果是過壓或者是電壓調(diào)節(jié)器關(guān)機,，發(fā)電機的監(jiān)控系統(tǒng)則認(rèn)為是電壓調(diào)節(jié)器故障(即”失勵”),。這任一種情況都會引起發(fā)電機停機。發(fā)電機輸出端所接的負(fù)載,，可能是立的,，也可能是并聯(lián)的，決定于自動切換柜工作的定時和設(shè)置,。在某些應(yīng)用中,，停電時UPS系統(tǒng)是發(fā)電機接入的一個負(fù)載。在其它情況下,，UPS電源和機械負(fù)載同時接入,。機械負(fù)載通常有啟動接觸器，停電后重新閉合需要一定時間,，補償UPS輸入濾波電容器的感性電動機負(fù)載要有延時,。UPS電源本身有一段時間稱為”軟啟動”周期，將負(fù)載從電池轉(zhuǎn)向發(fā)電機,，使其輸入功率因數(shù)提高,。然而，UPS的輸入濾波器并不參與軟啟動過程,，他們連接在UPS的輸入端是UPS的一部分,，因此，在某些情況下,，停電時先接到發(fā)電機輸出端的主要負(fù)載是UPS的輸入濾波器,，它們是高容性的(有時是純?nèi)菪缘?。

解決這一問題的方法很明顯要用功率因數(shù)校正,。這有多種方法可以實現(xiàn),，大致如下：

安裝自動切換柜，使電動機負(fù)載先于UPS接入,。某些切換柜可能不能實現(xiàn)這種方法,。另外，在維護時,，工廠工程師可能需要單調(diào)試UPS和發(fā)電機,。

增加一個性反應(yīng)電抗來補償容性負(fù)載，通常使用并聯(lián)纏繞電抗器,，接在E-G或發(fā)電機輸出并聯(lián)板上,。這是很容易實現(xiàn)的，而且成本較低,。但是無論在高負(fù)載還是在低負(fù)載的情況下,，電抗器總是在吸收電流并影響負(fù)載功率因數(shù)。而且不論UPS的數(shù)量多少，電抗器的數(shù)量總是固定的,。

在每一臺UPS電源中加裝感性電抗器,，正好補償UPS的容抗。在低負(fù)載情況下由接觸器(選件)控制電抗器的投入,。此方法電抗器較,，但數(shù)量較大且安裝和控制的成本高。

在濾波電容前安裝接觸器,，在低負(fù)載時斷開,。由于接觸器的時間必須，控制比較復(fù)雜,，只能在工廠安裝,。

哪一種方法是的，要根據(jù)現(xiàn)場的情況和設(shè)備的性能來確定,。

2.2共振問題

電容自激問題可能被其他電氣狀態(tài)所加重或掩蓋,，如串聯(lián)共振。當(dāng)發(fā)電機的感抗的歐姆值和輸入濾波器容抗的歐姆值相互拉近,，并且系統(tǒng)的電阻值較小時將產(chǎn)生振蕩,，電壓可能超出電力系統(tǒng)的額定值。新近設(shè)計的UPS系統(tǒng)實質(zhì)上為100%的電容性輸入阻抗,。一臺500kVA的UPS可能有150kvar的電容和接近于0的功率因數(shù),。并聯(lián)電感、串聯(lián)扼流圈和輸入隔離變壓器是UPS的常規(guī)部件,，這些部件都是感性的,。事實上他們和濾波器的電容一起使UPS總體表現(xiàn)為容性,，可能在UPS內(nèi)部已經(jīng)存在一些振蕩,。加上連到UPS的輸電線的電容特性，整個系統(tǒng)的復(fù)雜性大為提高,，超出了一般工程師所能分析的范圍,。

近來在關(guān)鍵應(yīng)用中兩個附加因素使得這些問題更普遍。先,，根據(jù)用戶高可靠數(shù)據(jù)處理的要求,，計算機設(shè)備廠商在其設(shè)備中更多地提供冗余電源輸入。現(xiàn)在典型的計算機柜都帶有兩個或更多電源線,。其次,，設(shè)備經(jīng)理要求系統(tǒng)支持在線維護，他們希望在UPS關(guān)機維護時關(guān)鍵負(fù)載也有保護,。這兩個因素使得典型數(shù)據(jù)中心UPS電源的安裝數(shù)量增加,，每臺UPS的負(fù)載容量減少。但是發(fā)電機的增加沒有與UPS保持一致。

用領(lǐng)域：電信,、通用應(yīng)用,、不間斷電源（UPS）、其他浮充應(yīng)用

電池規(guī)格：工作溫度范圍

放電：-40℃到71℃,，充電：-23℃到60℃（應(yīng)用溫度補償后的電壓充電）

推薦的工作溫度范圍：23℃到27℃

ATA蓄電池LC-R系列：

型號

20小時率

尺寸（毫米）mm

參考重量（kg）

容量

長l

寬w

高h(yuǎn)

