UPS空开/蓄电池/电缆配置方法和相关计算

2020/12/18 16:54:11 人评论 次浏览 分类:电工基础  文章地址://www.e-cumulus.com/tech/3503.html

UPS无论是接空开、连接电缆还是蓄电池容量选择,都可能需要计算它的电流或功率等,昌晖仪表在本文聊聊UPS空开、蓄电池、电缆配置方法和相关计算。

一、UPS空开及电缆的配置

1、高频UPS与工频UPS的区别
UPS从分类来说,分为高频UPS与工频UPS,高频机体积小、重量轻,价格低适合单个工作点的小功率设备保护,对干扰不敏感的设备和可靠性要求不很高的场合。而工频机适合所有设备保护,无论是网点设备还是IDC(数据中心),可靠性较高,但工频机有体积大、重量重、价格高等缺点。

对电力品质和可靠性要求较高的地方,应使用工频机。反之,则可使用高频机。他们空开输入电流和输出电流的计算方法,都是一样的。


2、UPS输入电流的计算方法

昌晖仪表先介绍UPS如何配置空开。首先要看下输入电流的计算公式:

关于公式中S的取值:在三相UPS时S=3,单相UPS时S=1


例1:已知:UPS功率100kVA,输入临界电压176V,输入功率因数0.99(高频机都可以近似取1,工频机取值0.85),整机效率0.95,S=3,输出功率因数0.8。

计算结果如下:

这里以工频机输入功率因数作为计算。

例2:已知:UPS功率6kVA,输入临界电压176V,输入功率因数0.99(高频机都可以近似取1,工频机取值0.85),整机效率0.90,S=1,输出功率因数0.7。

计算结果如下:


3、UPS输出电流的计算方法

我们先来看下输出电流的计算公式:

关于公式中S的取值:在三相UPS时S=3,单相UPS时S=1。

举例3:已知:UPS功率100kVA;输出电压220V;S=3(三相UPS)。

计算结果如下:


这里面补充下,什么是标称功率?

标称功率是厂家标称的功率,,最大功率是产品的实际最大功率,产品的实际功率一般不是整数,比如说是511.3瓦,厂家不可能把这个小数都标出来的,很有可能就标500瓦,那么标称功率就是500瓦,也就是就近取整。

4、UPS电缆大小计算方法

交流电流一般按3-5A/mm2计算,直流电流一般按2-4A/mm2计算。
举例4:100kVA;输入电流160A;输出电流152A;电池电流200A。
输入线缆(mm2)=160/5=32mm2(实际可采用35mm2)                    
输出线缆(mm2)=152/5=30mm2(实际可采用35mm2)
电池线缆(mm2)=200/4=50mm2(实际可采用60mm2)

二、UPS蓄电池的配置

这里面就看一下UPS常用的两种计算方法。
1、恒电流法
①计算蓄电池的最大放电电流值:
I最大=Pcosφ/(η×E临界×N)
公式中:P为UPS电源的标称输出功率;cosφ为UPS电源的输出功率因数;η为UPS逆变器的效率,一般为0.88-0.96(根据具体型号/功率取值);E临界为蓄电池组的临界放电电压(12V电池约为10.5V,2V电池约为1.75V);N为每组电池的数量。
②根据所选的蓄电池组的后备时间,查出所需的蓄电池组的放电速率值C,然后根据公式(电池组的标称容量=I最大/C)算出蓄电池的标称容量。
蓄电池的放电时间与放电速率C对应表
蓄电池的放电时间与放电速率C对应表

举例5:三进三出高频系列100kVA;输出功率因数Cosφ为0.8;直流电压480V(电池低压保护:420V);效率93%;后备时间2小时;每一蓄电池组额定节数N为40节。

①电流法
I最大=Pcosφ/(η×E临界×N)=100×1000×0.8/0.93×10.5×40=204.8A
蓄电池组的标称容量AH=I最大/C=204.8/0.42=487.6AH (C值取至于蓄电池的放电时间与放电速率C对应表,0.42对应的是2h,可以查看上表),因此,电池组的标称容量AH487.6AH,需要选用12V100AH蓄电池40节并联5组。
②恒功率法
根据蓄电池功率可以准确地选出蓄电池的型号,首先计算在后备时间内,每个电池至少向UPS提供的恒功率。
恒功率法计算公式如下:
电池组提供的功率W=UPS的负载KVA×功率因数/逆变器的效率
需要每节电池提供的功率=电池组提供的功率W/每组电池额定节数
即W=[P(VA)×1000×cosφ]/(η×N),公式中:W为电池组提供的功率;P为UPS额定功率;cosφ为功率因数;η为UPS满载时逆变器效率;N为UPS每蓄电池组额定节数

举例6:台达NT系列80KVA  UPS后备时间30min,选用DCF126-12系列电池,计算UPS蓄电池容量?

台达NT80kVA UPS直流终止电压为300V及U临界=300V,直流电压为348V电池组选用29只12V电池,故N=29,n=6,U终压=1.75V;UPS的功率因子Pf=0.8,逆变器转换效率η=0.95,DCF126-12系列电池放电30min终止电压1.75V/CELL是放电速率η=0.98(以上数据均应用台达UPSDCF126电池性能技术参数)
①恒功率法计算
P(W)=[P(VA)*Pf]/η=[80*1000×0.8]/0.95=67368.4(W)
Pnc=P(W)/(N×n)=67368.4/(29×6)=387.2(W)
查台达DCF126-12系列电池恒功率表可知
DCF126-12/120蓄电池终止电压为1.75v时放电30min蓄电池提供功率为217W(数据是引用上面台达DCF126蓄电池型录恒功率放电特性表)。
电池组数量=387.2/217=1.78组,即:选用2组120AH,共58节120AH电池。

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