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山特UPS電源为您讲解UPS电源的知识

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山特UPS電源講解UPS電源:種類、功能、原理
 
1什麽是UPS
  UPS-Uninterrupted Power System;利用电池化学能作为后备能量,在市电断电等电网故障时,不间断地为用户设备提供(交流)电能的一种能量转换装置。
2爲什麽用UPS
UPS的四大功能:
1
不停電功能,解決電網停電問題;
2
交流穩壓功能,解決網壓劇烈波動問題;
3
淨化功能,解決電網與電源汙染問題;
4
管理功能,解決交流動力維護問題;
UPS的主要功能:
1
實現電網與用電器之間的隔離;
2
實現兩路電源的不間斷切換;
3
提供高質量電源;
4
電壓變換和頻率變換功能;
5
停電後提供後備時間。
 
3UPS種類
按工作原理不同,UPS分爲:
  離線式(後備式UPS、互動式UPS)
  在線式UPS
  按供電體系不同,UPS分爲:單進單出UPS、三進單出UPS、三進三出UPS。
  按輸出功率不同,UPS分爲:
  微型<6kVA
  小型6-20kVA
  中型20-100kVA
  大型>100kVA
  按電池位置不同,UPS分爲:
  電池內置式UPS(標准機型)
  電池外置式UPS(長延時機型)
  按多機運行方式不同,UPS分爲:
  串聯熱備份UPS(用于中小功率機器)
  交替串聯熱備份UPS(中小UPS)
  直接並聯UPS(用于中大功率)
  按變壓器特點不同,UPS分爲:高頻UPS(高頻機)、工頻UPS(工頻機)
  按輸出波形不同,UPS分爲:方波輸出UPS、階梯波(准正弦波)UPS、正弦波輸出UPS。
4UPS系統結構及原理
  監控平台也是UPS的最重要組成部分之一。
  UPS的基本原理
  後備式UPS運行原理
  有市電時,市電通過開關後直接供給負載,逆變器不工作;另外,市電通過充電器給電池充電。
  停電後,啓動逆變器,把電池儲存的能量通過逆變器和開關供給負載。
  功率等級0.25-2KVA左右
  互動式UPS運行原理
  在線互動UPS與後備式比,主要區別在于:逆變器與充電器合二爲一;輸出通過變壓器的抽頭跳變,實現分段穩壓。
  功率等級0.7-20kVA左右
  在線式UPS运行原理
  不管電網電壓是否正常,負載所用的交流電壓都要經過逆變電路,即逆變電路始終處于工作狀態。
  功率等級0.7-1500kVA左右
  Delta變換UPS運行原理
  Delta變換器和補償變壓器實現穩壓功能,主變換器是雙向變換器。不能穩定頻率。
  功率等級10-480kVA左右
  四種UPS的比較
 
5UPS供電系統
  一個完備的UPS供電系統,是由前端配電(市電,發電機,配電櫃),UPS主機、電池、後端配電組成,附加後台監控或網絡監控軟/硬件等單元。
6UPS監控系統組成 
  UPS網絡監控系統=智能UPS+網絡+監控軟件
  網絡監控軟件含以下三部分:
  SNMP卡
  監控台軟件
  安全關機程序
  UPS監控組網
 
