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    什么是UPS?為什么用UPS?

    時間:2021-03-16 19:15  來源:未知   作者:admin   點擊:

    一、UPS種類、功能、原理
    (1)什么是UPS
     
    UPS-Uninterrupted Power System;利用電池化學能作為后備能量,在市電斷電等電網故障時,不間斷地為用戶設備提供(交流)電能的一種能量轉換裝置。

    (2)為什么用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 凈化功能,解決電網與電源污染問題;
     
    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 停電后提供后備時間。
     
    (3)UPS種類
     
    按工作原理不同,UPS分為:
     
    離線式(后備式UPS、互動式UPS)
     
    在線式UPS
     
    按供電體系不同,UPS分為:單進單出UPS、三進單出UPS、三進三出UPS。
     
    按輸出功率不同,UPS分為:
     
    微型<6kVA
     
    小型6-20kVA
     
    中型20-100kVA
     
    大型>100kVA
     
    按電池位置不同,UPS分為:
     
    電池內置式UPS(標準機型)
     
    電池外置式UPS(長延時機型)
     
    按多機運行方式不同,UPS分為:
     
    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)
     
    直接并聯UPS(用于中大功率)
     
    按變壓器特點不同,UPS分為:高頻UPS(高頻機)、工頻UPS(工頻機)
     
    按輸出波形不同,UPS分為:方波輸出UPS、階梯波(準正弦波)UPS、正弦波輸出UPS。
     
    (4)UPS系統結構及原理
     
    監控平臺也是UPS的最重要組成部分之一。
     
    UPS的基本原理
     
    后備式UPS運行原理
     
    有市電時,市電通過開關后直接供給負載,逆變器不工作;另外,市電通過充電器給電池充電。
     
    停電后,啟動逆變器,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與后備式比,主要區別在于:逆變器與充電器合二為一;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運行原理
     
    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
     
    (5)UPS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,配電柜),UPS主機、電池、后端配電組成,附加后臺監控或網絡監控軟/硬件等單元。
     
    (6)UPS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
     
    監控臺軟件
     
    安全關機程序
     
    UPS監控組網
     
    二、UPS品質選擇與配置選擇
    (1)UPS品質選擇 
     
    UPS-負載:輸出/整機指標
     
    輸出電壓標準及精度(220/380VAC±1%)
     
    輸出頻率標準及精度(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%,恢復時間:≤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)
     
    后備時間計算和顯示:額定負載后備時間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%)
     
    (2)UPS配置與選擇 
     
    UPS分類和選擇:工作方式:后備式、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%。
     
    惡劣的電氣和物理環境:供電線路電壓/頻率波動、浪涌沖擊、峰值下陷、高頻干擾,環境溫濕度不穩、粉塵、腐蝕等。
    (3)電池計算和配置
     
    精確計算:恒功率計算法
     
    截止電壓確定: 1.67V/cell<放電30分鐘;1.75V/cell放電30~60分鐘;
     
    1.83V/cell>放電60分鐘。計算每個Cell電池恒功率數據,根據廠家恒功率放電數據表選擇滿足計算結果的電池規格。
     
    配電部分:線纜及開關
     
    輸入開關容量及線纜規格:
     
    三相電工速算法:輸入電流(A)=1.8XKVA,開關系數X1.2
     
    單相電工速算法:輸入電流(A)=5XKVA,開關系數X1.2
     
    輸出開關容量及線纜規格:
     
    三相電工速算法:輸出電流(A)=1.5XKVA,開關系數X1.2
     
    單相電工速算法:輸出電流(A)=4XKVA,開關系數X1.2
     
    電池開關容量及線纜規格:放電電流(A)=kVACos/U電池電壓開關系數(X1.2)
     
    電纜長度與壓降:如70mm線阻0.26Ώ/km
     
    零線及地線規格:零線=1~1.5倍相線,地線=相線
    三、UPS基礎維護
    (1)UPS維護的一般要求 
     
    UPS主機現場應放置操作指南,指導現場操作。
     
    UPS的各項參數設置信息應全面記錄、妥善歸檔保存并及時更新。
     
    檢查各種自動、告警和保護功能是否正常。
     
    定期進行UPS各項功能測試。
     
    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,并測量壓降和溫升。
     
    經常檢查設備的工作和故障指示是否正常。
     
    定期查看UPS內部的元器件的外觀,發現異常及時處理。
     
    定期檢查UPS各主要模塊和風扇電機的運行溫度有無異常。
     
    保持機器清潔,定期清潔散熱風口、風扇及濾網。
     
    定期進行UPS電池組帶載測試。
     
    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跟蹤范圍時,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。
     
    UPS應使用開放式電池架,以利于蓄電池的運行及維護。
     
    (2)UPS維護項目及周期表
     
    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。
     
    UPS周檢項目:
     
    周檢的主要內容有:測量并記錄電池充電電壓、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。為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、電池放電后備時間預測及電池特征曲線管理。
     
    (3)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為:I≤0.01C。
     
    電池浮充電壓溫度補償:(以2V電池為例)
     
    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℃為中心點,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為:V=V0+(20-T)×0.003
     
      其中,V0為電池廠家給定的在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,默認為2.23V。對均充電壓不補償,默認的單體均充電壓為2.35V。
     
    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,自動轉為轉浮充狀態。
     
    放電管理:
     
      設置電池放電的截止電壓為每單體電池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,截止電壓為每單體電池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)存在并且符合要求;
     
      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據以下三點設置:
     
      時間間距(測試周期可設定為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
     
      啟動電池測試時,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,使輸出電壓并不間斷。
     
    (4)UPS常見故障處理
     
    1、市電有電時,UPS出現市電斷電告警?赡茉:
     
    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?刹惶幚砘騿影l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;市電斷電后,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逆變器未啟動(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)在市電電壓正常時對電池充足電,啟動發電機對電池充電,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)啟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無法啟動。
     
    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啟動。
     
    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)負載投入時按先大后小的順序,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)負載設備受到異常干擾。
     
    處理方法:
     
    1)檢查UPS接地,必要時可在UPS的輸出端零地間并一個1-3kΩ電阻。
     
    2)將UPS地與負載地接到同一個點上。
     
    3)重新啟動負載設備。

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