（大連）大力神蓄電池價(jià)格表

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 數(shù)據(jù)中心中UPS電源技術(shù)詳解
   
　　GB50052---1995《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》中的強(qiáng)制性條文規(guī)定："一級(jí)負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷，除由兩個(gè)電源供電外，尚應(yīng)增設(shè)應(yīng)急電源。"柴油發(fā)電機(jī)組可以作為應(yīng)急電源，但其反應(yīng)速度太慢，要15，才能恢復(fù)供電，這與現(xiàn)代化的通信及網(wǎng)絡(luò)信息數(shù)據(jù)流無法匹配。因此，工程中的一些重要部門和系統(tǒng)必須考慮不間斷電源UPS供電。
　　1.交流不間斷電源系統(tǒng)供電
　　在下列情況下應(yīng)設(shè)計(jì)并采用交流不間斷電源系統(tǒng)供電：
　　(1)對(duì)供電可靠性要求較高，采用備用電源自動(dòng)投人方式或柴油發(fā)電機(jī)組應(yīng)急自啟動(dòng)方式等仍不能滿足要求時(shí)。
　　(2)一般穩(wěn)壓穩(wěn)頻設(shè)備不能滿足要求時(shí)。
　　(3)需要保證順序斷電安全停機(jī)時(shí)。
　　(4)電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制時(shí)。
　　(5)電子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行時(shí)。
　　計(jì)算機(jī)設(shè)備對(duì)電源要求質(zhì)量較高，不僅要求采用不間斷供電系統(tǒng)，而且要求電源電壓波動(dòng)在一定范圍以內(nèi)才能正常工作。網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備要求電源電壓的波動(dòng)在±5%以內(nèi)。
　　2.UPS的特性
　　UPS是一種高質(zhì)量、高可靠性的獨(dú)立電源，是一種蓄電池靜止型不間斷供電裝置。它由整流器、逆變器、交流靜態(tài)開關(guān)和蓄電池組組成。平時(shí)，市電經(jīng)整流器變?yōu)橹绷鲗?duì)蓄電池浮充電，同時(shí)經(jīng)逆變器輸出高質(zhì)量的交流凈化電源供重要負(fù)載，使其不受市電的電壓、頻率、諧波干擾。當(dāng)市電因故停電時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)切換到蓄電池組，蓄電池放電，經(jīng)逆變器對(duì)重要負(fù)荷供電。
　　UPS的不間斷特性體現(xiàn)在其"同步切換"工作程序上，當(dāng)市電與逆變器進(jìn)行切換時(shí)，其控制系統(tǒng)會(huì)適時(shí)地檢測(cè)市電的同步范圍，在市電不超限時(shí)，逆變器實(shí)現(xiàn)"先通后斷"的供電，從而保證了供電系統(tǒng)的"無間斷切換"。
　　市場(chǎng)上的UPS產(chǎn)品，其容量規(guī)格大致有0.25、0.4、0.6、1、2、3、4、5、10、15、20、40、60、80、100、120、160、200、300、400、500、600、800、1000kV A等，并巳形成系列化產(chǎn)品。一般都經(jīng)IS0g00l國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證、UL安全標(biāo)準(zhǔn)及CE抗電磁干擾認(rèn)證和標(biāo)記。多數(shù)采用了PWM脈寬調(diào)頻技術(shù)、PIGBT高效功率器件、微處理器主/從控制技術(shù)等，可雙機(jī)或多機(jī)并聯(lián)。具備電池測(cè)試維護(hù)、微機(jī)監(jiān)控元人值守、可遠(yuǎn)程通信等功能;在機(jī)器構(gòu)成上，元器件標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、互換性好;有寬電壓輸入、高效率輸出、過載能力強(qiáng)等優(yōu)良性能。
　