UPS品質選擇與配置選擇
 
1UPS品質選擇 
  UPS-負載:輸出/整機指標
  輸出電壓標准及精度(220/380VAC±1%)
  輸出頻率標准及精度(50HZ±0.01%)
  輸出功率因數(0.7-1)
  輸出過載/抗短路能力(125%額定電流,10min150%額定電流,60s)
  三相不平衡能力(100%不平衡負載,電壓不均衡<±5%)
  動態響應(100%負載,瞬態電壓波動<5%,恢複時間:≤20ms)
  效率(90-94%)
  噪音(50-75db)
  環境指標(溫度0~40℃),濕度,海拔<1000米)。
  UPS整機指標-效率計算
  UPS各部件效率:
  SCR整流器99%;IGBT整流器98%、IGBT逆變器效率96%、變壓器效率98%,濾波器99%
  傳統UPS的效率:
  SCR整流(99%)×IGBT逆變(96%)×輸出TX(98%)=93%
  12脈沖傳統UPS的效率:
  輸入移相TX(98%)×雙SCR整流(98%)×IGBT逆變(96%)×輸出TX(98%)=90%
  新型UPS效率計算:
  IGBT整流(98%)×IGBT逆變(96%)=94%
  UPS-電池:電池管理
  充電保護(過壓及過流充電保護,溫度補償)
  放電保護(關機截止電壓設定及調整,自動脫扣)
  電池智能化管理(檢測和報警)
  後備時間計算和顯示:額定負載後備時間T
  75%額定負載1.6T;50%額定負載2.5T;33%額定負載4T
  充電能力及充電時間:10%~25%額達容量充電能力
  充電時間計算:T=AH/I充電×(充電效率80%)
 
2UPS配置與選擇 
UPS分類和選擇
  工作方式:後備式、互動式、在線式;
  容量:小功率(1~10kVA);中功率(20~60kVA);大功率(80~1000kVA)
  適用環境:商業級、工業級、電廠專用、車載或船用
  輸出變壓器:高頻機,工頻機
  配電部分:線纜及開關
  容量及機型選擇
  用戶負載量,冗余度
  負載性質:IT類、電感性負載、使用環境-諧波、變壓器
  機房配電設計:進線方式
  機型成本及競爭優勢。
  用戶負載量;UPS輸出冗余度(70~80%)
  負載峰值因素(3:1)不能超過逆變器過載能力
  負載視在功率(KVA)不能超過UPS額定功率*功率因素折算系數
  三相負載不平衡度<30%。
  工業級UPS
  惡劣的電氣和物理環境:供電線路電壓/頻率波動、浪湧沖擊、峰值下陷、高頻幹擾,環境溫濕度不穩、粉塵、腐蝕等。
  結構:輸入輸出雙隔離、鋼板機箱、高IP防護等級。
  適用領域:鋼鐵、化工、電力、汽車、造紙、煤炭、石油、隧道
  負載類型:重載機械、生産線設備、DCS系統等。
  UPS工作損耗、通風量、空調配置
  滿載損耗(KW)=kVACos×(6~7.5%)空調制冷量
 
 
电池计算和配置  
精确计算:恒功率计算法  
1、截止电压确定:  
1.67V/cell<放电30分钟;1.75V/cell放电30~60分钟;  
1.83V/cell>放电60分钟  
2、计算每个Cell电池恒功率数据:  
3、根据厂家恒功率放电数据表选择满足计算结果的电池规格。  
配电部分:线缆及开关  
输入开关容量及线缆规格:  
三相电工速算法:输入电流(A)=1.8XKVA,开关系数X1.2  
单相电工速算法:输入电流(A)=5XKVA,开关系数X1.2  
输出开关容量及线缆规格:  
三相电工速算法:输出电流(A)=1.5XKVA,开关系数X1.2  
单相电工速算法:输出电流(A)=4XKVA,开关系数X1.2  
电池开关容量及线缆规格:放电电流(A)=kVACos/U电池电压开关系数(X1.2)  
电缆长度与压降:如70mm线阻0.26/km  
零线及地线规格:零线=1~1.5倍相线,地线=相线  
配电部分:电缆及开关规格  
電纜額定電流簡單算法
 
 隔離變壓器
  高頻機加裝380V/380V輸出隔離變壓器:容量KVA=UPSKVA
  選用△/Y0型隔離變壓器,輸出中性點接地,Y/Y型變壓器旁路反灌會造成DC電壓過高危險。
  UPS加裝380V/220V輸出隔離變壓器:輸出容量損失20~30%對逆變器有幹擾反饋,選用效率高,幹擾小變壓器。
  旁路隔離變壓器:實現零線電氣隔離。
 
