UPS Battery 용량 계산 (무보수 밀폐형)

 

 

UPS Battery 용량 계산은 UPS 용량, 축전지 셀 수량, 축전지 용량, K-Factor 등에 의해 계산할 수 있다.

 

목차

1. 일반

UPS(무정전전원장치) 배터리 계산은 시스템의 전력 요구량, 예상 사용 시간, 백업 필요성 등을 고려하여 수행된다. 아래는 간단한 UPS 배터리 계산에 대한 일반적인 가이드라인이다.

 

1.1 부하 계산

시스템에 연결된 모든 전기 장치의 소비 전력을 합산한다. 이는 외부 렉서리에 기입된 전력 요구 사항을 확인하거나, 각 장치의 전력 소비를 측정하여 얻을 수 있다.

 

1.2 백업 시간 설정

시스템이 정전 상태에 대비하여 얼마 동안 백업이 필요한지 결정한다. 이 시간은 시스템을 안전하게 종료하거나 대체 전원이 복구될 때 까지의 예상 시간을 의미한다.

 

1. 3 UPS 효율성 고려

UPS  시스템의 효율성을 고려하여 실제 필요한 전력을 계산한다. 일반적으로 UPS 시스템은 입력으로 받은 전력보다 더 많은 전력을 소비하므로, 효율성을 고려해야 한다.

 

1.4 배터리 전압 및 용량 확인

UPS 시스템의 배터리 전압과 용량을 확인하고, 이 정보를 이용하여 필요한 전력을 제공할 수 있는 배터리를 선택한다.

 

1.5 전원 인버터 효율성 고려

UPS의 인버터 효율성도 고려되어야 한다. 일부 전력은 인버터 변환 과정에서 손실될 수 있으므로 이를 감안하여 계산하여야 한다.

 

 

더 정확한 UPS(무정전전원장치) 배터리 계산을 위해서는 몇가지 추가적인 고려 사항이 있다.

 

1.6 파워 팩터(Power Factor) 고려

일부 전력 소비 장치는 복잡한 부하 특성을 가지며, 이에 따라 파워 팩터가 낮을 수 있다. 이를 고려하여 UPS 시스템을 선택하여 배터리를 계산하여야 한다.

 

1.7 배터리 자체의 효율성 확인

UPS 배터리 자체도 효율성이 있다. 따라서 배터리의 방전 효율성을 고려하여 전체 시스템 효율을 계산하여야 한다.

 

1.8 주기적인 유지보수 계획

배터리의 수명은 시간이 지남에 따라 감소하므로 정기적인 유지보수 계획을 수립하여야 한다. 배터리 교체 주기 및 유지보수에 필요한 예산을 고려하여야 한다.

 

1.9 온도 영향 고려

배터리의 성능은 주변 온도에 영향을 받는다. 시스템이 설치될 환경의 온도를 고려하여 배터리 용량을 계산하여야 한다.

 

1.10 인버터 크기 및 효율성

UPS 시스템의 인버터는 전력 변환을 담당하며, 이 변환 과정에서 일부 손실이 발생한다. 인버터의 크기와 효율성을 고려하여 전체 UPS 시스템의 효율을 계산하여야 한다.

 

1.11 확장성 고려

시스템이 나중에 확장될 수 있는지 여부를 고려하여 UPS 시스템 및 배터리를 선택하여야 한다.

 

이러한 고려 사항들을 종합적으로 고려하여 UPS 배터리를 계산하면 시스템의 안정성과 효율성을 높일 수 있다. 이러한 계산을 수행하는 과정에서 전문가의 도움을 받거나 UPS 제조사의 가이드를 참고하는 것이 좋을 수 있다.

 

2. UPS Battery 용량 계산

2.1 UPS 용량 계산

(사용 부하 용량 합산[kW] / 역률) * 여유율 = UPS 용량[kVA]

UPS 용량을 구하면,  UPS 표준 용량을 선정하여야 한다.

