南都蓄電池組連接的可靠性分析

在廣泛使用的南都蓄電池供電系統(tǒng)中，為了提高蓄電池供電系統(tǒng)的可靠性，常采用以下兩種蓄電池的連接方式。

1)將單體蓄電池先串聯(lián)后并聯(lián)的組合方式。

2)將單體蓄電池先并聯(lián)后串聯(lián)的組合方式。

(1)先串后并聯(lián)的組合方式可靠性。將單體南都蓄電池先串聯(lián)后并聯(lián)的組合方式可用來提高供電系統(tǒng)的可靠性，即當(dāng)單體蓄電池先串聯(lián)后已不能保證用戶提出的可靠性要求時，就可以再并聯(lián)一組同規(guī)格的單體串聯(lián)蓄電池組來提高其可靠性。

如果假定各單只蓄電池的可靠性相同且Pi=0.99，則圖2-5中Pu是單體串聯(lián)鉛酸蓄電池組可靠性，這兩部分是串并聯(lián)冗余的關(guān)系。那么根據(jù)可靠性并聯(lián)的計算公式，單體串聯(lián)蓄電池組的可靠性Pu為

Pu=Pi/n　(2-4)式中：九為單體串聯(lián)蓄電池個數(shù)。

蓄電池先串聯(lián)后并聯(lián)的組合方式的系統(tǒng)可靠性Pa是

Pa=I-(I- Pu)(I- Pu)×…×(I- Pu)　(2-5)

由上面的結(jié)果可以看出，兩個可靠性都為0.99的單元并聯(lián)后，其可靠性增加到100倍，不可靠性由百分之一下降到萬分之一。

(2)先并聯(lián)后串聯(lián)的組合方式可靠性。將單體南都蓄電池先并聯(lián)后串聯(lián)的組合方式可用來提高供電系統(tǒng)的可靠性，即當(dāng)單體蓄電池先并聯(lián)后已不能保證用戶提出的可靠性要求時，就可以再將同規(guī)格的單體蓄電池組并聯(lián)后再串聯(lián)來提高其可靠性。為了有一個量的概念，圖2-6給出了先并聯(lián)后串聯(lián)的組合方式的可靠性模型圖。

如果假定各單只蓄電池的可靠性相同且Pi=0.99，則圖2-6中Pe是單體并聯(lián)蓄電池組可靠性，這兩部分是并聯(lián)冗余的關(guān)系。那么根據(jù)可靠性并聯(lián)的計算公式，單體并聯(lián)蓄電池組的可靠性Pu是

Pe=nPi　(2-6)

蓄電池先并聯(lián)后串聯(lián)的組合方式的系統(tǒng)可靠性Pp是

Pp=1-(1-Pe)(1-Pe)×…×（1-Pe）　(2-7)

由上面的計算公式可以從理論上定性和定量地看出可靠性的趨勢是

Pp>Pi　(2-8)

顯然，采用先并聯(lián)后串聯(lián)的方式組成的蓄電池組，其可靠度將比先串聯(lián)后并聯(lián)的方式高。如果考慮到各單只蓄電池電池檢測儀的不均勻性，那么這種先并聯(lián)后串聯(lián)的連接方式對防止出現(xiàn)兩組蓄電池偏流有利。

(3)南都蓄電池組并聯(lián)使用的利弊。長期以來，無論是國內(nèi)還是國外，也不論是數(shù)據(jù)中心、通信、電力系統(tǒng)還是UPS系統(tǒng)，人們都習(xí)慣于用兩組蓄電池并聯(lián)起來與一臺UPS或一個系統(tǒng)的用電設(shè)備配套使用。這種并聯(lián)使用的方式競成了設(shè)計者們和使用者們的一條必須遵循的原則，但在工程實踐中可以得出的結(jié)論與其不同，因為在系統(tǒng)的工作中，只要用戶能按照蓄電池生產(chǎn)廠家的使用說明書對蓄電池維護(hù)和保養(yǎng)好，只用一組蓄電池其可靠性完全可達(dá)到用電系統(tǒng)對蓄電池提出的可靠性要求，而且這一組蓄電池的使用效果（如蓄電池的穩(wěn)定性、可靠性、均衡性，尤其是蓄電池的使用壽命等）會比用兩組蓄電池并聯(lián)使用時的情況好得多。

在并聯(lián)電路中，總電壓等于各分路電壓。也就是說，加在并聯(lián)的兩組蓄電池中的每一組蓄電池發(fā)電機(jī)上的充電電壓與總充電電壓相等，即U總=U1=U2。又根據(jù)I=U/R的公式，經(jīng)過計算可以得知I1≠I2（因為兩組蓄電池的內(nèi)阻肯定是不會一樣的，即R1≠R2，在Ul=U2情況下，肯定得出I1≠I2的結(jié)果）。這就是說，在同樣大小的充電電壓情況下，兩組并聯(lián)使用的蓄電池組，其每一組所得到的充電電流是不一樣的，內(nèi)阻大的其充電電流小，內(nèi)阻小的其充電電流大。這樣，就有可能造成充電電流小的那組蓄電池經(jīng)常處于充電不足的狀態(tài)，久而久之，這組蓄電池可能因長期虧電導(dǎo)致硫酸鹽化更加大其內(nèi)阻，其內(nèi)阻越大，充電電流更小，由于造成了這樣一個惡性循環(huán)而導(dǎo)致這組蓄電池的使用壽命大大縮短。而只用一組蓄電池就不存在這種情況。就此一點，足以說明蓄電池發(fā)電機(jī)單組使用的效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于并聯(lián)使用的效果。在實際工程中，在用一組蓄電池就可以滿足用電設(shè)備需要的情況下，不要用兩組蓄電池并聯(lián)使用，否則既會縮短蓄電池的使用壽命，增加使用成本，又會降低蓄電池的綜合性能。如果設(shè)備的功率大，用兩組蓄電池并聯(lián)仍不能滿足設(shè)備功率的需要，而采用2組以上，如3組、4組，甚至更多組的蓄電池并聯(lián)使用，那就更無必要，兩組蓄電池并聯(lián)使用已經(jīng)帶來了諸多的不利，更多組蓄電池的并聯(lián)使用就更復(fù)雜、更不利了。在這種情況下，一定要選用能夠滿足設(shè)備功率需要的大容量型號的蓄電池，若12V系列蓄電池中沒有大容量規(guī)格的，可以選用2V系列蓄電池，目前國內(nèi)已有的2V系列蓄電池的最大容量可以達(dá)到6000Ah。

從提高備用電源供電的可靠性這一點來考慮也是可以理解的，萬一交流電停電，兩組蓄電池中有一組不能供電時還可以有另外一組高壓直流電源來保證，假若從這一角度出發(fā)考慮采用蓄電池組并聯(lián)使用，選用兩組蓄電池應(yīng)有獨(dú)立的均浮充電系統(tǒng)，即系統(tǒng)發(fā)電機(jī)充電器的冗余設(shè)計。若是為了提高供電容量的設(shè)計，可在放電回路采用接觸器控制，即在由系統(tǒng)供電時接觸器閉合，兩套蓄電池組并聯(lián)供電，當(dāng)市電旁路供電恢復(fù)后，兩組蓄電池組解除并聯(lián)。若兩組蓄電池為互為備用設(shè)計，可采用兩組蓄電池組互相切換方式，既可提高系統(tǒng)的可靠性，又可使兩組蓄電池輪流向負(fù)載供電，以提高蓄電池的使用壽命。