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艾默生UPS电源外接的蓄电池安装使用注意事项。
我们在使用长延时的艾默生UPS电源的时候，经常会配置大批量的蓄电池，下面我们工程师就给大家讲解一下艾默生UPS电源外接的蓄电池安装使用注意事项。
(1) 使用前请检查蓄电池的外观
(2) 蓄电池的安装必须由专业人士来进行。
(3) 电池不可在密闭或者高温的环境下使用（建议循环使用温度为5～35℃.
(4) 安装搬运电池时应均匀受力，受力处应为蓄电池的壳部分，避免损伤极柱。
(5) 电池在多只并联使用时，请按电池标识“+”、“－”极性依次排列，电池之间的距离不能小于－15mm。
(6) 在电池连接过程中，请戴好防护手套，使用扭矩扳手等金属工具时，请将金属工具进行绝缘包装，绝对避免将金属工具同时接触到电池正、负端子.
(7) 若需要电池并联使用，一般不要超过三组（只）并联.
(8) 和外接设备连接之前，使设备处于断开状态，然后再将蓄电池（组）的正极连接设备的正极，蓄电池（组）的负极连接设备的负极端，并紧固好连接线。
一、引言
UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源系统，是一种含有储能装置（通常为蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒电压、恒频率输出的不间断电源系统。主要应用于要求设备24小时供电的场合，如通讯设备、计算机网络系统或其它电力电子设备等。当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内储能装置的电能，通过逆变转换的方式向负载继续供应交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
二、UPS系统介绍及过程分析
图1是个非常典型的UPS在地铁中的应用，从上图中可以明显看到，该系统包含配电柜、UPS电源和外置维护开关，终端负载为各机电系统，如信号系统、通信系统、综合监控系统、自动售检票系统、自动列车监控系统等子系统。配电柜的作用是对用电设备进行配电和控制，在电路出现过载、短路和漏电时，配电柜还可以进行断电保护；外置维护开关主要是在维护检测过程中闭合，旁路掉UPS的电路，使电能从外置维护开关的电路上通过，实现了在保证后端负载能够得到正常供电的情况下不影响对设备的维护；在市电异常，配电柜断电的情况下，UPS电源通过储能装置给后端的设备供电。 UPS的内部结构如图2，主要由五部分组成：电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器，进行DC/AC变换的逆变器，输出切换电路以及蓄能电池。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流能量的功能外，对整流器来说就像接了一只大容量电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关，主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制。
下面结合UPS的内部结构，分析市电供电和断电两种状态下UPS的工作过程：
1、市电正常时，交流电通过主电输入端口，交流电输入经整流滤波变换成直流后，再通过SPWM逆变器逆变，然后交流电供给输出，最后通过逆变静态开关切换到用户负载，形成整个供电的通路。在UPS系统中，之所以在市电供电的情况下还需经过整流、逆变等电路，而不是直接由市电给后端的用户负载供电，其目的是提高供电、用电的质量。同时，通过整流后的直流也给予电池组充电，详细过程见图3，工作路线见图中的标示。
2、当市电异常（断电）时，主电输入端口已经没有电能输入，而是由电池输入，通过SPWM逆变器逆变出交流电供给输出，通过逆变静态开关切换到输出给用户负载，完成整个供电的通路。详细过程见图4，工作路线见图中的标示。
1、不要在密封空间或火的附近安装艾默生ups蓄电池，这种环境中使用和安装蓄电池易引发及火灾的。
2、不要用有可能引发静电的东西盖住蓄电池，产生静电时有时会引起，应非常注意。
3、离水近的地方不适合安装蓄电池，否则有发生触电危险。这方面也是需要特别注意的。
4、请不要在温度超过-40 °C~60 °C环境下安装蓄电池。不过正常情况下这个要求还是可以满足的。