UPS基礎維護
1UPS維護的一般要求 
1
UPS主機現場應放置操作指南,指導現場操作。
2
UPS的各項參數設置信息應全面記錄、妥善歸檔保存並及時更新。
3
檢查各種自動、告警和保護功能是否正常。
4
定期進行UPS各項功能測試。
5
定期檢查主機、電池及配電部分引線及端子的接觸情況,檢查饋電母線、電纜及軟連接頭等各連接部位的連接是否可靠,並測量壓降和溫升。
6
經常檢查設備的工作和故障指示是否正常。
7
定期查看UPS內部的元器件的外觀,發現異常及時處理。
8
定期檢查UPS各主要模塊和風扇電機的運行溫度有無異常。
9
保持機器清潔,定期清潔散熱風口、風扇及濾網。
10
定期進行UPS電池組帶載測試。
11
各地應根據當地市電頻率的變化情況,選擇合適的跟蹤速率。當輸入頻率波動頻繁且速率較高,超出UPS跟蹤範圍時,嚴禁進行逆變/旁路切換操作。在油機供電時,尤其應注意避免該情況的發生。
12
UPS應使用開放式電池架,以利于蓄電池的運行及維護。
 
2UPS維護項目及周期表
1、UPS日檢項目:
  主要內容有:檢查控制面板,確認所有指示正常,所有指示參數正常,面板上沒有報警;檢查有無明顯的高溫、有無異常噪聲;確信通風柵無阻塞;調出測量的參數,觀察有無與正常值不符等。
2、UPS周檢項目:
  周檢的主要內容有:測量並記錄電池充電電壓、電池充電電流、UPS三相輸出電壓、UPS輸出線電流。如果測量值與以前明顯不同,應記錄下新增負荷的大小、種類和位置等。
  UPS月、季、年維護項目:
  UPS電源的電池管理
  電池是UPS的重要組成部分,在UPS的諸多故障中,有很大比例是由于電池問題引起的,電池性能的好壞直接影響到系統的可靠性。爲了保證電池的服務壽命,除了維持正常溫度和日常的維護外,電池的自動管理是至關重要的因素。
  UPS電源對電池自動管理包括自動均浮充轉換控制、電池預告警關機、定期自動維護、手動電池自檢等多項可提高電池使用壽命的先進功能,同時還具備電池故障檢測、電池放電後備時間預測及電池特征曲線管理。
  自動均、浮充轉換
  電池充電過程能自動根據電池電流實現均充、浮充自動轉換,設定的均充轉浮充判據爲:I≤0.01C。
  2、電池浮充電壓溫度補償:(以2V電池爲例)
  電池在浮充狀態下,浮充電壓可以根據溫度進行補償,溫度補償以20℃爲中心點,在10℃-40℃內全補償,計算公式:
  溫度T>40,T=40;若T<10,T=10
  電池平均單體電壓應調節爲:V=V0+(20-T)×0.003
  其中,V0爲電池廠家給定的在20℃下的單體浮充電壓,可以根據不同電池在初次上電時進行設置,默認爲2.23V。對均充電壓不補償,默認的單體均充電壓爲2.35V。
3、均充限時:
  如果連續12小時處于均充狀態,控制系統將強制轉浮充狀態,此設置的條件是均充時間達到設定值時,自動轉爲轉浮充狀態。
4、放電管理:
  設置電池放電的截止電壓爲每單體電池1.8V,實際截止電壓會隨電池老化程度不同而在此值附近向下浮動,截止電壓爲每單體電池1.8V的選取,已經考慮到了大功率放電情況下電池容量的衰減。
UPS電池自動測試
  UPS蓄電池的容量測試可人工測試或利用UPS的電池自動測試功能實現。人工測試的方法可參考直流供電系統中蓄電池的容量測試方法進行。下面對UPS的自動測試功能進行介紹。
  該測試只有在以下情況下才能進行:
  逆變器在運行;
  逆變器不超載;
