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贝利蓄电池
电信机房除了以直流(DC)48V用电设备为主外，还有交流(AC)220V用电设备，而就这些设备由逆变器供电好还是由UPS供电好这个问题，长期存在不同的意见，实践中也确实存在两种供电方案均被用户采用的情况。为此将两种供电方式进行比较，从而为电信用户的选择提供一些依据。
1.UPS与逆变器的区别
(l)UPS供电优点。
l)UPS作为一个完整独立的电源系统，包括整流器、充电器、逆变器、静态旁路开关、手动维修旁路开关及蓄电池组。可工作在市电状态下由逆变器向负载供电。为负载提供纯净的正弦波电源，可靠性高;由于在线式UPS采用AC/DC和DC/AC型双变换调控技术，它的逆变器所输出的是与市电网完全隔离的纯净正弦波电源，目前已有在这种UPS的输入端配置防雷击抗瞬态浪涌抑制器的产品(抗浪涌抑制能力符合IEC801-5，LEVEL3标准，能抵御4kV/kA级的瞬态浪涌冲击)，因此，这种在线式UPS完全可以确保用户的负载得以安全可靠地运行。如果将输出功率相同的48V逆变器电源(它的逆变器的直流输入电压仅为54V)与在线式UPS中的逆变器相比，在线式UPS中的IGBT处于高压小电流工作状态，而48V逆变器电源功率管工作在低压大电流状态。目前在UPS中所采用的IGBT的耐压强度为600V，所以在240V直流电压下工作仍是很安全的。这就奠定了在线式UPS逆变器的可靠性远高于48V逆变器电源的工作基础。
2)可降低用户的运行成本。在电信机房内采用48V逆变器电源将220V市电转变成48V通信电源的效率一般仅为70%左右，用户仅能使用70%左右的有效电能，这样带来的缺点是系统发热量增加和日常运行电费增大。相比之下，如果采用在线式UPS可大大降低用户的运行成本。UPS电力变换效率高，大大节约了运行费用。AC380V/DC360V整流效率为98%左右;DC360V/AC220V逆变效率为92%左右，所以AC/AC总效率为90%左右。
3)在电源系统配置上，采用UPS的冗余并联技术配置的系统可靠性高于采用48V逆变器电源的可靠性。
4)UPS配有功能强大的电源监测软件;在线式UPS所配置的电源控制软件，能相当容易地在WINOOWsNT、WINOOWs3.1、WINOOWs95/98、Novell、UNIX等操作系统中运行。在此系统中，用户在PC、工作站或网络管理平台上，可得到如下信息或执行如下操作。
a)观察UPS的实时运行参数、UPS运行状态(市电输入、旁路输入、蓄电池供电)。
b)蓄电池的充放电实时参数。
c)UPS切换及切换时间。
d)UPS配电回路的分断操作。
e)UPS故障报警参数，可以自动有序地关闭用户的操作系统。
f)UPS可直接对一定容量的蓄电池组进行充电，并对蓄电池的状况进行监测。
相比之下，48V逆变器电源监测软件性能较差。UPS具有成熟的控制技术，为集中监控及远程控制提供方便条件。
5)UPS输入供电为小电流、高电压，比48V逆变器的低电压、大电流供电传输更为方便。
6)UPS没有"反灌杂音"干扰。由于48V逆变器电源与程控机房所用的直流通信电源共用一条直流母线汇流排和一组48V蓄电池组，逆变器电源又是采用高频脉宽调制(20~4OkHz)工作方式，将大大影响程控交换机的通话品质，增大数据通信的误码率，形成各种难以对付的杂音干扰。相反，对于在线式UPS来说，由于它的逆变器输入直流母线和外接蓄电池组均与用户原有的48V通信电源没有任何直接的电气连接，自然就不能存在"反灌杂音"干扰问题，对提高通信质量是相当有利的。
7)在线式UPS的工作频率范围可以达到40~70Hz，并能自动识别输入电源的额定频率是50Hz或是60Hz。对于标称值为220V输入电压的供电体系而言，它允许很宽的市电电压工作范围:130~160V(带70%负载)，160~275V(带100%负载)。