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3.UPS的供電方式
　　UPS電源的工作方式根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和連續(xù)性的要求可分為單一式、并聯(lián)式、冗余式和并聯(lián)冗余式等方式;根據(jù)用電設(shè)備對(duì)供電可靠性和管理方便的要求也可分為分散式、集中式、分散與集中相結(jié)合三種方式。分散式UPS供電采用的設(shè)備容量都比較小，支持時(shí)間較短，適合用于一些辦公區(qū)和控制室;集中式UPS供電適合一些要求支持時(shí)間較長(zhǎng)和較大型的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)機(jī)房等。應(yīng)當(dāng)根據(jù)甲方需求來確定采用哪種UPS的供電方式和容量。集中設(shè)置的UPS電源容量的統(tǒng)計(jì)需由設(shè)計(jì)方與業(yè)主密切配合，并考慮所選UPS產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換效率。尤其是功率較大時(shí)，UPS轉(zhuǎn)換效率非常重要，效率高就可節(jié)省初期投資和長(zhǎng)期能源損耗的費(fèi)用。
　　一般情況下，機(jī)房供電采用市電十UPS后備電池相結(jié)合的方式較多。正常情況下，市電通過UPS穩(wěn)頻穩(wěn)壓后給計(jì)算機(jī)設(shè)備供電，保證計(jì)算機(jī)設(shè)備的電能質(zhì)量;當(dāng)市電停電時(shí)，后備電池通過UPS逆變后給計(jì)算機(jī)設(shè)備供電，保證計(jì)算機(jī)設(shè)備的電源。市電與UPS后備電池間通過靜電轉(zhuǎn)換開關(guān)切換，確保計(jì)算機(jī)設(shè)備無瞬間斷電。
　　UPS供電為集中方式時(shí)，還應(yīng)充分考慮UPS機(jī)房的設(shè)備布置、饋線的鋪設(shè)、主機(jī)柜的散熱和整個(gè)機(jī)房的降噪措施等;對(duì)于分散式UPS供電，分散在各處的UPS容量都很小，上述問題可不予考慮。但是，UPS電源都應(yīng)引自雙電源末端互投配電柜(箱)的出線回路，不能從普通插座接引。
　　設(shè)計(jì)UPS供電方案時(shí)，針對(duì)分散在各處的重要控制室，在保證雙電源末端自投的一級(jí)供電模式下，采用分散式小型UPS電源作為后備供電也很實(shí)用。
　　4.盡量避免過電流充電
　　過電流充電易造成電池內(nèi)部的正負(fù)極板彎曲，使極板表面的活性物質(zhì)脫落，造成電池可供使用容量下降，情況嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成電池內(nèi)部極板短路而損壞。
　　5.盡量避免蓄電池過電壓充電
　　過電壓充電往往會(huì)造成蓄電池電解液所含的水被電解分離成氫氣和氧氣而逸出，從而使電池使用壽命縮短。
　　6.更換活性下降、內(nèi)阻過大的電池
　　(1)隨著UPS電源使用時(shí)間的延長(zhǎng)，總有部分電池的充放電特性會(huì)逐漸變壞，端電壓明顯下降，這種電池的性能不可能再依靠UPS電源內(nèi)部的充電電路來解決，繼續(xù)使用會(huì)存在隱患，應(yīng)及時(shí)更換。
　　(2)由于蓄電池內(nèi)阻增大，當(dāng)用正常的充電電壓對(duì)電池進(jìn)行充電已不能使蓄電池恢復(fù)其充電特性時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。電池的內(nèi)阻一般在10--30mn，如果電池的內(nèi)阻超過200m巴則將不足以維持UPS的正常運(yùn)行，對(duì)內(nèi)阻偏大的電池必須更換。
　　7.避免新舊蓄電池混用或新舊電池混合充電
　　由于新電池的內(nèi)阻都比較小，而舊電池的內(nèi)阻都有不同程度的增大，當(dāng)新舊電池混合在一起充電時(shí)，由于舊電池的內(nèi)阻大，分壓會(huì)相對(duì)偏大，極容易造成過電壓充電現(xiàn)象;而對(duì)于新電池，內(nèi)阻較小，充電電壓小但電流偏大，又容易造成過電流現(xiàn)象，所以在充放電過程中應(yīng)避免新舊電池混充。

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UPS輸出隔離變壓器的作用

　　能夠取消輸出隔離變器的理由何在?以往有的認(rèn)為工頻機(jī)的變壓器具有抗干擾和緩沖負(fù)載突變的作用，好像這個(gè)變壓器是為了這些目的專門為用戶設(shè)計(jì)的。是不是這樣呢?回答是否定的。首先，他把變壓器當(dāng)成了電抗器，豈不知電抗器和變壓器有著本質(zhì)的區(qū)別。再就是這個(gè)變壓器是工頻機(jī)不可分離的構(gòu)成部分，而且作用也很簡(jiǎn)單，下面進(jìn)行討論。

