UPS系统，包括蓄电池组、电池之间连接线缆或铜排、电池保护开关、蓄电池到UPS主机之间的接线及UPS主机。正常情况下，UPS主机由市电供电，并向蓄电池充电。当市电异常时，电池经UPS逆变器变换为交流电为负载供电。当出现异常情况时，如蓄电池短路、UPS主机严重故障时，电池保护开关需要脱扣，从而将电池能量源与故障点隔离，起到保护电池和防止故障扩大化的作用。

开关由操作机构、触点、保护装置( 各种脱扣器)、灭弧系统等组成。其主触点通常是通过手动操作闭合。主触点闭合后，自由脱扣机构将主触点锁闭在合闸位置上。过电流脱扣器的线圈和热脱扣器的热元件与主电路串联，欠电压脱扣器的线圈和电源并联。当电路发生短路或严重过载时，过电流脱扣器的衔铁吸合，使自由脱扣机构动作，主触点断开主电路。当电路过载时，热脱扣器的热元件发热使双金属片向上弯曲，推动自由脱扣机构动作。当电路欠电压时或通过控制系统触发欠压脱扣时，欠电压脱扣器的衔铁释放，也使自由脱扣机构动作。

交流电的每个周期都有自然过零点，在过零点容易熄弧，而直流电没有零点，电弧难以自然熄灭，因此直流系统灭弧相对困难。开关分为直流开关、交流开关和交直流两用开关。交流开关与直流开关在结构和性能上有很大区别，原则上交流开关不宜用在直流电路中。

图一为典型的电池系统短路示意图，其中R_batt为电池内阻，L_batt为电池内电感，V_batt为电池开路电压，R_int 和L_int为电池组之间连线电阻和电感，R_ext和L_ext为电池组到UPS之间的电阻和电感，R_fault 和L_fault为短路点的电阻和电感。短路电流由电池的开路电压及短路的整个回路阻抗决定，其中电感决定了故障电流的上升率，回路电阻决定了短路电流值。而短路点也有阻抗，不同的短路类型，短路点阻抗不同而且难以评估。这里仅以理想短路状态为计算模型。

电池的短路电流可以从用户手册上查或计算出来，比如从图三可以查到大某电池的短路电流为4900A@0.1sec。可以看出，电池短路电流非常大，所以短路状态下电池电压下降非常快，而随着电池电压的下降，短路电流也会迅速下降。因此，在短路时，合理的情况是电池保护开关应该触发瞬动保护立即脱扣，否则短路电流一旦下降，将可能无法使保护装置动作，整个系统**会处于不可控制的危险境地。

短路电流也可计算获得，根据短路电流公式计算：短路电流=浮充电压/（电池内阻+连接铜排及接触电阻+电池线缆电阻），而实际的工程现场很难评估电池线缆阻抗和电池连接接触阻抗，所以一般可以根据经验使用简化公式计算：短路电流=浮充电压/电池内阻，然后再考虑20%的线缆及接触阻抗。例如计算电池短路电流5kA，考虑线缆阻抗和连接阻抗，则短路电流约为4kA。

4.1额定工作电压

指开关在正常的情况下（不间断的）工作的电压，工程上经常使用保护开关多极串联以提高工作电压。

4.2  额定电流

保护开关的额定电流是指脱扣器能长期通过的电流，也**是指脱扣器额定电流。在UPS系统上，蓄电池保护开关的额定电流要大于正常工作条件下电池的****放电电流，即电池放电终止电压下的放电电流。

UPS蓄电池****放电电流=（UPS的额定容量×UPS的输出功率因数）/（逆变器效率×电池组放电终止电压），在工程现场，需要根据现场情况设置电池保护开关的额定电流不小于UPS蓄电池在放电终止时的放电电流。

4.3瞬时脱扣电流

用于短路保护，当出现短路故障时，脱扣器能够迅速动作，切断故障点，防止故障扩大化。根据前文计算的电池短路电流，现场应设定电池保护开关的瞬时脱扣电流小于蓄电池组的短路电流。

4.4短路分断能力

极限短路分断能力Icu和运行短路分断能力Ics，是指保护开关在规定的试验程序下，不要求和要求保护开关连续承载其额定电流的分断能力。如果短路电流超出保护开关承载的能力，则可能会导致保护开关无法正常保护或出现严重的故障。而实际应用中根据常见的电池后背时间要求配置的电容组容量，其短路电流一般都远小于保护开关的短路分断能力。

上述设计方法是基于电池的初始状态计算的静态值，而蓄电池电压和内阻是随时间动态变化的。根据经验，当电池老化时，内阻可能增加60%甚至更高，而一般电池的放电终止电压是浮充电压的70%。综合考虑，当电池接近老化寿命且电池电压较低时，短路电流可能只有原来的40%左右。如果按初始的电池状态选择电池保护开关，当电池老化时，其短路电流很可能无法触发电池开关的瞬动保护，从而使故障扩大化。另外设计时考虑的是理想的短路状态，而实际上电池短路可能是复杂多变的，短路点的阻抗是不可忽略而且难以****衡量。这也是为什么即使严格按经验和要求进行了电池保护开关配置，而实际上在很多事故中电池保护开关无法脱扣的原因。

基于以上情况，主流的UPS厂商使用了主动脱扣电池保护开关，如艾默生网络能源有限公司为大容量UPS 提供电池保护开关（BCB）盒选件，其硬件包括电池保护开关控制板、带失压脱扣的电池保护开关、电池保护开关控制板到UPS之间的控制线缆、电池温度传感器（选件）等，可以实现的功能有：

1、电池放电电流超过电池保护开关额定电流一定时间后，保护开关热脱扣跳闸，起到过载保护作用

2、电池短路电流超过保护开关瞬动电流后，保护开关磁脱扣跳闸，起到短路过流保护作用。

3、电池电压到达放电终止电压时，UPS主动发跳闸触发信号，保护开关欠压脱扣，防止电池过放电。

4、当直流母线电压异常（过压或欠压）等严重故障时，UPS主动发跳闸触发信号，保护开关跳闸，防止故障扩大。

5、电池过温或电压过压时，UPS主动发跳闸触发信号，保护开关跳闸，防止电池热失控或过充电。

6、UPS控制系统****掉电，会触发脱扣信号，保护开关跳闸，确保系统处于可控制范围。

7、UPS紧急关机，也会触发电池保护开关脱扣，可在紧急情况下切断电池能量源。

艾默生使用的配置BCB的大容量UPS全球使用超过1万台，为客户的设备安全和机房安全提供了极大的保障。

随着电池的老化和内阻增大，**初设计的电池保护开关**可能无法起到应有的保护作用，系统存在一定的隐患。而工程现场往往不能根据电池老化情况动态调整开关设置，所以选择有主动脱扣功能的电池保护开关**显得十分必要。主动脱扣功能的电池保护开关在UPS或电池异常情况下，触发跳闸信号使电池保护开关脱扣，极大的提高了UPS供电系统的安全性。