8)UPS具有旁路切换功能，在逆变器故障时可切换到市电状态，继续保持供电。
(2)UPS供电缺点。
l)UPS易受电网的雷电、超压、低压、浪涌、尖峰干扰。
2)在市电中断时，若UPS需要长后备时间时，要配置大容量蓄电池组或发电机组，体积增大，成本也有所提高。
3)UPS供电需要共用中线(旁路需要)，有可能增加电网的共模干扰，但许多UPS已彻底解决此问题，能做到与电网完全隔离。
4)UPS运行时当输入电压偏高或偏低时，即转为蓄电池放电，而我国电网状况通常较差，会引起蓄电池频繁放电，缩短蓄电池寿命。使用蓄电池+逆变器供电系统则不用考虑此问题。而现代的UPS采用先进的DSP控制技术，具有 宽的输入电压范围，在额定输入电压的±25%的范围内仍可满载输出， 减少了蓄电池放电次数。
2.逆变器供电系统
在早期的机房中，通常采用将220V交流电源经过整流，为蓄电池组充电，由蓄电池组直接供给用电设备。随着计算机网络和通信网络技术的发展和应用，需要为其提供高质量的220V的交流电源。由于机房都配有蓄电池组，所以通常采用蓄电池组+逆变器的方法，将直流变换为220V交流电源为系统供电。正常使用时逆变器提供电力供应至负载，在逆变器故障时，由市电或发电机提供电力供应至负载。此种形式的逆变器适用于功率为5~l0kVA之间的负载。
(1)逆变器供电优点。
1)没有市电网络的干扰，如:电网雷电干扰、超压、低压干扰、浪涌、尖峰干扰。
2)逆变器输出AC200V与市电完全隔离，没有共模干扰。
3)逆变器不需要另外加配蓄电池组，因而逆变器供电方案成本低、体积小(这是指原来的48V蓄电池组有足够余量，否则需要增加高频开关电源及蓄电池组的容量，成本也就不低了)。
4)48V蓄电池组经常处于充放电状态，而UPS电池组可能长期不放电，处于长期浮充状态，故障率必然增高，因此48V蓄电池组可靠性高。
(2)逆变器供电缺点。
l)电力变换效率低，长期运行费用大。AC380V/DC48V整流效率为90%左右;DC48V/AC220V逆变效率为80左右;所以AC/AC总效率为70%左右。
2)逆变器冗余并联技术未开发，抗过载能力及可靠性均差(相对UPS冗余并机而言)。
3)逆变器监控技术不完善，集中控制和远程控制有困难。
4)DC48V电力传输困难。
3.UPS与逆变器的性能比较
(l)适用场所的比较。UPS作为一个完整独立的电源系统，适合在任何场所应用，且结构紧凑，占地面积小。逆变器适用于具有蓄电池组的供电系统，因为逆变器的工作还需要外配充电器、蓄电池组等外部设备，因此结构松散，占地较大，不易布置。
(2)不间断供电比较。UPS最重要的作用就是不间断供电，当市电网符合输入范围时，经过AC/DC，以DC/AC双重变换，向负载供电，当市电网超限时，由蓄电池通过逆变器向负载供电，当UPS故障或过载时由旁路电源向负载供电。维护时还可以通过手动维修旁路开关对UPS进行在线维护。而蓄电池组+逆变器的供电方式，当蓄电池组出现故障需要更换时，必须使系统间断，这会对系统造成巨大的损失。
(3)输出功率的比较。因为逆变器限定为蓄电池组供电，由于蓄电池组电压较低，当输出功率要求较大时，对功率模块及生产工艺要求较高，因此逆变器大功率输出难以实现，目前生产的逆变器最大输出的功率约为lOkVA，而UPS由于自身带有蓄电池组，蓄电池组的直流电压可根据输出功率的要求自行设置， 高可达几百伏，因此可以制成单机500~60OkVA的UPS，近来由于技术的进一步发展，UPS还可以采用并联方式供电，一方面实现更大的功率输出，另一方面可以做到容量备份，当一台UPS故障时，不会影响正常的交流输出，使负载在更加安全、可靠的供电情况下进行工作。
(4)对蓄电池组的寿命比较。为解决UPS电池组可能长期不放电，处于长期浮充状态，故障率必然增高的问题，UPS本身设计有蓄电池管理功能。如英国CHLORIDEUPS具有智能蓄电池管理功能，可将蓄电池寿命延长30%，对所使用蓄电池的充电过程进行控制，浮充电压作为环境温度的函数自动调节，并周期性对蓄电池进行测试检查，蓄电池如有故障将警告用户。