  備用電源(旁路供電)存在並且符合要求;
  逆變器與旁路電源同步;
  電池必須充足電。
  UPS電池自動測試功能根据以下三点设置:
  時間間距(測試周期可設定爲10天―150天)
  電池自動測試的日期和時間
  電池有問題時默認的報警方式
  啓動電池測試時,整流器電壓將下降到電池組額定電壓以下,而在逆變器關機電壓以上,如果電池在規定負載和規定時間內可以按要求放電,UPS就給出一個肯定的信號,表明電池是好的;如果電池在規定負載和規定時間內不能按要求放電,UPS就給出一個否定的信號,表明電池需要更換。但這時由于整流/充電器電壓大于逆變器關機電壓值,故整流/充電器電壓仍然向逆變器供電,使輸出電壓並不間斷。
3UPS常見故障處理
1、市電有電時,UPS出現市電斷電告警。
可能原因:
1)、市電輸入空開跳閘。
2)、輸入交流線接觸不良。
3)、市電輸入電壓過高、過低或頻率異常。
4)、UPS輸入空開或開關損壞或保險絲熔斷。
5)、UPS內部市電檢測電路故障。
處理方法:
1)、檢查輸入空開。
2)、檢查輸入線路。
3)、如市電異常可不處理或啓動發電機供電。
4)、更換損壞的空開、開關或保險絲。
5)、檢查UPS市電檢測回路。
2、市電正常時,UPS輸出正常;市電斷電後,負載也跟著斷電。
可能原因:
1)、由于市電經常低壓,電池處于欠壓狀態。
2)、UPS充電器損壞,電池無法充電。
3)、電池老化、損壞。
4)、負載過載,UPS旁路輸出。
5)、負載未接到UPS輸出。
6)、長延時機型的電池組未連接或接觸不良。
7)、UPS逆變器未啓動(UPS面板控制開關未打開),負載由市電旁路供電。
8)、逆變器損壞,UPS旁路輸出。
處理方法:
1)A、在市電電壓正常時對電池充足電。
  B、啓動發電機對電池充電。
  C、在UPS輸入端加穩壓器。
2)、檢查充電器。
3)、更換電池。
4)、減少負載。
5)、將負載接到UPS的輸出。
6)、檢查電池組是否接對、接好。
7)、啓動逆變器對負載供電(打開面板控制開關)。
8)、檢查逆變器。
3、UPS無法啓動。
可能原因:
1)、電池長期放置不用,電壓低。
2)、輸入交流、直流電源線未連接好。
3)、UPS內部開機電路故障。
4)、UPS內部電源電路故障或電源短路。
5)、UPS內部功率器件損壞。
處理方法:
1)、將電池充足電。
2)、檢查輸入交流、直流線是否接觸良好。
3)、檢查UPS開機電路。
4)、檢查UPS電源電路。
5)、檢查UPS內部整流、升壓、逆變等部分的器件是否損壞。
6)、UPS在正常使用時突然出現蜂鳴器長鳴告警。
可能原因:
1)、用戶有大負載或大沖擊負載啓動。
2)、輸出端突然短路。
3)、UPS內部逆變回路故障。
4)、UPS保護、檢測電路誤動作。
處理方法:
1)、A、負載投入時按先大後小的順序。
  B、增大UPS的功率容量。
2)、檢查UPS的輸出是否短路。
3)、檢查UPS逆變器。
4)、檢查UPS內部控制電路。
5)、UPS工作正常但負載設備異常。
可能原因:
1)、UPS輸出零地電壓過高。
2)、UPS地線與負載設備地線沒接在同一點上。
3)、負載設備受到異常幹擾。
處理方法:
1)、檢查UPS接地,必要時可在UPS的輸出端零地間並一個1-3kΩ電阻。
2)、將UPS地與負載地接到同一個點上。
3)、重新啓動負載設備。

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