2004年中國圣豹電源公司與復旦大學聯合創(chuàng)建了“復旦圣豹電化學能源研究中心”。該中心成 立三年多來，共設立新產品開發(fā)項目、工藝攻關項目、新材料實驗項目和環(huán)保項目等20多項部分科研成果已進入中試或批量生產。
電信機房除了以直流(DC)48V用電設備為主外，還有交流(AC)220V用電設備，而就這些設備由逆變器供電好還是由UPS供電好這個問題，長期存在不同的意見，實踐中也確實存在兩種供電方案均被用戶采用的情況。為此將兩種供電方式進行比較，從而為電信用戶的選擇提供一些依據。
1.UPS與逆變器的區(qū)別
(l)UPS供電優(yōu)點。
l)UPS作為一個完整獨立的電源系統(tǒng)，包括整流器、充電器、逆變器、靜態(tài)旁路開關、手動維修旁路開關及蓄電池組?？晒ぷ髟谑须姞顟B(tài)下由逆變器向負載供電。為負載提供純凈的正弦波電源，可靠性高;由于在線式UPS采用AC/DC和DC/AC型雙變換調控技術，它的逆變器所輸出的是與市電網完全隔離的純凈正弦波電源，目前已有在這種UPS的輸入端配置防雷擊抗瞬態(tài)浪涌抑制器的產品(抗浪涌抑制能力符合IEC801-5，LEVEL3標準，能抵御4kV/kA級的瞬態(tài)浪涌沖擊)，因此，這種在線式UPS完全可以確保用戶的負載得以安全可靠地運行。如果將輸出功率相同的48V逆變器電源(它的逆變器的直流輸入電壓僅為54V)與在線式UPS中的逆變器相比，在線式UPS中的IGBT處于高壓小電流工作狀態(tài)，而48V逆變器電源功率管工作在低壓大電流狀態(tài)。目前在UPS中所采用的IGBT的耐壓強度為600V，所以在240V直流電壓下工作仍是很安全的。這就奠定了在線式UPS逆變器的可靠性遠高于48V逆變器電源的工作基礎。
2)可降低用戶的運行成本。在電信機房內采用48V逆變器電源將220V市電轉變成48V通信電源的效率一般僅為70%左右，用戶僅能使用70%左右的有效電能，這樣帶來的缺點是系統(tǒng)發(fā)熱量增加和日常運行電費增大。相比之下，如果采用在線式UPS可大大降低用戶的運行成本。UPS電力變換效率高，大大節(jié)約了運行費用。AC380V/DC360V整流效率為98%左右;DC360V/AC220V逆變效率為92%左右，所以AC/AC總效率為90%左右。
3)在電源系統(tǒng)配置上，采用UPS的冗余并聯技術配置的系統(tǒng)可靠性高于采用48V逆變器電源的可靠性。
4)UPS配有功能強大的電源監(jiān)測軟件;在線式UPS所配置的電源控制軟件，能相當容易地在WindowsNT、Windows3.1、Windows95/98、Novell、UNIX等操作系統(tǒng)中運行。在此系統(tǒng)中，用戶在PC、工作站或網絡管理平臺上，可得到如下信息或執(zhí)行如下操作。
a)觀察UPS的實時運行參數、UPS運行狀態(tài)(市電輸入、旁路輸入、蓄電池供電)。
b)蓄電池的充放電實時參數。
c)UPS切換及切換時間。
d)UPS配電回路的分斷操作。
e)UPS故障報警參數，可以自動有序地關閉用戶的操作系統(tǒng)。
f)UPS可直接對一定容量的蓄電池組進行充電，并對蓄電池的狀況進行監(jiān)測。
相比之下，48V逆變器電源監(jiān)測軟件性能較差。UPS具有成熟的控制技術，為集中監(jiān)控及遠程控制提供方便條件。
5)UPS輸入供電為小電流、高電壓，比48V逆變器的低電壓、大電流供電傳輸更為方便。
6)UPS沒有"反灌雜音"干擾。由于48V逆變器電源與程控機房所用的直流通信電源共用一條直流母線匯流排和一組48V蓄電池組，逆變器電源又是采用高頻脈寬調制(20~4OkHz)工作方式，將大大影響程控交換機的通話品質，增大數據通信的誤碼率，形成各種難以對付的雜音干擾。相反，對于在線式UPS來說，由于它的逆變器輸入直流母線和外接蓄電池組均與用戶原有的48V通信電源沒有任何直接的電氣連接，自然就不能存在"反灌雜音"干擾問題，對提高通信質量是相當有利的。
