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UPS種類、功能、原理 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(wǎng)故障時，不間斷地為用戶設(shè)備提供（交流）電能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。
為什么用UPS UPS的四大功能 1、不停電功能，解決電網(wǎng)停電問題； 2、交流穩(wěn)壓功能，解決網(wǎng)壓劇烈波動問題； 3、凈化功能，解決電網(wǎng)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: 實現(xiàn)電網(wǎng)與用電器之間的隔離； 實現(xiàn)兩路電源的不間斷切換； 提供高質(zhì)量電源； 電壓變換和頻率變換功能； 停電后提供后備時間。
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(nèi)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(lián)熱備份UPS（用于中小功率機器） 交替串聯(lián)熱備份UPS（中小UPS) 直接并聯(lián)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。 UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及原理 監(jiān)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(guān)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(guān)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(qū)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(xiàn)分段穩(wěn)壓。 功率等級0.7-20KVA左右 在線式UPS運行原理 不管電網(wǎng)電壓是否正常，負載所用的交流電壓都要經(jīng)過逆變電路，即逆變電路始終處于工作狀態(tài)。 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(xiàn)穩(wěn)壓功能，主變換器是雙向變換器。不能穩(wěn)定頻率。 功率等級10-480KVA左右 四種UPS的比較 UPS供電系統(tǒng) 一個完備的UPS供電系統(tǒng)，是由前端配電（市電，發(fā)電機，配電柜），UPS主機、電池、后端配電組成，附加后臺監(jiān)控或網(wǎng)絡監(jiān)控軟/硬件等單元。 UPS監(jiān)控系統(tǒng)組成 UPS網(wǎng)絡監(jiān)控系統(tǒng)＝智能UPS＋網(wǎng)絡＋監(jiān)控軟件 網(wǎng)絡監(jiān)控軟件含以下三部分： SNMP卡 監(jiān)控臺軟件 安全關(guān)機程序 UPS監(jiān)控組網(wǎng)
UPS品質(zhì)選擇與配置選擇 UPS品質(zhì)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％） 輸出功率因素（0.7－1) 輸出過載/抗短路能力(125％額定電流，10min 150％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(tài)響應(100％負載，瞬態(tài)電壓波動<5%,恢復時間：≤20ms) 效率(90－94%) 噪音(50－75db） 環(huán)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(tǒng)UPS的效率： SCR整流（99％）×IGBT逆變（96％）×輸出TX（98％）=93％ 12脈沖傳統(tǒng)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(guān)機截止電壓設(shè)定及調(diào)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％ ） 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（20～60K）；大功率（80～1000KVA） 適用環(huán)境：商業(yè)級、工業(yè)級、電廠專用、車載或船用 輸出變壓器：高頻機，工頻機。 中功率：Powerware、MGE、Emerson-Liebert、Delta、Santak 大功率 Emerson-Liebert 、MGE、Powerware、Chloride-Siemens、Socomec-Sicon、 GE-Imv、Best-Borri 其他常見品牌：科華（kelong）、冠軍（champion）、易斯特（East）、賽康、復華、優(yōu)瑪、寶合、四通、 Best、伽馬創(chuàng)力、雷洛士、Powerland（寶蘭）、山頓（Sendon）、勁達（Deltec）、東芝（Toshiba）、APC- Gutor（固特）、AEG（德國通用電氣）、Protect（普洛泰克）。 容量及機型選擇 電池計算及配置 配電部分：線纜及開關(guān) 容量及機型選擇 用戶負載量,冗余度 負載性質(zhì)：IT類、電感性負載、使用環(huán)境－諧波、變壓器 機房配電設(shè)計：進線方式 機型成本及競爭優(yōu)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(shù) 三相負載不平衡度<30%。 工業(yè)級UPS 惡劣的電氣和物理環(huán)境：供電線路電壓/頻率波動、浪涌沖擊、峰值下陷、高頻干擾，環(huán)境溫濕度不穩(wěn)、粉塵、腐蝕等。 結(jié)構(gòu)：輸入輸出雙隔離、鋼板機箱、高IP防護等級。 適用領(lǐng)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、生產(chǎn)線設(shè)備、DCS系統(tǒng)等。 UPS 工作損耗、通風量、空調(diào)配置 滿載損耗（KW）＝kVA Cos×（6～7.5％）空調(diào)制冷量
輸出功率折算－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）
電池計算和配置 精確計算：恒功率計算法 1、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 2、計算每個Cell電池恒功率數(shù)據(jù)： 3、根據(jù)廠家恒功率放電數(shù)據(jù)表選擇滿足計算結(jié)果的電池規(guī)格。 配電部分：線纜及開關(guān) 輸入開關(guān)容量及線纜規(guī)格： 三相電工速算法:輸入電流(A)＝1.8XKVA,開關(guān)系數(shù)X1.2 單相電工速算法:輸入電流(A)＝5XKVA,開關(guān)系數(shù)X1.2 輸出開關(guān)容量及線纜規(guī)格： 三相電工速算法:輸出電流(A)＝1.5XKVA,開關(guān)系數(shù)X1.2 單相電工速算法:輸出電流(A)＝4XKVA,開關(guān)系數(shù)X1.2 電池開關(guān)容量及線纜規(guī)格：放電電流（A）＝kVA ?Cos/U電池電壓開關(guān)系數(shù)(X1.2) 電纜長度與壓降：如70mm 線阻0.26?/km 零線及地線規(guī)格：零線＝1～1.5倍相線，地線＝相線 配電部分：電纜及開關(guān)規(guī)格 電纜額定電流簡單算法
