1什么是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为什么用UPSUPS的四大功能:1不停电功能,解决电网停电问题;2交流稳压功能,解决网压剧烈波动问题;3净化功能,解决电网与电源污染问题;4管理功能,解决交流动力维护问题;UPS的主要功能:1实现电网与用电器之间的隔离;2实现两路电源的不间断切换;3提供高质量电源;4电压变换和频率变换功能;5停电后提供后备时间3UPS种类按工作原理不同,UPS分为: 离线式(后备式UPS、互动式UPS) 式UPS 按供电体系不同,UPS分为:单进单出UPS、三进单出UPS、三进三出UPS 按输出功率不同,UPS分为: 微型<6kVA 小型6-20kVA 中型20-100kVA 大型>100kVA 按电池位置不同,UPS分为: 电池内置式UPS(标准机型) 电池外置式UPS(长延时机型) 按多机运行方式不同,UPS分为: 串联热备份UPS(用于中小功率机器) 交替串联热备份UPS(中小UPS) 直接并联UPS(用于中大功率) 按变压器特点不同,UPS分为:高频UPS(高频机)、工频UPS(工频机) 按输出波形不同,UPS分为:方波输出UPS、阶梯波(准正弦波)UPS、正弦波输出UPS。
4UPS系统结构及原理 监控平台也是UPS的最重要组成部分之一 UPS的基本原理后备式UPS运行原理 有市电时,市电通过开关后直接供给负载,逆变器不工作;另外,市电通过充电器给电池充电 停电后,启动逆变器,把电池储存的能量通过逆变器和开关供给负载 功率等级0.25-2KVA左右互动式UPS运行原理 互动UPS与后备式比,主要区别在于:逆变器与充电器合二为一;输出通过变压器的抽头跳变,实现分段稳压 功率等级0.7-20kVA左右式UPS运行原理 不管电网电压是否正常,负载所用的交流电压都要经过逆变电路,即逆变电路始终处于工作状态 功率等级0.7-1500kVA左右Delta变换UPS运行原理 Delta变换器和补偿变压器实现稳压功能,主变换器是双向变换器不能稳定频率 功率等级10-480kVA左右 四种UPS的比较5UPS供电系统 一个完备的UPS供电系统,是由前端配电(市电,发电机,配电柜),UPS主机、电池、后端配电组成,附加后台监控或网络监控软/硬件等单元6UPS监控系统组成 UPS网络监控系统=智能UPS+网络+监控软件 网络监控软件含以下三部分: SNMP卡 监控台软件 安全关机程序 UPS监控组网7UPS品质选择 UPS-负载:输出/整机指标 输出电压标准及精度(220/380VAC±1%) 输出频率标准及精度(50HZ±0.01%) 输出功率因数(0.7-1) 输出过载/抗短路能力(125%额定电流,10min150%额定电流,60s) 三相不平衡能力(100%不平衡负载,电压不均衡<±5%) 动态响应(100%负载,瞬态电压波动<5%,恢复时间:≤20ms) 效率(90-94%) 噪音(50-75db) 环境指标(温度0~40℃),湿度,海拔<1000米)。
UPS整机指标-效率计算 UPS各部件效率: SCR整流器99%;IGBT整流器98%、IGBT逆变器效率96%、变压器效率98%,滤波器99% 传统UPS的效率: SCR整流(99%)×IGBT逆变(96%)×输出TX(98%)=93% 12脉冲传统UPS的效率: 输入移相TX(98%)×双SCR整流(98%)×IGBT逆变(96%)×输出TX(98%)=90% 新型UPS效率计算: IGBT整流(98%)×IGBT逆变(96%)=94% UPS-电池:电池管理 充电保护(过压及过流充电保护,温度补偿) 放电保护(关机截止电压设定及调整,自动脱扣) 电池智能化管理(检测和报警) 后备时间计算和显示:额定负载后备时间T 75%额定负载1.6T;50%额定负载2.5T;33%额定负载4T 充电能力及充电时间:10%~25%额达容量充电能力 充电时间计算:T=AH/I充电×(充电效率80%)8UPS配置与选择UPS分类和选择工作方式:后备式、互动式、式;容量:小功率(1~10kVA);中功率(20~60kVA);大功率(80~1000kVA)适用环境:商业级、工业级、电厂专用、车载或船用输出变压器:高频机,工频机配电部分:线缆及开关 容量及机型选择 用户负载量,冗余度负载性质:IT类、电感性负载、使用环境-谐波、变压器机房配电设计:进线方式 机型成本及竞争优势。