7)在線式UPS的工作頻率范圍可以達到40~70Hz，并能自動識別輸入電源的額定頻率是50Hz或是60Hz。對于標稱值為220V輸入電壓的供電體系而言，它允許很寬的市電電壓工作范圍:130~160V(帶70%負載)，160~275V(帶100%負載)。
8)UPS具有旁路切換功能，在逆變器故障時可切換到市電狀態(tài)，繼續(xù)保持供電。
(2)UPS供電缺點。
l)UPS易受電網的雷電、超壓、低壓、浪涌、尖峰干擾。
2)在市電中斷時，若UPS需要長后備時間時，要配置大容量蓄電池組或發(fā)電機組，體積增大，成本也有所提高。
3)UPS供電需要共用中線(旁路需要)，有可能增加電網的共模干擾，但許多UPS已徹底解決此問題，能做到與電網完全隔離。
4)UPS運行時當輸入電壓偏高或偏低時，即轉為蓄電池放電，而我國電網狀況通常較差，會引起蓄電池頻繁放電，縮短蓄電池壽命。使用蓄電池+逆變器供電系統(tǒng)則不用考慮此問題。而現代的UPS采用先進的DSP控制技術，具有 寬的輸入電壓范圍，在額定輸入電壓的±25%的范圍內仍可滿載輸出， 減少了蓄電池放電次數。
2.逆變器供電系統(tǒng)
在早期的機房中，通常采用將220V交流電源經過整流，為蓄電池組充電，由蓄電池組直接供給用電設備。隨著計算機網絡和通信網絡技術的發(fā)展和應用，需要為其提供高質量的220V的交流電源。由于機房都配有蓄電池組，所以通常采用蓄電池組+逆變器的方法，將直流變換為220V交流電源為系統(tǒng)供電。正常使用時逆變器提供電力供應至負載，在逆變器故障時，由市電或發(fā)電機提供電力供應至負載。此種形式的逆變器適用于功率為5~l0kVA之間的負載。
(1)逆變器供電優(yōu)點。
1)沒有市電網絡的干擾，如:電網雷電干擾、超壓、低壓干擾、浪涌、尖峰干擾。
2)逆變器輸出AC200V與市電完全隔離，沒有共模干擾。
3)逆變器不需要另外加配蓄電池組，因而逆變器供電方案成本低、體積小(這是指原來的48V蓄電池組有足夠余量，否則需要增加高頻開關電源及蓄電池組的容量，成本也就不低了)。
4)48V蓄電池組經常處于充放電狀態(tài)，而UPS電池組可能長期不放電，處于長期浮充狀態(tài)，故障率必然增高，因此48V蓄電池組可靠性高。
(2)逆變器供電缺點。
l)電力變換效率低，長期運行費用大。AC380V/DC48V整流效率為90%左右;DC48V/AC220V逆變效率為80左右;所以AC/AC總效率為70%左右。
2)逆變器冗余并聯技術未開發(fā)，抗過載能力及可靠性均差(相對UPS冗余并機而言)。
3)逆變器監(jiān)控技術不完善，集中控制和遠程控制有困難。
4)DC48V電力傳輸困難。
3.UPS與逆變器的性能比較
(l)適用場所的比較。UPS作為一個完整獨立的電源系統(tǒng)，適合在任何場所應用，且結構緊湊，占地面積小。逆變器適用于具有蓄電池組的供電系統(tǒng)，因為逆變器的工作還需要外配充電器、蓄電池組等外部設備，因此結構松散，占地較大，不易布置。
(2)不間斷供電比較。UPS最重要的作用就是不間斷供電，當市電網符合輸入范圍時，經過AC/DC，以DC/AC雙重變換，向負載供電，當市電網超限時，由蓄電池通過逆變器向負載供電，當UPS故障或過載時由旁路電源向負載供電。維護時還可以通過手動維修旁路開關對UPS進行在線維護。而蓄電池組+逆變器的供電方式，當蓄電池組出現故障需要更換時，必須使系統(tǒng)間斷，這會對系統(tǒng)造成巨大的損失。
(3)輸出功率的比較。因為逆變器限定為蓄電池組供電，由于蓄電池組電壓較低，當輸出功率要求較大時，對功率模塊及生產工藝要求較高，因此逆變器大功率輸出難以實現，目前生產的逆變器最大輸出的功率約為lOkVA，而UPS由于自身帶有蓄電池組，蓄電池組的直流電壓可根據輸出功率的要求自行設置， 高可達幾百伏，因此可以制成單機500~60OkVA的UPS，近來由于技術的進一步發(fā)展，UPS還可以采用并聯方式供電，一方面實現更大的功率輸出，另一方面可以做到容量備份，當一臺UPS故障時，不會影響正常的交流輸出，使負載在更加安全、可靠的供電情況下進行工作。
