近几年，有线电视事业在我国得到了飞速发展，为观众提供丰富多彩的电视节目，丰富了我们的文化生活，特别是有线电视网新近开发的多功能增值业务、数据业务，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的。有线电视前端是该系统的心脏，为了保证系统心脏工作稳定，前端必需使用UPS不间断电源。UPS电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源干扰、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。本文就如何设计和维护UPS蓄电池谈一下自己的经验与体会。

一、UPS不间断电源的工作原理

UPS（uninterrupted power supply）电源包括两部分主机和蓄电池，目前UPS分三种技术分：

1、后备式（VFD），电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。

2、在线互动式（VI），在市电正常的情下，输入输出信号完全相同，当市电输入信号超过一个范围，对电压和电流进行调整后输出，但输出频率不变，没有市电时由电池直流变交流供给设备工作；典型厂家是APC，采用德尔它技术；

3、在线式（VFI），在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池通过逆变器对负载供电；因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。典型厂家有爱默森和中达。

二、UPS额定输出容量的选择

  
    首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60-70%。例如我们前端，需要不间断供电的设备有卫星接收机、调制器、混合器、光发光收电脑及网络交换等，统计总功率为4500VA，因此我们选择4500÷75%≈6428VA，所以就选择了6500W的在线式主机。

三、UPS用蓄电池型号

通过本次研讨会讨论，UPS用蓄电池型号有12V系列共8个型号，12V24Ah、12V38Ah、12V50Ah、12V65Ah、12V80Ah、12V100Ah、12V150Ah、12V200Ah，2V系列共7个型号，2V200Ah、2V300Ah、2V400Ah、2V500Ah、2V600Ah、2V800Ah、2V1000Ah。

四、UPS用蓄电池技术参数

1、使用环境

室内使用温度范围：0~40℃，湿度≤93%，海拔不超过4000m；

户外使用温度范围：-40~50℃，湿度≤93%，海拔不超过4000m；

2、均浮充电压

浮充电压：2.23V~2.27V/单体

均充电压：2.30V~2.40V/单体

3、容量保存率，28天≥96%

4、密封反应效率≥95%

5、开路电压≤20mV/单体，48小时后电池间电压差≤90mV/单体

6、壳体要在50kPa压力下不变形

7、其它指标符合YD/T 799-2002标准

五、蓄电池选型

实践过程中，我们总结出下面的公式，可以对蓄电池进行选型：

蓄电池容量型号=UPS额定功率/工作电压×满载工作时间  ×安全系数/功率因数

其中：安全系数为1.25~1.4，工作温度低时安全系数大

功率因数为0.8

例如我们的UPS系统，主机额定工作功率5KW，工作电压96V，满载工作时间 6小时，对蓄电池进行选型。
   根据公式：

蓄电池容量型号=UPS额定功率/工作电压×满载工作时间  ×安全系数/功率因数

蓄电池容量型号=5000W/96V×6h×1.25/0.8=488Ah

查电池型号为500Ah，，2V500Ah电池48只串联

选型容量采用向上靠原则，每组电池最多并联两路

六、配线选择

  
    合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾；线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ,铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以参考下表选择配线和空气开关。

七、UPS系统维护

    
1、主机的维护及注意事项

  
    UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。

  
    众所周知，在相同的负载下，环境温度对UPS的供电时间有直接的影响，这与UPS的蓄电池工作环境温度有关。UPS蓄电池设计时的理想环境温度为25℃，在这一温度附近蓄电池可在最佳状态工作，当环境温度超过25℃以上时，理论上，温度每升高10℃，电池的使用寿命将缩短一半。为达到理想的测试效果，将环境温度稳定在24℃-26℃之间。另外，UPS的供电时间还和负载的大小及负载类型有关，对于后备式方波输出的UPS电源，当负载为纯电阻或微带电容性负载的话，其输出负载量应取其额定输出功率的40%～60%，这时50Hz方波电源中所包含的3次谐波成分将接近于0；若UPS的负载接近于空载或超过85%时，输出电压中的3次谐波将达到正弦波的20%，这将对计算机的电源和显示器造成很大危害。由于测试环境中没有可精确度量并可调节的微电容性负载，所以在测试时，采用了可调节的纯电阻负载来求得这两款UPS的供电时间和负载关系曲线，在测试中，这两款UPS电源如果将供电时间保持在15～25分钟左右的话，其所带负载应为额定负载的45%～60%，负载越大供电时间越会急剧减小，所以使用中一定要注意其负载应保持在额定负载的30%～60%之间，

