【臻选转载】IDC数据中心后备铅酸蓄电池的配套连接铜排,典型样式以及应用示例《数据中心建设+》(原《UPS应用》)2022.7期

科技   科技   2024-09-16 21:51   四川  

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IDC数据中心后备铅酸蓄电池的配套连接铜排,
典型样式以及应用示例

摘要:

.    铅酸蓄电池作为目前IDC数据中心重要的后备能源。蓄电池之间的连接导体就承担起了为UPS、通信电源、电力操作电源等提供能量的大动脉。本文就目前常见的“电缆+铜鼻子”、铜排、铜编织软连接、铜箔层叠软件接等常见的四种方式进行了简要的介绍,并且重点就电池铜排的常见典型样式,给出了一个基本的汇总,供业界专家、同仁参考和指导。

从国家大力提倡的节能减排的角度来看,铜排可以节约两个铜鼻子、电缆长度等,真真切切的减少了铜金属的使用量,减少了资源占用,实实在在的是利国利民的一件大好事。

关键词:

铅酸蓄电池;连接导体;铜排;电缆;铜鼻子

正文

.    大数据时代、算力时代,铅酸蓄电池作为IDC数据中心最重要的后备储能电源,作为IDC数据中心建设的重要部件之一,也经历了从小功率、小电流、小倍率、长延时,到高功率、大电流、大倍率、短延时的翻天覆地的变化,数据中心停电、UPS设备故障带来的直接和间接损失,也呈现指数性质的增长;数据中心对于UPS、蓄电池等设备的可靠性要求,也早已不可同日而语。

.    随着超大型数据中心的应用,UPS单机功率从20年前的单机6KVA20KVA,大机60KVA,到当前动辄400kVA600kVA,甚至800Kva1MVA单机功率,蓄电池组的放电电流达到了800-2000A。后备时间为10-15分钟,电池组为3-4组,甚至有些情况下只有2组电池,对应每组蓄电池的电流,往往超过500A甚至800A,这对电池之间的导体连接提出了极为苛刻的要求。

.    与此同时,蓄电池之间的导体,也从早期的“电缆+铜鼻子”一种方式,逐渐演变到到铜排、铜编织线软连接、层叠铜箔软连接以及一体化成型的“电缆铜鼻子”方式等多种形式。

.    第一种方式:“电缆+铜鼻子”。这种方式是以往过程中最常用的蓄电池之间连接方式,具有就地取材、施工方便、制作方便的优点,也是小批量蓄电池安装最常用的安装方式。缺点在于无法解决大电流的承载问题、施工困难、浪费严重;而且,人力手工制作,加工工序多,大批次电缆+铜鼻子制作工程中,容易无法压实和虚接,从而因为发热容易造成火灾事故;但是,因为该部分成本在总成本中占比不高,在就地取材、制作和施工快捷等因素的影响下,在中小批量的蓄电池连接中,得到了最为广泛的应用。

.    第二种方式:铜排铜排是蓄电池之间连接的第二常用解决方案。但是,受制于电池摆放方式、安装方式、载流量大小等变化多样性,以及设计、加工、毛刺处理、镀锡处理、热缩套管等小批量、非标定制的困境,电池铜排的加工和协调效率非常低下,导致本来节约了大量铜鼻子、电缆以及绝缘材料等基础材料的铜鼻子,因为效率和人工成本的搞起,在过去的十几年里,成本一直远远高于“电缆+铜鼻子”的方式。从而使得铜排这种连接方式,主要应用在三大电信运营商的机房、部分大型重点工程、以及个别大功率UPS配套的大电流电池连接方面。用铜排蓄电池连接的优点,主要是铜排的散热比表面积大、载流量大,可靠性高、施工简单,线路清晰、方便维护和检修。铜排的制作方式采用专用工具/模具,产品的一致性好。因此,铜排在蓄电池原厂配套等大宗、大批量电池安装,特别是2V大容量、超大容量铅酸电池安装中,在大功率UPS、超大功率UPS的应用中,得到了广泛的应用。当然,也有部分客户以抗震性能为由,不愿意采用铜排作为电池之间的连接导体。

.    第三、四种方式:铜编织线软连接和层叠铜箔软连接。这两种方式克服了上述“电缆+铜鼻子”和铜排的缺点,兼容了二者的优点。但是,由于UPS、通信电源、电力操作电源等蓄电池的单次铜排需求,单次的批量太小,涉及到每一个具体的型号就更加少了,所以这两种方式的应用范围就更加小,价格畸高、货期不可控制甚至经常无货可供,预计市场份额不会超过市场容量的0.5%。只在德国阳光、美国德克等极个别外资纯进口品牌电池中有过为数不多原厂配套应用。