(5)抗于扰方面的比较。UPS的作用是实现双路电源的不间断相互切换，提供一定的后备时间，稳压，稳频，隔离干扰等。它能够将瞬间间断、谐波干扰、电压波动、频率波动、浪涌等电网干扰阻挡在负载前面。由于UPS自身逆变器的输入直流母线和外接蓄电池组均与用户原有的系统电源无任何直接的电气连接，所以不会对用电设备产生任何传导干扰。另外，UPS为防止对外的辐射干扰，UPS在结构上采用钢架式结构，外壳采用防锈钢板折弯而成，且有极强的屏蔽性，符合电磁兼容性要求，特别是英国CHLORIDEUPS在设计中特意在流线型塑料外壳内衬了2mm厚的防锈钢板，同时还采用了高射频干扰(RFI)滤波器，在保持了优美外观的同时，更避免了对人体及其他设备的辐射及干扰，对于蓄电池组十逆变器而言，由于逆变器电源与机房所用的直流电源是同一组蓄电池组，而逆变器采用的是高频脉宽调制工作方式，其反灌噪声干扰必然会串入传输系统的输入端，将大大影响信号传输品质。
(6)电气性能比较。由于蓄电池十逆变器电源用量小，生产厂家规模小，其实力难以同UPS生产厂家相提并论。UPS作为一个完整独立的电源系统，在世界上已应用几十年，且技术成熟，可靠性高，其可靠性指标理论上可达几十万小时。生产厂家规模庞大，如英国CHLORIDE，美国EXIDE等，而逆变器生产厂家规模小，电气性能标准较低，在性能上难与UPS相提并论。
(7)网络通信。为适应现代通信网络飞速发展的需求，要求UPS或逆变器必须拥有 强的网络管理功能。英国CHLORIDEUPS向用户提供了两个RS232接口，一个计算机干接点接口和一组远程报警继电器触点。其完善的网络管理软件可适应不同的操作系统，可对16台UPS同时进行控制，可监测多达170多种参数。其特有的Life2O00远程控制软件可以使UPS天天都处于专业工程师的控制之中，确保其运行的可靠性。而对于蓄电池+逆变器而言，由于其生产规模和使用范围的限制，很少有厂家能提供如此强的软件功能。
综上所述，蓄电池+逆变器在控制技术、抗干扰、网络管理、功率等级、可靠性等方面均无法达到在线式UPS的水平。电信用户应根据自身现状和需求来选择交流供电方案。总的来说，逆变器成本低、体积小、蓄电池组可靠性高。但UPS可管理性、可扩展性好，且节电性能好。
中国IDC圈7月20日报道：在UPS供电系统中，其重要的一个组成部分就是蓄电池组。蓄电池组体积庞大，重量很重，在目前占地面积小的机房中越来越不适宜。但是蓄电池组是后备时间的保障，电池数量少了又不能满足日常使用。解决这个矛盾的方法就是将蓄电池组移出机房，但是UPS为了使用和操作上的方便，又不能与电池组一起移出机房，而蓄电池组如果远离UPS主机，那么就会在过长的直流线缆上产生线损，线损过大又会影响系统的正常供电。因此，什么是线损？为什么过大的线损会影响系统的运行？如何计算线损的大小？这就成了一个关键的问题。
1 .线损影响UPS供电系统正常运行
众所周知，直流电流流经一定长度的电缆是有线损的。这里所说的线损是指直流电流流过一定长度的电缆所产生的电压，也就是说所要计算的线损就是一个电压值。线损对UPS及负载有很大的影响，因此掌握线损的计算方法，对供电系统的稳定运行有很大的关系。
以12V的蓄电池为例，其放电起始电压为13.5V（由UPS的浮充电压决定），其临界放电电压为10.5V（由UPS的逆变器终止电压决定）。也就是说单只电池的端电压只允许下降3V左右。这下降的3V如果全部损耗在线缆上，那么无疑，只要市电一停，负载就会全部宕掉，电池组根本就起不到作用。有的用户会说这是电池组没有起到作用，电池坏掉了，其实不然。而盲目更换电池，不但会造成人力和资源的浪费，并且不能解决问题。电池组直流母线端电压减去UPS直流母线端电压，差值即为线损（关闭UPS充电器或直流输入开关）。线损值一般来说不应大于3V.
