如何选择UPS电池？UPS的性能指标

一般来说，UPS制造商为了说明UPS产品的性能，会在产品说明书中注明其产品达到的某些标准或提供便于使用的性能指标，这些指标通常在产品指标栏中给出。UPS用户可以通过阅读产品手册中的指示灯栏快速了解产品概况，这是设备选型和维护所必需的。下面介绍输入指示灯、输出指示灯、UPS 电池 指示灯等指示灯。

1. 输入指标

1. 输入电压范围

2. 输入频率范围

3. 输入功率因数和输入电流谐波分量

2. 输出指标

1. 输出电压

2. 输出能力

3. 输出过载能力

4. 输出电流峰值系数

5. 并联负载电流不平衡度

3. UPS 电池指示灯

1. UPS电池额定电压

2. UPS电池的后备时间

3. UPS电池的种类

4. UPS电池充电电流限制范围

4. 其他指标

1. 效率和有功功率

2. 不同运行状态之间的转换时间

3. 可靠性要求

4. 振动和冲击

5. 音频噪音

6. 远程控制和远程留言功能

7. 保护和报警功能

8. 电磁兼容性限制

9. 安全要求

10. 环境条件

11. 外观结构

1.输入指标(1)输入电压范围

输入电压表示 UPS 所适应的电源类型。除了规定输入交流电压是单相还是三相外，还应规定输入交流电压的值，如220V、380V、110V。同时，还应给出UPS对电网电压变化的适应范围，如在额定电压的基础上±10%、±15%、±20%、±35%。当然，相数和输入额定电压也可以在产品说明书中单独给出。UPS输入电压上下限是指当电网电压超过上限时，UPS断开电网，UPS电池开始供电。备用和交互式 UPS 的输入电压范围为 176 V 至 264 V。下表列出了在线 UPS 的输入电压范围。

(2)输入频率范围

输入频率范围是指 UPS 使用的输入交流频率和允许的变化范围。在大陆，标准值为50Hz，输入频率范围为50Hz±1Hz、50Hz±2Hz、50Hz±3Hz等，代表UPS内部同步锁相电路的同步范围。即当电网频率在变化范围内时，UPS逆变器的输出与电网同步。当频率超出范围时，逆变器的输出与电网不同步。输出频率由 UPS 内部的 50Hz 正弦波发生器决定。通讯UPS的输入频率范围为48-52Hz。

(3)输入功率因数和输入电流谐波分量

在电路原理中，线性电路的功率因数通常用cosφ来表示，其中φ是正弦电压与正弦电流的差角。对于非线性电路，虽然输入电压是正弦波，但电流可能是非正弦波，所以非线性电路必须考虑电流失真。一般定义为

PF=P/S

式中，PF 为功率因数；P为有功功率；S 是视在功率。在非线性电路中，若将基波电流有效值与非正弦电流有效值之比定义为失真因数，则电流失真因数D为其中，+… ，代表 1,2…,n 次谐波电流有效值。如果还假设基波电流与电压的相位差为φ，则功率因数PF可表示为：即非线性电路的功率因数是失真因数和位移因数（cosφ）的乘积。输入功率因数是指UPS中整流充电器的输入功率因数和输入电流质量。表示电源吸收电网有功功率和对电网干扰的能力。输入功率因数越，输入电流的谐波成分含量越小，说明电源对电网的污染越小。在线式UPS的输入功率因数满足表1-2的要求。并且输入电流的谐波分量满足表1-3的要求。