　　(1)工頻變壓器的作用

　　UPS輸出的有效值電壓為220V，其正弦波交流電壓的峰峰值電壓是620V，而一般單相UPS的輸入整流電壓才310V(這還不包括一般為196V電池的情況)，為了使逆變器不失真地輸出有效值為220V的正弦波交流電壓，逆變器前面的直流電壓必須是650V∼870V。由于工頻機(jī)逆變器的輸入電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于這個(gè)值，所以必須加一個(gè)輸出變壓器將電壓提升到額定峰值以上才可使用，如圖3所示。圖中所示為電池電壓是192V的情況。在中小功率中，為了節(jié)約成本，一般都不將電池電壓做得太高，所以輸出隔離變壓器一般為升壓工作方式。圖中虛線以左的部分為輸入隔離變壓器，現(xiàn)在已不作為標(biāo)配。　

　　圖3 輸出隔離變壓器的升壓作用電原理圖

　　(2)對(duì)零線的隔離作用

　　工頻機(jī)UPS采用的是全橋變換器，如圖4所示。這種變換器輸出的不是一根火線和一根零線，而是兩根火線。但一般的UPS負(fù)載要求必須具有零線，以便于接地，如果在沒有輸出隔離變壓器的情況下，就將一根火線硬性接地，如圖4(a)所示，就會(huì)導(dǎo)致UPS的工作失常。圖中給出了在電壓正弦波正半波時(shí)的電流流動(dòng)方向和途徑，負(fù)半波也是如此。從圖中可以看出，由于零線的接入，使負(fù)載電流經(jīng)過負(fù)載后不是經(jīng)過整流器和逆變管，而是直接流回市電的零線輸入端，在這種情況下，圖中用虛線標(biāo)出的一只整流器和一只逆變功率管就未起作用。按照正常的工作程序，負(fù)載電流應(yīng)該流過兩個(gè)橋式電路的各2只管子，如圖4(c)所示，圖4(d)是它的等效電路。由電路可以看出，當(dāng)在輸出端增加了隔離變壓器后，就可以在變壓器的次級(jí)(負(fù)載輸入端)連接市電的零線，于是就構(gòu)成了一個(gè)可靠的供電系統(tǒng)。

　　所以這個(gè)變壓器是全橋電路不可分割的一部分。是為了解決上述困難的權(quán)宜之計(jì)，和其他沒有必然關(guān)系。　

　　(a)無輸出變壓器正半波時(shí)的電流流動(dòng)方向和途徑　 　　(b)無輸出變壓器正半波時(shí)的等效電路　　 　　(c)有輸出變壓器正半波時(shí)的電流流動(dòng)方向和途徑　 　　(d)有輸出隔離變壓器時(shí)的正半波等效電路　　圖4 工頻機(jī)整流/逆變電流途徑原理圖

　　(3) 隔離變壓器不能隔離干擾和緩沖負(fù)載

　　目前所有UPS的隔離變壓器都是為了變壓和隔離零線(或接地)的目的而接入的，并沒有隔離干擾和緩沖負(fù)載突變的功能。圖5給出了這種變壓器的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出，變壓器的初級(jí)和次級(jí)之間都有絕緣層，他們就構(gòu)成了一個(gè)一定容量的電容器C，電容器的容抗和頻率是成反比關(guān)系的，即：　

　　圖5 UPS變壓器電原理圖　(1) 　　式中：　　XC是變壓器初次級(jí)間等效分布電容的容抗，單位是Ω;　　f是干擾信號(hào)的頻率。單位是Hz;　　C是變壓器初次級(jí)間等效分布電容量，單位為F。

　　從這個(gè)公式可以看出，頻率越高，容抗就越小，也就是說干擾信號(hào)的頻率越高，這個(gè)電容通路就越容易被穿過。由于一般干擾信號(hào)的頻率是很高的，可以直接穿過變壓器而長(zhǎng)驅(qū)直入去干擾負(fù)載。若是較低頻率的干擾到來，它就會(huì)按照變壓器的變比按比例變換過去而干擾負(fù)載。正因?yàn)樽儔浩鞑⒉豢垢蓴_，所以幾乎所有UPS都在輸入和輸出端加有輸入/輸出濾波器，如圖6所示。　

　　圖6 一般工頻機(jī)UPS電源結(jié)構(gòu)方框圖

　　同樣，該變壓器也沒有緩沖負(fù)載電流突然變化的能力。根據(jù)能量守恒定律，變壓器初次級(jí)之間的能量傳遞是等量的，即：

　　U1I1=U2I2 (2)

