UPS的空开、电缆及电池的配置计算

很多朋友问到关于ups相关的计算，其实关于ups方面的计算还是挺多，ups无论是接空开，还是连接电缆，以及选择电池，都可能需要计算它的电流或功率等，那么今天我们来详细了解下ups的相关计算。

 

一、ups空开及电缆的配置

一、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。

我们首先要看下，ups如何计算空开。

 

二、ups输入电流的计算方法 

   我们首先要看下输入电流的计算公式：

其中：S：三相UPS=3，单相UPS=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：

                  100000×0.8   

输入电流（A）＝ ———————  =160A

               176×0.95×3*1

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：

                  6000×0.8   

输入电流（A）＝——————  =30A

                176×0.9×1

 

三、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：    

S：三相UPS=3，单相UPS=1。

 

举例：

已知：UPS功率：100KVA，输出电压：220V，S=3（三相ups）。

 

计算结果如下：

                   100000   

输出电流（A）＝——————=152A

                 220×3

 

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。

 

四、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；

例如：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35 mm2)

输出线缆（mm2）＝152/5=30mm2(实际可采用35 mm2)

电池线缆（mm2）＝200/4=50mm2(实际可采用60 mm2)

 

二、ups电池的配置

这里面就看下ups常用的两种计算方法。

一、恒电流法

1、计算蓄电池的最大放电电流值：

 I最大=Pcosф/（η*E临界*N）

注：

P → UPS电源的标称输出功率

cosф → UPS电源的输出功率因数

η → 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 → 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 →每组电池的数量

 

2、根据所选的蓄电池组的后备时间，查出所需的电池组的放电速率值C，

然后根据：

电池组的标称容量= I最大/C

算出电池的标称容量。

举例

型号：三进三出高频系列 100KVA，输出功率因数Cosф：0.8   直流电压：480V（电池低压保护：420V）  效率：93%  后备时间：2小时，每一电池组额定节数N:40节。

电流法

I最大=Pcosф/（η*E临界*N）= 100*1000*0.8/0.93*10.5*40 =204.8A

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 40节 并联5组。

 

二、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×cosØ}/（ŋ×N）

其中：

W----电池组提供的功率

P-----UPS额定功率

cosØ--功率因数

ŋ-----UPS满载时逆变器效率

N--- -UPS每电池组额定节数

 

举例

台达NT系列80KVA  UPS 后备时间30min，选用DCF126-12系列电池。计算电池容量？

　　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？=0.98（以上数据均应用台达UPSDCF126电池性能技术参数）

 

恒功率法

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电池终止电压为1.75v时放电30min电池提供功率为217W（数据是引用上面台达DCF126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。

 

转载自“数据中心运维管理”公众号