2.输出指标(1)输出电压

①标称输出电压值： 单相输入单相输出UPS或三相输入单相输出UPS为220V；三相输入三相输出UPS为380V，采用三相三线制或三相四线制输出方式。您可以根据设备所需的电压等级和供电系统来选择UPS和相关的UPS电池。 ② 输出电压（精度/量程）： 指UPS稳定运行过程中，由于输入电压变化、负载变化、温度变化引起的输出电压变化。对于后备式和交互式 UPS，输出电压（精度/范围）应在 198-242V 范围内。对于在线式 UPS，输出电压精度必须满足表 1-4 的要求。 ③ 动态电压瞬态范围： 指UPS在加卸载或电网旁路供电通道转换为逆变供电通道时输出电压的波动值。UPS动态电压瞬变范围≤5%。④ 瞬态电压恢复时间： 输入电压为额定，输出电流为阻性负载，输出电流从零变为额定电流或额定电流时，输出电压恢复到（224±4.4）V所需的时间变化为零。后备互动式UPS的电压暂态恢复时间应小于或等于60 ms。在线式UPS的电压暂态恢复时间应满足表1-5所列要求。⑤ 输出电压频率： 频率同步范围是指在交流供电过程中，UPS 输出频率跟踪输入频率变化的范围。UPS 的频率跟踪范围为 48Hz 至 52Hz。频率同步率表示如果 UPS 输出频率与输入交流频率不同，UPS 输出频率跟踪输入频率的速率。速率以 Hz/s 表示。UPS 频率跟踪速率范围为 0.5 – 2Hz/s。工作在变频器输出状态时，比值（稳定性）不应大于（50±0.5）Hz。 ⑥ 输出（电压）波形及失真： 根据不同的用途，输出电压不一定是正弦波，也可以是方波或梯形波。备用UPS的输出波形通常为方波，在线UPS的输出波形通常为正弦波。波形失真一般针对正弦输出UPS，是指输出电压谐波值的平方根与基波值的比值。表 1-6 列出了 UPS 输出波形失真的技术要求。⑦ 输出电压不平衡（三相不平衡）： 三相输出的UPS电压幅值不同，相位差不是120度或两者兼有。互动式UPS输出电压幅值不平衡小于等于3%，相位偏差小于等于2°。在线式UPS输出电压幅值不平衡小于3%，相位偏差小于等于1°。

(2)输出能力

容量是UPS的首要指标，包括输入容量和输出容量。输出容量是输出电压有效值与大输出电流有效值的乘积，也称为视在功率。容量的单位一般用伏安（V·A）来表示，这是因为UPS负载的性质与设备不同，所以必须用视在功率来表示容量。制造商根据UPS的不同容量级别将其产品分为多个类别。用户可根据实际需要选择UPS及相关UPS电池，并留有一定余量。

(3)输出过载能力

当 UPS 开始负载设备时，会发生瞬时过载。输出过载能力是指UPS承受瞬态过载的能力和持续时间。如果过载能力或过载时间超过允许的容量，可能会损坏 UPS。后备互动式UPS的过载能力满足表1-7的要求，在线式UPS的过载能力满足表1-8的要求。 

(4)输出电流峰值系数

峰值输出电流系数是指当UPS输出电流为周期性非正弦波电流时，周期性非正弦波电流的峰值与其有效值之比。UPS的峰值输出电流系数大于等于3。

(5)并联负载电流不平衡度

并联负载电流不平衡是指并联UPS输出端子的电流值与平均电流值的大偏差与两个或多个并联UPS输出端子并联供电时的平均电流值之比。并联 UPS 负载电流不平衡应小于或等于 5%。该值越小，说明并机系统中各 UPS 输出的负载电流平衡越好。

3.UPS电池指示灯(1)UPS电池的额定电压

UPS 电池的额定电压随输出容量而变化。大容量UPS电池的额定电压于小容量UPS。通讯UPS电池电压为48V。一些大中型UPS电池的电压为72V、168V或220V。该数值为延长附加电池的待机时间提供了依据，另一方面也为日后更换UPS电池提供了便利。

(2)UPS电池的后备时间

该参数是指在电池组充满电且电池组在电网停电时供电的情况下，UPS可以继续为负载供电的持续时间。一般在UPS手册中给出该指标时，都会给出满载后备时间，有时也会给出半载后备时间。用户可根据此指标安排 UPS 的工作时间，并在 UPS 关机前保存文件。用户应注意，该指标随UPS电池的充电状态和新旧程度而变化。

(3)UPS电池的种类

规格中描述的 UPS 电池类型描述了 UPS 使用的电池类型。用户在使用或维护或延长备份时间时可参考本说明。UPS多采用UPS锂电池，一方面是因为锂离子UPS电池的性能要大于阀控式密封铅酸UPS电池。另一方面，因为锂离子UPS电池的性价比比较。事实上，目前锂电池替代铅酸 是电池飞扬的新趋势，UPS电池也不例外。