5、不要在粉尘多的地方使用蓄电池，有造成蓄电池短路的隐患。
6、不要用有粘性或标贴类物体压住上盖，因上盖下面有排气阀，电池内产生的气体将不能逸出。会造成鼓包，甚至。
7、并联的个数——浮充电时，插接式端子电池最多只能并联三列，螺栓紧固式端子没有特别限制，但并联数量小可靠性增加。为使各列充放电电池保持均衡，实
际使用上请不要超过三列。以上内容请作为参考，也是我们广瑞人的安装作业标准。
UPS的功能主要有两个：一是在市电正常时改善对负载的供电质量，同时对后备电池进行充电;二是在市电异常时，通过后备电池保证向负载供电的不间断性。目前，UPS的节能必需从方案、UPS、电池、配电等方面全方位进行。
1、按需扩容的柔性规划
一般数据中心的建设都不是一步到位,会考虑今后未来几年的扩容,在设计时UPS容量一般都考虑容量比较大些,一次就安装了几套大功率的UPS并机，初期负载量只有规划容量的10%～20%，使UPS的利用率很低，造成电能的浪费。如何避免这种情况的发生，从UPS供电系统角度考虑,应该包括:
(1)供电方案设计
目前UPS供电方案主要有分散供电、集中供电两种。分散供电是一台UPS为一台或多台设备供电。分散供电的好处是分散风险,不会因为一台UPS异常造成大部分设备停电;缺点是UPS分散布置,不便管理,而且布线不容易规划。另一种是采用集中供电,由一套大功率的UPS直接对数据中心的所有负载供电。集中供电的好处是便于规划、管理方便、维护方便;缺点是如果UPS系统异常,容易引起数据中心大面积停电事故,此缺点可以通过采用并联构架来避免。因此,以上两种方案各有优缺点,目前的数据中心一般都采用集中供电方案。由于UPS并机数量有限制,而且当UPS系统并机数量超过4台时,其可靠性并不比单机供电系统高多少。当机房UPS装机总容量超过一定限度时,建议将机房按几期规划分成几个区域进行供电。规划时可以参考:单机容量不宜超过400kVA,并机数量不宜超过3台。
(2)UPS在线并机扩容功能
数据中心的UPS容量的规划，可以根据不同时期的负载容量要求,采用逐步扩容的方案,使投资方案更经济，同时也能使UPS工作处于较佳的效率点。目前中、大功率段的UPS均已经具备冗余并机功能，不仅提高了系统的可靠性，同时也为机房扩容提供了条件。只要规划时在UPS前后配电箱预留足量的空气开关，并在机房规划相应空间，即可实现UPS并机扩容功能。关键是并机的过程处理，多种品牌UPS并机时需要对UPS的设置进行修正，此时要求UPS必须工作在维修旁路状态，UPS由市电直接带载，如果此时市电波动较大甚至停电，将造成系统的大面积瘫痪。所以并机扩容必须具备在线并机功能，即UPS并机扩容时，只需将新增UPS软件修改至与原UPS系统一致后，在不关闭原有UPS系统的情况下，直接将新增UPS并入原有系统即可，扩容前后，UPS均工作于在线模式下，避免切换至旁路供电的高风险操作。
(3)采用模块化UPS，实现逐步扩容
目前,模块化UPS已经开始在国内应用,模块化UPS特点主要包括:可扩容、平均故障修复时间(MTTR)短、可经济实现“N+X”冗余并机。
提高UPS自身能效,优化负载效率曲线
目前UPS均为在线式双变换构架，在其工作时整流器、逆变器均存在功率损耗。以一个容量为400kVA的UPS为例，每度电按0.95元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为400×0.8×0.01×24×365×0.95=26630.4元。可见提高UPS的工作效率，可以为数据中心节省一大笔电费，可见提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。因此采购UPS，尽量采购效率更高的UPS。
当然UPS效率高不仅仅是满载时效率高,同时也必须具备一个较高的效率曲线,特别是在“1+1”并机系统时,根据系统规划,每台UPS容量不得大于50%,如果此次效率仅为90%以下,就算满载效率达到95%以上,也是没有意义的,所以要求UPS必须采取措施优化效率曲线,使UPS效率在较低负载时也能达到较高的效率。
UPS效率与输出功率关系曲线图
除了提高UPS自身的效率之外，UPS上面的一些功能也可加以利用。比如像ECO经济运行模式。其原理是在较好的市电环境时，激活此功能，使UPS由静态旁路直接供电，此时逆变器处于待机状态，正常工作，但不输出能，一旦市电异常，UPS立即切换到逆变器供电状态，切换时间一般在1ms以内，具体见图2所示，蓝色为输入电波形，黄色为输出电压波形。由于此时的逆变器处于待机状态，所以自身损耗很小，此时UPS的整机效率可以达到97%以上，比正常模式节省3%以上的功率。