(4)對蓄電池組的壽命比較。為解決UPS電池組可能長期不放電，處于長期浮充狀態(tài)，故障率必然增高的問題，UPS本身設計有蓄電池管理功能。如英國CHLORIDEUPS具有智能蓄電池管理功能，可將蓄電池壽命延長30%，對所使用蓄電池的充電過程進行控制，浮充電壓作為環(huán)境溫度的函數自動調節(jié)，并周期性對蓄電池進行測試檢查，蓄電池如有故障將警告用戶。
(5)抗于擾方面的比較。UPS的作用是實現雙路電源的不間斷相互切換，提供一定的后備時間，穩(wěn)壓，穩(wěn)頻，隔離干擾等。它能夠將瞬間間斷、諧波干擾、電壓波動、頻率波動、浪涌等電網干擾阻擋在負載前面。由于UPS自身逆變器的輸入直流母線和外接蓄電池組均與用戶原有的系統(tǒng)電源無任何直接的電氣連接，所以不會對用電設備產生任何傳導干擾。另外，UPS為防止對外的輻射干擾，UPS在結構上采用鋼架式結構，外殼采用防銹鋼板折彎而成，且有極強的屏蔽性，符合電磁兼容性要求，特別是英國CHLORIDEUPS在設計中特意在流線型塑料外殼內襯了2mm厚的防銹鋼板，同時還采用了高射頻干擾(RFI)濾波器，在保持了優(yōu)美外觀的同時，更避免了對人體及其他設備的輻射及干擾，對于蓄電池組十逆變器而言，由于逆變器電源與機房所用的直流電源是同一組蓄電池組，而逆變器采用的是高頻脈寬調制工作方式，其反灌噪聲干擾必然會串入傳輸系統(tǒng)的輸入端，將大大影響信號傳輸品質。
(6)電氣性能比較。由于蓄電池十逆變器電源用量小，生產廠家規(guī)模小，其實力難以同UPS生產廠家相提并論。UPS作為一個完整獨立的電源系統(tǒng)，在世界上已應用幾十年，且技術成熟，可靠性高，其可靠性指標理論上可達幾十萬小時。生產廠家規(guī)模龐大，如英國CHLORIDE，美國EXIDE等，而逆變器生產廠家規(guī)模小，電氣性能標準較低，在性能上難與UPS相提并論。
(7)網絡通信。為適應現代通信網絡飛速發(fā)展的需求，要求UPS或逆變器必須擁有 強的網絡管理功能。英國CHLORIDEUPS向用戶提供了兩個RS232接口，一個計算機干接點接口和一組遠程報警繼電器觸點。其完善的網絡管理軟件可適應不同的操作系統(tǒng)，可對16臺UPS同時進行控制，可監(jiān)測多達170多種參數。其特有的Life2O00遠程控制軟件可以使UPS天天都處于專業(yè)工程師的控制之中，確保其運行的可靠性。而對于蓄電池+逆變器而言，由于其生產規(guī)模和使用范圍的限制，很少有廠家能提供如此強的軟件功能。
綜上所述，蓄電池+逆變器在控制技術、抗干擾、網絡管理、功率等級、可靠性等方面均無法達到在線式UPS的水平。電信用戶應根據自身現狀和需求來選擇交流供電方案?？偟膩碚f，逆變器成本低、體積小、蓄電池組可靠性高。但UPS可管理性、可擴展性好，且節(jié)電性能好。
中國IDC圈7月20日報道：在UPS供電系統(tǒng)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，而蓄電池組如果遠離UPS主機，那么就會在過長的直流線纜上產生線損，線損過大又會影響系統(tǒng)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(tǒng)的運行？如何計算線損的大小？這就成了一個關鍵的問題。
1 .線損影響UPS供電系統(tǒng)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(tǒng)的穩(wěn)定運行有很大的關系。
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大于3V.
