小型数据中心 6kVA UPS 外接电池组续航扩展方案

某小型数据中心 6kVA UPS电源 外接电池组续航扩展方案

一、场景需求

• 负载情况：5 台服务器（总功率约 3000W）、2 台网络交换机（300W）、1 台存储设备（500W），合计负载功率 3800W，需在市电中断后维持30 分钟供电，保障数据安全保存与设备正常关机。

• UPS 选型：科华 YTR1106L（6kVA/4.8kW 在线式 UPS电源，标准机内置电池续航约 8 分钟，无法满足需求，需外接电池组）。

二、电池配置方案

1. 电池参数计算：

• 已知：UPS电源 功率因数 0.8，逆变器效率 0.85，负载功率 3800W，备用时间 0.5 小时（30 分钟）。

• 公式：电池总容量 (Ah) = (负载功率 W × 备用时间 h) ÷ (电池标称电压 V × 逆变器效率)。

• 科华 YTR1106L 外接电池组电压为96V（需 12V 电池 8 节串联，即 8S1P），代入计算：
  电池容量 = (3800W × 0.5h) ÷ (96V × 0.85) ≈ 1900 ÷ 81.6 ≈ 23.3Ah。

• 实际配置：选用 12V/38Ah 阀控式铅酸蓄电池（如科华 6-GFM-38），8 节串联组成 96V/38Ah 电池组（容量冗余系数 1.6，确保续航达标）。

2. 硬件清单：

• 主设备：科华 YTR1106L 在线式 UPS 主机（1 台）；

• 电池组：12V/38Ah 蓄电池（8 节，品牌与主机一致，避免兼容性问题）；

• 辅助配件：电池柜（1 个，容纳 8 节电池，带散热孔）、电池连接线（16mm² 铜芯电缆，正负极区分）、电池开关（1 个，便于维护断电）。

三、实施步骤

1. 安装前准备：

• 环境检查：电池柜放置于 UPS 主机旁，距离≥50cm，通风良好，避免阳光直射，地面承重≥150kg/m²（电池组总重约 120kg）；

• 安全防护：佩戴绝缘手套、护目镜，使用绝缘工具，确保市电输入已断开。

2. 电池组连接：

• 串联接线：将 8 节电池按 “+→-” 依次串联，首节电池负极接 UPS 电池输入端负极，末节电池正极接 UPS 电池输入端正极，中间节点用跨接线连接（扭矩扳手固定，确保接触紧密，防止发热）；

• 极性检测：用万用表测量电池组总电压（应为 96V±2V），确认正负极无误后连接至 UPS 主机电池接口。

3. UPS 参数设置：

• 开机后通过 UPS 面板 LCD 菜单进入 “电池设置”，将 “电池类型” 设为 “外接电池”，“电池容量” 设为 38Ah，“放电终止电压” 设为 82V（12V 电池单节终止电压 10.25V×8 节）；

• 启用 “低电量自动关机” 功能，设置电池容量降至 20% 时触发告警，15% 时通过 RS232 接口发送关机指令至服务器。

4. 测试验证：

• 带载测试：连接所有负载设备，启动 UPS，确认输出电压稳定（220V±1%），负载率显示约 79%（3800W/4800W），处于正常范围；

• 断电模拟：断开市电输入，UPS 切换至电池供电，记录续航时间（实际测试 35 分钟，满足 30 分钟需求），同时检查服务器是否接收关机信号并自动保存数据。

四、应用价值

• 续航保障：通过外接 38Ah 电池组，将原 8 分钟续航提升至 35 分钟，为关键设备提供充足的应急处理时间；

• 安全可靠：在线式双转换技术确保零切换时间，电池组独立放置于机柜内，避免电解液泄漏风险，适配科华原厂电池管理系统（BMS），延长电池寿命至 5 年以上；

• 成本优化：相比直接采购大容量 UPS 主机，外接电池组方案节省约 40% 成本，且未来可通过增加电池节数（需匹配 UPS 支持*大电压）进一步扩展续航。

五、注意事项

• 电池组需每季度检查单体电压（12.1-13.0V 为正常浮充状态），每年进行一次容量放电测试；

• 更换电池时需整体更换 8 节，禁止新旧电池混用，避免单体电压不平衡导致充放电异常；

• 雷雨季节需配合防雷接地装置（接地电阻≤4Ω），防止雷击损坏 UPS 及电池组。