ECO模式转正常供电模式波形图
使用ECO模式必须具备以下条件:
(1)静态旁路必须采用两组高可靠晶闸管，不得采用接触器加晶闸管的组合，因为接触器吸合时，接触点会打火，一般工作数百次之后就不能正常工作了。而晶闸管则不存在此问题，同时可以缩短切换时间。
(2)建议使用在较好的电力环境下，比如一级供电单位等。
3、降低输入电流谐波，提高功率因数
谐波产生的根本原因是由于电力线路呈现一定阻抗，等效为电阻、电感和电容构成的无源网络，由于非线性负载产生的非正弦电流，造成电路中电流和电压畸变，称为谐波。谐波的危害包括:引起电气组件附加损耗和发热(如电容、变压器、电机等);电气组件温升高、效率低、加速绝缘老化、降低使用寿命;*设备正常工作;无功功率增加，电力设备有功容量降低(如变压器、电缆、配电设备);供电效率低;出现谐振，特别是柴油发电机发电时更严重;空开跳闸、熔丝熔断、设备无故损坏。UPS对于电网而言是一个非线性负载，在工作的时候会产生大量的谐波。以配置6脉冲整流器的UPS为例，其输入功率因数一般为0.75左右，谐波大于30%。降低UPS工作谐波的主要方法有:
(1)采用12脉冲整流器。其原理是在原有6脉冲整流器基础上，在输入侧增加一个移相变压器和6脉冲整流器。采用该技术方案后，可以将谐波降低至10%左右。优点是较为简单，谐波改善明显;缺点是对功率因数改善有限，价格略高。
(2)采用无源滤波器。依据LC滤波电路原理，对UPS产生的谐波进行滤除，并对功率因数进行补偿。优点是技术简单，成本较低;缺点是只能补偿特点阶次的谐波，同时受负载阻抗影响较大，无法适用于全功率段。
(3)采用有源滤波器。原理是利用可控的功率半导体器件向电网注入与谐波源电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，达到实时补偿谐波电流的目的。优点是可以补偿多个阶次的谐波，且不受负载阻抗大小的影响;缺点是购置成本较高。
(4)采用高频IGBT整流及PFC功率因数校正电路设计整流器。原理是采用高频率PWM控制IGBT导通，对输入电压波形进行分割，使输入电流波形尽量接近正弦波，并对输入电压和电流相位差进行补偿。优点是体积轻，价格便宜，效果好;缺点是技术结构复杂，不易维护，受功率器件影响，目前容量大小受到限制。
4、电池管理及配电管理技术
UPS都配备了电池组，用户在电池组上的投资往往占整个UPS供电系统投资的很大一部分，甚至超过UPS本身的投资，而电池的使用年限明显低于UPS设备。由于电池主要材料是重金属铅、硫酸和不易分解的塑料，都会对环境造成严重的污染。因此减少电池使用数量，延长电池循环使用寿命，不仅节省直接和间接的电池投资，而且还减少整个对环境的污染。所以UPS可以通过以下几个技术实现电池的节能。
(1)并机共用电池组功能。共用电池组原理是通过特殊的整流器控制及故障隔离技术，使并机系统中的两台或多台UPS的整流同步、母线均流，使系统中的各台UPS母线直接并联，然后将满足系统后备时间要求的电池并联后接入并联母线系统中，实现电池的共享，减少电池投资。以“1+1”为例，传统的UPS方案，系统后备一小时，考虑其中一台UPS故障时，UPS2的电池不能为UPS1使用，所以UPS1和UPS2必须各配置一套一小时的电池组，才能保障系统在断电后还能备用一小时。采用共用电池组方案后，因为UPS1故障后，系统中的电池仍能为UPS2提供能量，所以整个系统仅需配置1套1小时电池即可。不仅节省了电池直接投资，同时也节约机房在空间、承重及空调等方面的投资，也降低了对环境的污染。或配置少许电池，增配发电机组。
(2)智能电池管理技术。影响电池寿命的因素有很多，主要包括温度、充电、放电、循环次数等。如果能够对上述几个因素进行综合处理，可以大大延长电池的使用寿命，延长电池更换周期，节约电池投资。UPS的智能电池管理技术主要包括:电池均浮充管理(均浮充控制)、充电温度补偿、智能放电终止电压控制，除此之外还应具备电池定期自动检测和电池漏液检测功能。另外还可以选择输入电压范围较宽的UPS，减少电池放电次数。通过上述几种技术，可大幅度延长电池寿命2～3年。
(3)智能UPS配电管理技术。原理是通过侦测UPS电池电压或者管理设备供电时间，实现对机房中不同等级负载的多次下电保护功能，减少电池投资、提高电池使用率。智能UPS配电管理技术主要有两种方案:包括软件实现方式及硬件实现方式。