空開規(guī)格：R10、R16、R20、R25、R32、R40、R50、R63、R80、R100、R125、R160、R200、R250、R320、R400、R630、R800、R1250。 隔離變壓器 高頻機加裝380V/380V輸出隔離變壓器：容量KVA＝UPS KVA 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％對逆變器有干擾反饋，選用效率高，干擾小變壓器。 旁路隔離變壓器：實現(xiàn)零線電氣隔離。
UPS基礎(chǔ)維護 UPS維護的一般要求 1、UPS主機現(xiàn)場應放置操作指南，指導現(xiàn)場操作。 2、UPS的各項參數(shù)設(shè)置信息應全面記錄、妥善歸檔保存并及時更新。 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，并測量壓降和溫升。 6、經(jīng)常檢查設(shè)備的工作和故障指示是否正常。 7、定期查看UPS內(nèi)部的元器件的外觀，發(fā)現(xiàn)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(wǎng)。 10、定期進行UPS電池組帶載測試。 11、各地應根據(jù)當?shù)厥须婎l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(fā)生。 12、UPS應使用開放式電池架，以利于蓄電池的運行及維護。 UPS維護項目及周期表 1 UPS日檢項目： 主要內(nèi)容有：檢查控制面板，確認所有指示正常，所有指示參數(shù)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(diào)出測量的參數(shù)，觀察有無與正常值不符等。 2 UPS周檢項目： 周檢的主要內(nèi)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(tǒng)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(guān)重要的因素。 UPS電源對電池自動管理包括自動均浮充轉(zhuǎn)換控制、電池預告警關(guān)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。 自動均、浮充轉(zhuǎn)換 電池充電過程能自動根據(jù)電池電流實現(xiàn)均充、浮充自動轉(zhuǎn)換，設(shè)定的均充轉(zhuǎn)浮充判據(jù)為：I≤0.01C。 2 電池浮充電壓溫度補償：（以2V電池為例） 電池在浮充狀態(tài)下，浮充電壓可以根據(jù)溫度進行補償，溫度補償以20℃為中心點，在10℃-40℃內(nèi)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(diào)節(jié)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(jù)不同電池在初次上電時進行設(shè)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。 3 均充限時： 如果連續(xù)12小時處于均充狀態(tài)，控制系統(tǒng)將強制轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)，此設(shè)置的條件是均充時間達到設(shè)定值時，自動轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)浮充狀態(tài)。 4 放電管理： 設(shè)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(jīng)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(xiàn)。人工測試的方法可參考直流供電系統(tǒng)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(jù)以下三點設(shè)置： 時間間距（測試周期可設(shè)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(guān)機電壓以上，如果電池在規(guī)定負載和規(guī)定時間內(nèi)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(guī)定負載和規(guī)定時間內(nèi)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(guān)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。 UPS常見故障處理 1 市電有電時，UPS出現(xiàn)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(guān)損壞或保險絲熔斷。 5）UPS內(nèi)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(fā)電機供電。 4）更換損壞的空開、開關(guān)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(jīng)常低壓，電池處于欠壓狀態(tài)。 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(guān)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、啟動發(fā)電機對電池充電。 C、在UPS輸入端加穩(wěn)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(guān)）。 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(nèi)部開機電路故障。 4）UPS內(nèi)部電源電路故障或電源短路。 5）UPS內(nèi)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(nèi)部整流、升壓、逆變等部分的器件是否損壞。 UPS在正常使用時突然出現(xiàn)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(nèi)部逆變回路故障。 4）UPS保護、檢測電路誤動作。 處理方法 1）A、 負載投入時按先大后小的順序。 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(nèi)部控制電路。 6 UPS工作正常但負載設(shè)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(shè)備地線沒接在同一點上。 3）負載設(shè)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(shè)備。 該文章在 2024/8/26 18:47:12 編輯過 |
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