LC-R124.5

4.5ah

90±1

70±1

106±1

1.65kg

LC-R127

7ah

151±1

65±1

94±1

2.4kg

LC-R1224

24ah

166±1

125±1

175±1

8.5   kg

LC-R1238

38ah

197±1

165±1

170±1

13.8   kg

LC-R1265

65ah

350±1

167±1

178±1

21kg

LC-R12100

100ah

330±1

172±1

220±1

26kg

LC-R12150

150ah

485±1

171±1

241±1

50kg

LC-R12200

200ah

520±1

240±1

224±1

65kg

.蓄電池的正確使用和維護主要有以下7點:

1,、檢查蓄電池在支架上的固定螺栓是否擰緊,安裝不牢靠會因行車震動而引起殼體損壞。另外不要將金屬物放在蓄電池上以防短路,。

2,、時常查看極柱和接線頭連接得是否可靠。為防止接線柱氧化可以涂抹凡士林等保護劑,。

3,、不可用直接打火(短路試驗)的方法檢查蓄電池的電量這樣會對蓄電池造成損害。

4,、普通鉛酸蓄電池要注意定期添加蒸餾水,。干荷蓄電池在使用之前適當(dāng)充電。于可加水的免維護蓄電池并不是不能維護適當(dāng)查看必要時補充蒸餾水有助于延長使用壽命,。

5,、蓄電池蓋上的氣孔應(yīng)通暢。蓄電池在充電時會產(chǎn)生大量氣泡若通氣孔被堵塞使氣體不能逸出當(dāng)壓力增大到一定的程度后就會造成蓄電池殼體炸裂,。

6,、在蓄電池極柱和蓋的周圍常會有黃白色的糊狀物,這是因為硫酸腐蝕了根柱、線卡,、固定架等造成的,。這些物質(zhì)的電阻很大，要及時 ,。

7,、當(dāng)需要用兩塊蓄電池串聯(lián)使用時蓄電池的容量相等。否則會影響蓄電池的使用壽命,。

蓄電池使用環(huán)境：

⑴避免將電池與金屬容器直接接觸,，應(yīng)采用防酸和阻熱材料，否則會引起冒煙或燃燒,。

⑵使用的充電器在的條件下充電,，否則可能會引起電池過熱、放氣,、泄露,、燃燒或破裂。

⑶不要將電池安裝在密封的設(shè)備里,，否則可能會使設(shè)備浦破裂,。

⑷將電池使用在醫(yī)護設(shè)備中時，請安裝主電源外的后備電源，否則主電源失效會引起傷害,。

⑸將電池放在遠(yuǎn)離能產(chǎn)生火花設(shè)備的地方,，否則火花可能會引起電池冒煙或破裂。

⑹不要將電池放在熱源附近（如變壓器）,，否則會引起電池過熱,、泄漏、燃燒或破裂,。

⑺應(yīng)用中電池數(shù)目超過一只時,，請確保電池間連接無誤，且與充電器或負(fù)載連接無誤,，否則會引起電池破裂,、燃燒或電池?fù)p害，某些情況下還會傷人,。ATA蓄電池LC-R系列

⑻特別注意別讓電池砸在腳上,。ATA蓄電池LC-R系列

⑼電池的使用范圍如下。超出此范圍可能會引起電池?fù)p害,。

電池的正常操作范圍為：（25℃）ATA蓄電池LC-R系列

電池放電后（裝在設(shè)備中）：到(-15℃到50℃）

充電后：到(0℃到40℃）ATA蓄電池LC-R系列

儲存中：到（-15℃到40℃）

⑽不要將裝在機車上的電池放在高溫下,、直射陽光中、火爐或火前,，否則可能會造成電池泄漏,、起火或破裂。

⑾不要在充滿灰塵的地方使用電池,，可能會引起電池短路,。在多塵環(huán)境中使用電池時，應(yīng)定期檢查電池,。

蓄電池運行檢查和記錄ATA蓄電池LC-R系列

⒈電池投入運行后,，應(yīng)少每季測量浮充電壓和開路電壓一次，并作記錄：每個單體電池浮充電壓或開路電壓值,；

⒉蓄電池系統(tǒng)的端電壓（總壓）,；ATA蓄電池LC-R系列

⒊環(huán)境溫度,。

⒋每年應(yīng)檢查一次連接導(dǎo)線是否有松動和腐蝕污染現(xiàn)象,，松動的導(dǎo)線必須及時擰緊，腐蝕污染的接頭應(yīng)及時作清潔處理,。

⒌運行中,，如發(fā)現(xiàn)以下異常情況，應(yīng)及時查找故障原因,，并更換故障的蓄電池：

⒍電壓異常,；

⒎物理性損傷（殼、蓋有裂紋或變形）； ⒏電池液泄漏,；

⒐溫度異常,。

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