2.影响线损的主要因素
线损值当然越小越好，影响线损的因素主要有三点：
（1）端子接触电阻
采用优质电力金具（专用直流接线端子），设计合理的安装方式，减少端子的连接，可以显著地降低端子的接触电阻。
（2）线缆材质
（3）线缆线径及长度
这是 主要的因素。计算直流线缆线损值，合
理选用线径及长度，是减小线损的关键。
3.线损的计算
线损的计算方法如下：
（1）直流电缆承担两个电流
①充电电流（长期）
充电电流是随着时间变化而变化的，这是一个变量。 充电电流一般来说是单只蓄电池的额定容量的0.1C.也就是说一只100Ah的电池 佳的充电电流是100Ah×0.1C=10A.且这个值是虽时间变化而变化的。当到达这只电池或这组电池的浮充电压值时，充电电流就会变得很小，小到毫安级，所以充电电流流过电缆不计线损。
②放电电流
放电电流是一个相对恒定的量，它是和设备（UPS或其它逆变设备）的负载成正比关系的。一般来说，负载是不变的，那么这个放电电流就是一个恒定值，它流过一定长度的电缆时，就会产生压降（即线损）。
（2）线损的定义
指单位大小的电流流过单位长度的电缆所产生的电压。也可以这么认为，所谓的线损就是指电流从电池的末端流到充电器的输入端所产生的压降。
（3）线损的计算方法
根据欧姆定律，线损：U=IR U：线损电压，I：电池组的最大放电电流，R：电缆阻值。
大放电电流：
式中P：UPS的额定功率cosφ：负载功率因数，Uf：电池的临界放电电压n：电池个数，η：UPS逆变器的效率（0.88～0.95）
电缆的电阻值与电缆的长度成正比，与截面积成反比。即R=ρ？L/S（ρ：导体的电导率）。
（4）根据上述方法和公式，以一台400kVA的UPS为例，后备时间为1h，满载工作，直流线缆长度为60m时的线损。
按公式计算：
①MX系列400kVAUPS的直流启动电压为384V，32只/组（关于大功率UPS延时时间与电池容量的计算方法在这里不做论述）。 大负载功率因数为0.9，逆变器效率取0.92.
大放电电流：
②电池电缆的截面积
先选取BVR240的电缆，其线径为240mm2.
③线损
U=IR=1164.59A×0.00425Ω=4.94V
④由于线损不能大于3V，所以选取240mm2的线缆显然是不合适的。
⑤那么选取BVR240的电缆两根并联，经计算线损为：U=IR=1164.59A×0.002125Ω=2.47V.这个规格的电缆是适宜的。
4.结束语
经上述可以得出结论，400kVA的UPS，如果其直流电缆长度为60m的话，那么它要选取的电缆截面是480mm2，其线损为2.47V.这是符合要求的。这里还有一点要说明的是，线损与电池组的组数和电池组的容量是没有关系的，它只和UPS所带的负载容量（ 大放电电流）和UPS本身的直流启动电压有关（也就是单组电池的只数）。 机房蓄电池正 接地而使用其负电压的原因是为了减少电缆外皮绝缘不良产生的电蚀作用，保护电缆不受到损坏。那么什么是电蚀呢?电蚀指的是两种不同的金属在一种腐蚀性电解液中耦合时所产生的损害。出现这种情况时，反应中惰性(不太能抵抗这种腐蚀)差的金属变为阳 (正)，它在此时腐蚀的速度要比金属平时腐蚀的速度快得多，而惰性好的金属变成阴 （负） ，它在此时腐蚀的速度要比金属平时腐蚀的速度慢得多，如果电缆绝缘不好，空气中的水分子和氧分子就成为腐蚀性电解液，使电缆遭受电蚀。如果蓄电池正 接地，电缆中的金属离子经过地线进入大地中，因为在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正 向负 移动的，正 接地后阻止了大量的金属离子向负 的移动，也就避免了电缆因绝缘不良而产生的漏电流的电蚀。 电话局蓄电池组-48正极接地，其原因是减少由于继电器或电缆金属外皮绝缘不良时产生的电蚀作用，使继电器和电缆金属外皮免受损坏.还有一个原因是正极接地也可以使外线电缆的芯线在绝缘不良时免受腐蚀。在电蚀时，金属离子在化学反应下是由正 向负 移动的。继电器线圈和铁芯之间的绝缘不良，就有小电流i流过，电池组负 接地时，线圈的导线有可能蚀断。反之，如电池组正 接地，虽然铁芯也会受到电蚀，但线圈的导线不会腐蚀，铁芯的质量较大，不会招致可察觉的后果。
 
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