　　比如當(dāng)負(fù)載端短路時(shí)，次級(jí)電流I2就會(huì)趨向于無窮大，為了平衡負(fù)載端的變化，變壓器初級(jí)電流I1也會(huì)趨向于無窮大。也許有人會(huì)說：變壓器的漏感可阻止電流的突然變化，這一來是變壓器的漏感很小，不足以阻止這種變化，另一方面，高頻機(jī)的輸出端照樣串有小容量的電感，在這一點(diǎn)上二者是等效的，都起不了關(guān)鍵作用。為了彌補(bǔ)這個(gè)不足，所以在所有UPS的輸出端都接有電流傳感器，一旦出現(xiàn)過載或短路現(xiàn)象，就用停止逆變器工作的方法來保護(hù)。

　　另一方面，如果上述變壓器具有抗干擾功能，那么這個(gè)變壓器必須具備分辨有用信號(hào)和干擾信號(hào)的功能，比如圖7示出了非線性負(fù)載工作時(shí)的電流波形圖。非線性負(fù)載向UPS索取的工作電流大小是不定的，隨機(jī)的，哪一個(gè)變壓器能從圖7的電流波形中分辨出有用和干擾電流呢?沒有一個(gè)UPS輸出變壓器具有這種分辨能力，那么抗干擾之說也就沒有根據(jù)了。　

　　圖7 非線性負(fù)載工作電流圖

　　(4) 高頻機(jī)UPS真的沒有變壓器嗎?

　　一般認(rèn)為高頻機(jī)沒有變壓器，這是一種誤解。實(shí)際上在高頻機(jī)UPS中也有變壓器，比如UPS輸出交流電壓220V時(shí)的電壓幅度峰峰值約620V，而UPS中的電池電壓一般小功率采用的是192V、72V、48V或者更小。如果沒有變壓器又如何將這些低壓升至620V呢!在人們的習(xí)慣中大都認(rèn)為有線圈和鐵心的才叫變壓器，否則就不是變壓器，這就有些片面了。比如在小功率高頻UPS中的整流器和逆變器之間有一個(gè)Boost 升壓電路，這就只電子變壓器，凡是能將一個(gè)電壓值變換為另一個(gè)電壓值的裝置都是變壓器，只是人們還不習(xí)慣而已。不能以外形如何來定義，又比如電磁爐和微波爐哪一個(gè)外形也不像習(xí)慣上做飯的爐子;宇宙飛船既沒有能飛的翅膀也不像船…，但對(duì)這些東西，人們已習(xí)慣了，也就叫開了。高頻機(jī)UPS由于有了這個(gè)電子變壓器又帶來了很多好處：不但可以變壓，而且還有輸入功率因數(shù)校正功能，它可以將輸入功率因數(shù)校正到接近于1，這是工頻變壓器所無法實(shí)現(xiàn)的;它的抗干擾功能也是工頻變壓器無法比擬的，這是因?yàn)槠胀姶攀阶儔浩鲗⑤斎氲碾妷翰ㄐ螞]有失真地傳遞到輸出端，所以也將干擾一并送出。高頻機(jī)的電子變壓器則不然，如圖8(a)所示的電路是將輸入電壓波形進(jìn)行切割后儲(chǔ)能送出：當(dāng)整流正弦半波電壓波形到來時(shí)，開關(guān)S閉合，電流經(jīng)電感L和開關(guān)S和輸入形成回路，如圖中實(shí)線所示，此時(shí)能量?jī)?chǔ)存在電感L中，開關(guān)S按照一定的頻率開斷與閉合，當(dāng)開關(guān)斷開后，儲(chǔ)存在L中的能量沿虛線方向給二極管D后的電容和負(fù)載供電，而后再重復(fù)下一個(gè)同樣的周期。其波形的關(guān)系如圖8(b)和8(c)所示。從圖中可以看出，電子變壓器取能時(shí)，并不將其送出，而是以靜態(tài)的形式儲(chǔ)存，不取能時(shí)再將儲(chǔ)存在電感中的能量送出。換言之，即使電網(wǎng)中有干擾，也會(huì)將動(dòng)態(tài)干擾在儲(chǔ)能過程中平復(fù)，就像波浪翻滾的河水流入水庫后就會(huì)“偃旗息鼓”，平靜下來，而由水庫向外提供的水流則是平緩的。誰也不會(huì)相信電池向外提供的電流中會(huì)有干擾成分。　