         正如马克思主义唯物辩证法中对立统一规律所指出的那样,任何事物、方案也是既有优点又有缺点的,世界上没有十全十美的方案;工程技术更是如此,往往是在各种不同解决方案、不同优缺点中选择出的一个相对比较优秀、更加适合当前应用的解决方案。蓄电池的连接方式也是如此,本文不对以上各种连接方案的优缺点进行比较和阐述,由各使用单位根据自身的情况进行选择。本文主要是给出铜排连接解决方案的典型形式和应用方式,供各位业界领导、专家、朋友参考。

一、常用典型样式的电池连接铜排:

(一)一字型直铜排

.    1铜排.样式示意图

.    2.主要应用场景说明:蓄电池连接铜排最常用的品种,在同列铜排、跨列铜排,铜端子电池、铅端子电池等,应用广泛。

.    3. 应用案例示意图

(二)欧米伽Ω拱桥π形90度铜排

.    1. 铜排样式示意图


.    2.主要应用场景说明

主要应用于12V平头铜端子,端子平面凹陷于电池主平面的场景。另外,就是电池提手对于直铜排通过行程阻挡,通过欧米伽Ω拱桥π形铜排。

.    3. 应用案例示意图

(三)欧米伽Ω拱桥π形45度铜排

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要应用于12V平头铜端子,端子平面凹陷于电池主平面,而且凹陷区域比较浅的场景。另外,就是电池提手对于直铜排通过行程阻挡,通过欧米伽Ω拱桥π形铜排。

.    3. 应用案例示意图

(四)L型1拖1,L型1拖2,大电流转接铜排

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要应用于电池组的120或者150平方以上大截面积电缆,上下层电缆转接、以及整组电池出现转接。L端子通过把大电缆转接为3根或者3-4根小截面积电缆,实现跨层电缆/总出线的接线、转接、施工等。

.    3. 应用案例示意图

(五)厚度方向U形铜排

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(六)厚度方向Z形台阶折弯铜排(垂直90度)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(七)厚度方向Z形台阶折弯铜排(45度抬升)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(八)水平宽度方向U形折弯铜排(90度拱桥)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(九)水平宽度方向U形折弯铜排(45度拱桥)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(十)厚度方向Z形台阶铜排(端头90度单折弯)

.    1.铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(十一)厚度方向Z形台阶铜排(端头90度双折弯)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3.应用案例示意图

(十二)水平U形/带厚度90度折弯铜排

.    1.铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(十三)水平U形/带厚度45度折弯铜排

.    1.铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(十四)垂直U形/带水平45度折弯铜排

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明

主要用于桩式L端子的大电流连接。在小电流情况下,由于本样式铜排的加工工艺复杂,节约的铜材等,可能和“电缆+铜鼻子”方式相比,不一定具有时间、成本方面的优势。

.    3. 应用案例示意图

(十五)2V电池的多对端子电池(2、3、4、6、8对端子)

.    1. 铜排样式示意图

.    2.主要应用场景说明:2V多对端子电池,端头串并联一体大铜排。

.    3. 应用案例示意图

二、由于特殊场景带来的其他部分变异品种的铜排。

(一)偏心铜排

.    1.主要应用场景说明

对于部分端子凹陷于主平面的电池、或者L铅端子电池,在大截面积铜排情况下,由于铜排的宽度比较大,铜排居中开孔情况下,可能会因为铜排比较宽,和电池本体接触,形成干涉,从而导致无法安装。

用铜排偏心开孔的方式,可以有效的解决这个问题。

.    2.铜排样式示意图

(二)带中心孔的铜排

.    1.主要应用场景说明

对于部分电池组带中性线节点的UPS,预先在铜排上提前开孔,方便施工,也提高可靠性和安全性。

.    2.铜排样式示意图

(三)2V多端子电池的左右偏心铜排

.    1.主要应用场景说明

部分电池厂家的2V多对端子蓄电池,电池端子分布左右、前后不对称,从而导致在铜排设计、生产、安装的时候,需要对铜排开孔进行左右偏心处理。

.    2.样式示意图

三、其他说明

.    1.本电池铜排方案汇总,基本结合了市场上主流的蓄电池品牌和样式,给出了主要典型的电池铜排样式。

.    2.电池铜排本身的工程性、定制性很强,常用样式和偏门样式,同样符合二八规律。电池铜排中,甚至应该是一九规律,个别常用的铜排,占据了90%的需求。

.    3.作为一篇综述性的汇总总结,除了常用的电池铜排样式以外,把大量不常用的铜排,也放了进来,作为部分疑难杂症电池和铜排样式的补充,方便工程技术方面的业界同仁参考。

.    4.本文只给出了部分主要的、典型的电池连接方式和铜排样式,也有部分相对偏僻的铜排、连接方式没有覆盖完整。如果有这方面的问题,欢迎您的随时联系和沟通。







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