(4)UPS电池的充电电流限制范围

避免因充电电流过大而损坏 UPS 电池。典型值为标称输入电流的 10% 至 25%。

4.其他指标(1)效率和有功功率

效率是UPS，尤其是大容量UPS的一个关键指标。它是指在不同负载下输出有功功率与输入有功功率之比。一般来说，UPS的标称功率输出越，系统效率就越。在线式UPS的效率满足表1-9的要求。后备互动式UPS的效率满足表1的要求-10。后备互动UPS输出有功功率≥额定容量0.74kW/(kV·A)；在线式UPS的有功功率输出满足表1-11所列要求。

(2)不同运行状态之间的转换时间

① 电网/UPS电池转换时间。 对于在线式 UPS，电网/UPS 电池转换时间应为 0。对于备用和交互式 UPS，电网/UPS 电池转换时间应不超过 10ms。 ② 旁路/逆变转换时间。 对于在线式 UPS，旁路/逆变转换时间满足表 1-12 所列要求。③ECO模式转换时间。 使用ECO模式时，ECO模式与其他模式的转换时间满足表1-13的要求。

(3)可靠性要求（平均故障间隔时间，MTBF）

它是指通过统计方法计算出的两次连续 UPS 故障之间的时间。它是衡量 UPS 可靠性的指标。在线式UPS在正常运行条件下的MTBF不应小于10000h（不含UPS电池）。互动式和后备式UPS在正常工作条件下的MTBF不应小于20000（不含UPS电池）。

(4)振动和冲击

振动：幅度0.35mm，频率10~50Hz（正弦扫频），3个方向连续5个周期。冲击：峰值加速度150m/s 2，持续时间11ms，3个方向连续冲击3次。容量≥20kV·A的UPS可通过运输试验替代。

(5)音频噪声

UPS 输出接额定阻性负载，在 UPS 前 1m 度 1/2 处用声级计测量。这种噪声称为 UPS 音频噪声。后备互动式 UPS 的音频噪音必须小于 55dB (A)。在线式 UPS 的音频噪声必须满足表 1-14 所列要求。

(6)远程控制和远程留言功能

①通讯接口。 UPS 提供 RS485、RS232、RS422、以太网或 USB 通信端口（这些接口中的至少一个）。UPS 还为端口提供通讯电缆和报警信号输出端子。 ②遥测。 UPS 遥测内容如下： a．在线互动式UPS，交流输入电压、直流输入电压、输出电压、输出电流、输出频率、输出功率因数（可选）、充电电流、电池温度（可选）；湾。后备UPS、输出电压、输出电流、输出频率、电池电压。 ③远程通讯。 UPS电话会议内容如下： a．在线UPS、同步/异步、UPS旁路供电、过载、电池放电低压、电网故障、整流器故障、逆变器故障、旁路故障、运行状态记录；B.交互和后备UPS、AC/UPS电池逆变供电、过载、电池放电低电压、逆变器或变流器故障。 ④智能UPS电池组管理（在线UPS）。 容量大于 20kV·A 的 UPS 应提供 UPS电池组 周期性浮充和均充转换功能，UPS 电池组温度自动补偿，电池组放电记录功能。UPS 电池维护不影响系统输出。

(7)保护和报警功能

①输出短路保护。 当负载短路时，UPS自动关闭输出并发出声光报警。 ②输出过载保护。 当输出负载超过UPS的额定功率时，会产生声光报警。当超过过载能力时，在线UPS应切换到旁路模式。备用和交互式 UPS 应自动关闭输出。 ③过热（/温度）保护。 当 UPS 工作温度过时，会产生声光报警。在线 UPS 应切换到旁路模式。备用和交互式 UPS 应自动关闭输出。 ④ UPS电池电压低保护。 当UPS工作在电池逆变模式，电池电压达到保护点时，会产生声光报警，停止供电。⑤ 输出过压、欠压保护。 当UPS输出电压超过过压阈值或低于欠压阈值时，会产生声光报警。在线 UPS 应切换到旁路模式。备用和交互式 UPS 应自动关闭输出。 ⑥风机故障报警。 当风机因故障停止工作时，会产生声光报警。 ⑦防雷。 UPS 必须能够防止雷击和电压浪涌。 ⑧ 保持旁路功能。 容量大于 20kV·A 的 UPS 应具备维修旁路功能。当需要对UPS进行维护时，UPS可以通过维护旁路开关直接为负载供电。