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UPS電源的供電可靠性

　　UPS電源涉及電力電子和材料等學(xué)科，單機(jī)平均無故障時(shí)間的提高受制于相關(guān)學(xué)科理論和半導(dǎo)體材料的限制，現(xiàn)階段難有突破，即UPS技術(shù)處于成熟階段。UPS供電系統(tǒng)采用冗余技術(shù)是目前UPS系統(tǒng)提高可靠性的主要方式。

　　UPS的可靠性＝提高單機(jī)平均無故障時(shí)間＋冗余

　　單機(jī)平均無故障時(shí)間（MTBF)=20-25萬小時(shí)

　　UPS冗余配電方案無非是1+1（塔式機(jī)）或N+X（模塊機(jī)）。塔式機(jī)主要內(nèi)置整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)及控制電路，模塊機(jī)則由機(jī)架、UPS 功率模塊、靜態(tài)開關(guān)模塊、顯示通信模塊以及電池組構(gòu)成。塔式機(jī)多采用1+1冗余系統(tǒng)可靠性較低，而模塊機(jī)可實(shí)現(xiàn)N+X冗余系統(tǒng)無單點(diǎn)故障瓶頸，所以模塊UPS是可靠性的最佳選擇。

塔式機(jī)

模塊UPS

　　UPS電源的可擴(kuò)展性

　　考慮負(fù)載是針對(duì)當(dāng)前需求，可擴(kuò)展性則是著眼未來。考慮到未來業(yè)務(wù)增長(zhǎng)對(duì)系統(tǒng)的需求，如果想讓自己的UPS系統(tǒng)的功率與實(shí)際需求一起增長(zhǎng)，在UPS采購(gòu)的時(shí)候，則需要著重考慮到UPS電源的可擴(kuò)展性。通過分析，模塊UPS效能的集成化特點(diǎn)可最大提高系統(tǒng)可靠性和可用性。

　　UPS電源的高效率要求

　　UPS實(shí)際效率的高低由帶載量決定：負(fù)載50%時(shí)整機(jī)效率≤70% ，負(fù)載60%時(shí)整機(jī)效率≥80%
 

　　中國(guó)電信集團(tuán)電源維護(hù)技術(shù)支撐中心對(duì)UPS效率測(cè)試結(jié)果

　　如果傳統(tǒng)塔式機(jī)在1+1冗余下做1次冗余，每臺(tái)設(shè)備帶載將≤50%，但效率≤60% ，這已經(jīng)是能耗比低的表現(xiàn)。而在正常運(yùn)行下的模塊機(jī)，可根據(jù)實(shí)際負(fù)載量來配置合理的電源容量，并留2至4個(gè)冗余功率模塊，這無疑是既方便又高效。

　　UPS電源的可維護(hù)性

　　傳統(tǒng)UPS的維護(hù)特點(diǎn)：

電路板級(jí)的維修 修復(fù)時(shí)間受人為因素影響較大 需專業(yè)工程師到現(xiàn)場(chǎng) 需在停電或旁路狀態(tài)下維護(hù)

　　模塊UPS維護(hù)特點(diǎn)：

模塊級(jí)的維修，無需查找故障點(diǎn) 修復(fù)時(shí)間不受人為因素影響，可控性強(qiáng) 一般不需工程師到現(xiàn)場(chǎng)，可自主維護(hù) 無需轉(zhuǎn)旁路、在線熱插拔，不影響負(fù)載運(yùn)行

（吉林）大力神蓄電池辦事處

大力神蓄電池（LIBERTY電池）產(chǎn)品特點(diǎn)：
（1） 粗壯的極板使電池具有更長(zhǎng)的壽命
（2） 阻燃的單向排氣閥使電池安全且具有長(zhǎng)壽命
（3） 持久耐用的聚丙烯（PP）電池槽蓋
（4） 槽蓋的熱封黏結(jié)可以杜絕滲漏
（5） 吸附式玻璃纖維技術(shù)使氣體復(fù)合效率高達(dá)99%，使電解液具有免維護(hù)功能
（6） UL的認(rèn)證

產(chǎn)品型號(hào)及技術(shù)規(guī)格（General Specifications）：

各電池型號(hào)在1.75伏單體最終電壓，77℉，25℃時(shí)之額定容量(Ah)
Ampere Hour Capacity At End Point 1.75V Per Cell @77℉(25℃)

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