    
2、蓄电池的维护及注意事项

  
    尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的。首先它对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短；其次，要防止电池短路或深度放电，深度放电会造成电池内阻增大或充电电压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越短；第三，要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；第四，由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障；第五，对于不经常停电的地区，建议用户每隔三个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命；第六，搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；第七，不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；第八，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。

  
    同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有液体淅出，有液体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。

  
    通常，要实现UPS的电池智能管理需要考虑多个方面，其中最重要的就是智能化的充放电管理和灵活的电池维护管理。电池精确的充放电管理，是延长电池寿命的重要因素，而电池维护操作的方便、灵活，则是保证系统安全、易用的关键。在早期的电信机房中，通常采用将220V交流电源经过整流，为48V电池组充电，由电池组直接给程控交换机供电。随着计算机网络和通信网络在电信机房的应用，需要为其提供高质量的220V的交流电源。由于有现有的48V电池组，所以通常采用电池组+逆变器的方法，将48V直流变换为220V交流电源为网络供电。但是经过实践证明，这种方法存在着许多弊病。

  
    有线电视网新近开发的多功能增值业务、数据业务，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的。有线电视前端是该系统的心脏，为了保证系统心脏工作稳定，前端必需使用UPS不间断电源。要合理地进行UPS电池的充放电管理，首先要准确全面地监控每一节电池的状态，包括电池容量、后备时间等。目前，大多数中、大容量UPS都设计并具备了此项功能，其主要作用是：检测电池性能以及电池回路是否正常。 在放电环节需要特别控制过度放电给电池带来的损害。容易造成电池过放电的因素主要是电池最低保护电压设置错误，以及小负载、长时间小电流放电。最低保护电压设置的错误比较容易被修正；但小负载、长时间小电流放电由于其随机性，不容易被控制，且小电流放电极易造成电池的深度放电，损坏电池。这就需要UPS能够根据负载情况智能化地动态调整电池最低保护电压。

  
    以APC公司的Smart-UPS RT系列为例，它具备智能化的电池诊断和充放电管理功能，拥有电池状态指示灯，可以提供非常直观的状态视图，能够实时显示电池容量和后备时间。它的CellGuard智能电池管理功能可以实现精确的电池充电控制，防止电池的过充或欠充。定期的自动电池充放电管理系统能使电池长期保持极佳的状态，并可以对电池的损坏进行预警。另外其快速智能充电功能FastCharge、电池热补偿和保护功能，可有效地保护负载。

  
    便于智能化管理的UPS，在设计、制造过程中都应该以用户的安全、易用为首要准则，充分考虑UPS在使用时的方方面面。目前，越来越多的UPS产品采用模块化电池阵列，甚至能实现在塔式和机架式之间进行灵活转换，既方便了安装和维护，又保证了系统的扩展性和兼容性。APC的Smart-UPS RT就是能在塔式和机架式形态之间自由转换的典范，包括外置电池包在内都能进行灵活的安排。它的抽拉式电池设计，支持在线热更换，让用户能像拉抽屉一样更换电池，更为便捷与安全。

  
    一般的UPS电池使用寿命为三至六年，而智能化管理保护下的电池，将获得更高的可用性。可灵活更换的电池模块，也让个别电池的损坏不再成为影响整个UPS使用的致命伤。拥有了高度灵活、操作方便、智能管理的UPS系统，整个IT系统就拥有了一颗健康强力的心脏。