(8)电磁兼容极限

一方面，UPS产生的传导干扰和电磁辐射干扰应小于一定限度。另一方面，它要求UPS能够抵抗外部干扰。① 传导骚扰限值。 在150kHz-30MHz频段，系统交流输入电源线上的传导干扰电平应满足YD/T983-2018中8.1的要求。 ② 辐射干扰限度。 在30-1000MHz频段，系统电磁辐射干扰电压等级应满足YD/T983-2018中8.2的要求。 ③抗干扰要求。 系统外壳表面的抗干扰包括：抗静电放电干扰和抗辐射电磁场干扰。在上述抗干扰试验期间或之后，系统应符合YD/T993-2018中9.1.1的要求。系统交流端口抗扰动包括：电快速瞬变脉冲群抗扰动、射频场感应导通抗扰动、电压暂降及短时中断抗扰动、浪涌抗扰动（影响）。系统在上述抗干扰试验期间或之后应符合 YD/T983-2018 中 9.1.4 的要求： 系统直流端口具有以下抗扰度：电快速瞬变脉冲群抗扰度和射频场引起的传导干扰。

(9)安全要求

①外壳防护要求。 UPS 保护接地装置与金属外壳之间的接地螺钉必须有可靠的电气连接，电阻小于 0.1 欧姆。 ②绝缘电阻。 UPS的输入和输出端子对外壳施加500V直流电压，绝缘电阻应大于2M欧姆。UPS电池正负极对外壳施加500V直流电压，绝缘电阻必须大于2M欧姆。 ③绝缘强度。 UPS 的输入和输出端子对地施加 50Hz 和 200V 的交流电压 1 分钟。确保没有击穿或电弧，泄漏电流小于10mA。或2820V直流电压1min，无击穿，无电弧，漏电流小于1mA。 ④ 接触电流和保护导体电流。 UPS 的保护地（PE）与输入中性线（N）之间的接触电流不应大于 3.5mA。当接触电流大于3.5mA时，保护导体电流的有效值不应超过每相输入电流的5%。如果负载不平衡，则应使用三相电流的大值来计算。且保护导体的截面积不应小于1.0mm2 在大电流的保护导体中；在设备的主电源连接器附近应安装带有警告或类似字样的“大接触电流，必须在接通电源前接地”的标志。

(10)环境条件

为使UPS正常工作，工作环境必须满足UPS的要求；否则无法保证 UPS 的性能指标。通常不可能列出所有影响UPS性能的环境条件，而只列出环境温度和湿度的相应要求，有时还列出大气压力（海拔度）。 ①温度。 温度包括工作温度和储存温度。工作温度是指 UPS 工作所需的环境温度。一般来说，室内通信UPS的工作温度范围为5℃至40℃。工作温度过不仅会增加半导体器件和电解电容的漏电流，还会导致半导体器件加速老化，缩短电解电容和UPS电池的寿命。如果工作温度过低，半导体器件的性能会变差，UPS电池的充放电变得困难，电池的容量会下降。通讯UPS的存储温度为-25℃至-55℃（不含UPS电池）。 ② 相对湿度。 湿度是空气中的水量。注意空气中的水量可以用湿度（空气中水蒸气的压力强度）或相对湿度（空气中实际水蒸气与相同温度下饱和水蒸气压力的百分比）来表示. UPS规格一般给出相对湿度，工作相对湿度：≤90%[(40±2)℃]，无结露；储存相对湿度：≤95%[(40±2)℃]，无结露。③海拔。UPS手册中规定的海拔度（大气压）是UPS安全运行的重要条件。之所以强调度，是因为 UPS 中的许多组件都是密封的。包装一般在1个大气压下进行，被包装的器件内压为1个大气压。由于大气压力随着海拔的升而降低，海拔过会在设备外壳内外形成压力，严重时会因变形或爆裂而损坏设备。UPS 满载运行时，海拔度不应超过 1000m。如果海拔超过100m，应按照GB/t3859.2-2013半导体转换器和电网转换器通用要求的要求使用UPS。

(11)外观与结构

底盘涂层牢固，漆面匀称，无剥落、生锈、裂纹。货架表面光滑，所有标志、标记、文字符号必须清晰、易见、正确、整齐。