예로, 20[kVA]로 선정하여 계산을 해보자.

 

2.2 축전지 셀 계산

셀 수 = 입력 전압 / 축전지 전압 또는 셀 수 = 시스템 최소 전압 / 축전지 최소 전압

UPS 입력전압이 380[V]라 하고, 축전지 전압을 12[V]라 한다면,

380/12 = 31.66 ≒ 32[cell]

※단, 제조업체에서 표준품으로 판매하는 제품은 축전지 수량이 명시되어 있으므로 참조하여야 한다.

 

2.3 방전전류 계산

◈ 사양

UPS 용량(kVA)	부하역률(P.F)	인버터 효율 (INVn)	축전지 종류	축전지 수량(N)	정전보상 시간 (Min.)
20	0.8	0.85	ESP	32	30
참고 : 인버터 효율은 사용하는 인버터에 따라 값이 상이할 수 있다. 축전지 종류는 "세방전지" 제품 모델명이다.

◈ 공식 (이화전기 참조)

◈ 축전지 용량계산

UPS 용량	부하 역률	인버터 효율	축전지 최저전압	축전지 수량	방전 전류[A]
20	0.8	0.85	9.9	32	59.42

계산을 하면 방전 전류는 59.42[A]가 나온다.

 

2.4 축전지 용량 선정

2.4.1  K-Factor 선정

• 축전지 종류 : ESP (세방전지)
• 정전보상 시간 : 30분

 

위 그림과 같이 K Factor는 "1"을 확인할 수 있다.

ESP K-Factor : 5분(0.48), 10분(0.6), 15분(0.7), 20분(0.8), 30분(1.0), 60분(1.7), 90분(2), 2시간(2.5)

 

2.4.2 축전지 용량 선정

방전전류 * K-Factor

59.42[A] * 1.0(K-Factor) = 59.42[Ah]

∴65[Ah] 용량 선정

 

3. K-Factor 비교

K-Factor는 제조사 및 종류에 따라 상이하므로, 제조사 측에 문의하여야 한다.

다음은 세방전지에서 판매되는 GSL, ESP의 K-Factor 이다.

 

◈ ESP K-T Curve

 

◈ GSL K-T Curve

 

4. 축전지 비교

UPS  사용되는 무보수 밀폐형 축전지로써, 판매되는 종류 중 GSL, ESP, RP에 대해 간략히 알아보자.

	GSL	ESP	RP
	Great Stationary Lead-acid Battery	Pasted High Technology Electrolyte Suspension Lead-acid Battery	Rocket Premium
수명	Max. 10년	5~7년	Max. 3년
무누액	O (내부 전해액이 Semi Gel 형태로 외부 스파크에 의하여 폭발 위험 및 누액 위험 없음.)	X (전해액 액체 황산)	X (전해액 액체 황산)
무보수 밀폐	O	O	O
공칭전압	2V	12V	12V
용량	100~2400Ah	40~200Ah	30~250Ah
가격	고가(공칭전압 낮으므로 축전지 수량 증가)	RP보다 고가	저가
안전밸브	O	O	X
내부 전해액 수용구조	AGM (Absortion Glass-Mat) 내부 기공에 전해액 수용	AGM (Absortion Glass-Mat) 내부 기공에 전해액 수용	극판사이 전해액 수용 (전해액 누출 쉬움)
K-T Curve	O	O	X (UPS용 아님)

 

4.1 참고

GSL : 수명 및 용량 특성을 극대환 시킨 제품으로 UPS 사용하나 고가

ESP : 일반적으로 UPS 배터리에 사용

RP : UPS용 배터리로 사용할 수 있으나, K-T Curve가 없으며, 과충전등에 의한 가스 누출 및 폭발 방지용 안전밸브가 없음. 그리고 누액되기 쉬움

 

 

 

UPS 산업용 Battery 종류 6가지

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