2.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(yōu)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，可以顯著地降低端子的接觸電阻。
（2）線纜材質
（3）線纜線徑及長度
這是 主要的因素。計算直流線纜線損值，合
理選用線徑及長度，是減小線損的關鍵。
3.線損的計算
線損的計算方法如下：
（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。 充電電流一般來說是單只蓄電池的額定容量的0.1C.也就是說一只100Ah的電池 佳的充電電流是100Ah×0.1C=10A.且這個值是雖時間變化而變化的。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
放電電流是一個相對恒定的量，它是和設備（UPS或其它逆變設備）的負載成正比關系的。一般來說，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，所謂的線損就是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：電池組的最大放電電流，R：電纜阻值。
大放電電流：
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的長度成正比，與截面積成反比。即R=ρ？L/S（ρ：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。
按公式計算：
①MX系列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.
大放電電流：
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=1164.59A×0.00425Ω=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(guī)格的電纜是適宜的。
4.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，那么它要選取的電纜截面是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）。 機房蓄電池正 接地而使用其負電壓的原因是為了減少電纜外皮絕緣不良產生的電蝕作用，保護電纜不受到損壞。那么什么是電蝕呢?電蝕指的是兩種不同的金屬在一種腐蝕性電解液中耦合時所產生的損害。出現這種情況時，反應中惰性(不太能抵抗這種腐蝕)差的金屬變?yōu)殛?(正 )，它在此時腐蝕的速度要比金屬平時腐蝕的速度快得多，而惰性好的金屬變成陰 （負） ，它在此時腐蝕的速度要比金屬平時腐蝕的速度慢得多，如果電纜絕緣不好，空氣中的水分子和氧分子就成為腐蝕性電解液，使電纜遭受電蝕。如果蓄電池正 接地，電纜中的金屬離子經過地線進入大地中，因為在電蝕時，金屬離子在化學反應下是由正 向負 移動的，正 接地后阻止了大量的金屬離子向負 的移動，也就避免了電纜因絕緣不良而產生的漏電流的電蝕。 電話局蓄電池組-48正極接地，其原因是減少由于繼電器或電纜金屬外皮絕緣不良時產生的電蝕作用，使繼電器和電纜金屬外皮免受損壞.還有一個原因是正極接地也可以使外線電纜的芯線在絕緣不良時免受腐蝕。在電蝕時，金屬離子在化學反應下是由正 向負 移動的。繼電器線圈和鐵芯之間的絕緣不良，就有小電流i流過，電池組負 接地時，線圈的導線有可能蝕斷。反之，如電池組正 接地，雖然鐵芯也會受到電蝕，但線圈的導線不會腐蝕，鐵芯的質量較大，不會招致可察覺的后果。
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