用户负载量;UPS输出冗余度(70~80%) 负载峰值因素(3:1)不能超过逆变器过载能力 负载视在功率(KVA)不能超过UPS额定功率*功率因素折算系数 三相负载不平衡度<30% 工业级UPS恶劣的电气和物理环境:供电线路电压/频率波动、浪涌冲击、峰值下陷、高频干扰,环境温湿度不稳、粉尘、腐蚀等结构:输入输出双隔离、钢板机箱、高IP防护等级适用领域:钢铁、化工、电力、汽车、造纸、煤炭、石油、隧道负载类型:重载机械、生产线设备、DCS系统等 UPS工作损耗、通风量、空调配置 满载损耗(KW)=kVACos×(6~7.5%)空调制冷量UPS容量40KVA80KVA100KVA160KVA200KVA300KVA400KVA600KVA800KVA通风量立方米/h220024002590350037003900440075009300输出功率折算-海拔高度,海拔每升高100米降容1%(典型UPS工作海拔高度:1000米)海拔高度1000米1500米2000米2300米3000米UPS输出功率折算100%85%79%75%69%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)=kVA´Cos/U电池电压开关系数(X1.2) 电缆长度与压降:如70mm线阻0.26Ώ/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 电缆额定电流简单算法电缆规格1/1.5/2.54/610/1625/35/5070/95/120150/185240300额定电流X8AX6AX4AX3AX2.5AX2AX1.5AX1.2A空开规格:R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250 隔离变压器高频机加装380V/380V输出隔离变压器:容量KVA=UPSKVA 选用△/Y0型隔离变压器,输出中性点接地,Y/Y型变压器旁路反灌会造成DC电压过高危险。
UPS加装380V/220V输出隔离变压器:输出容量损失20~30%对逆变器有干扰反馈,选用效率高,干扰小变压器旁路隔离变压器:实现零线电气隔离9UPS维护的一般要求1UPS主机现场应放置操作指南,指导现场操作2UPS的各项参数设置信息应全面记录、妥善归档保存并及时更新3检查各种自动、告警和保护功能是否正常4定期进行UPS各项功能测试5定期检查主机、电池及配电部分引线及端子的接触情况,检查馈电母线、电缆及软连接头等各连接部位的连接是否可靠,并测量压降和温升6经常检查设备的工作和故障指示是否正常7定期查看UPS内部的元器件的外观,发现异常及时处理8定期检查UPS各主要模块和风扇电机的运行温度有无异常9保持机器清洁,定期清洁散热风口、风扇及滤网10定期进行UPS电池组带载测试11各地应根据当地市电频率的变化情况,选择合适的跟踪速率当输入频率波动频繁且速率较高,超出UPS跟踪范围时,严禁进行逆变/旁路切换操作在油机供电时,尤其应注意避免该情况的发生12UPS应使用开放式电池架,以利于蓄电池的运行及维护10UPS维护项目及周期表1、UPS日检项目: 主要内容有:检查控制面板,确认所有指示正常,所有指示参数正常,面板上没有报警;检查有无明显的高温、有无异常噪声;确信通风栅无阻塞;调出测量的参数,观察有无与正常值不符等。
2、UPS周检项目: 周检的主要内容有:测量并记录电池充电电压、电池充电电流、UPS三相输出电压、UPS输出线电流如果测量值与以前明显不同,应记录下新增负荷的大小、种类和位置等UPS月、季、年维护项目: UPS电源的电池管理 电池是UPS的重要组成部分,在UPS的诸多故障中,有很大比例是由于电池问题引起的,电池性能的好坏直接影响到系统的可靠性为了保证电池的服务寿命,除了维持正常温度和日常的维护外,电池的自动管理是至关重要的因素 UPS电源对电池自动管理包括自动均浮充转换控制、电池预告警关机、定期自动维护、手动电池自检等多项可提高电池使用寿命的先进功能,同时还具备电池故障检测、电池放电后备时间预测及电池特征曲线管理自动均、浮充转换 电池充电过程能自动根据电池电流实现均充、浮充自动转换,设定的均充转浮充判据为:I≤0.01C2、电池浮充电压温度补偿:(以2V电池为例) 电池在浮充状态下,浮充电压可以根据温度进行补偿,温度补偿以20℃为中心点,在10℃-40℃内全补偿,计算公式: 温度T>40,T=40;若T<10,T=10 电池平均单体电压应调节为:V=V0+(20-T)×0.003其中,V0为电池厂家给定的在20℃下的单体浮充电压,可以根据不同电池在初次上电时进行设置,默认为2.23V。
对均充电压不补偿,默认的单体均充电压为2.35V3、均充限时: 如果连续12小时处于均充状态,控制系统将强制转浮充状态,此设置的条件是均充时间达到设定值时,自动转为转浮充状态4、放电管理: 设置电池放电的截止电压为每单体电池1.8V,实际截止电压会随电池老化程度不同而在此值附近向下浮动,截止电压为每单体电池1.8V的选取,已经考虑到了大功率放电情况下电池容量的衰减UPS电池自动测试 UPS蓄电池的容量测试可人工测试或利用UPS的电池自动测试功能实现。