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淺析機(jī)房工程UPS不間斷電源全套基礎(chǔ)知識(shí)!
來(lái)源:www.jnmldz.com 發(fā)布時(shí)間:2020年12月31日
   UPS不間斷電源通常是弱電機(jī)房工程子系統(tǒng)之一,是將蓄電池與主機(jī)設(shè)備相連接,主要用于給設(shè)備提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。
   

UPS不間斷電源


   當(dāng)市電輸入正常時(shí),UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用,此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流式電穩(wěn)壓器,同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷(事故停電)時(shí), UPS 立即將電池的直流電能,通過(guò)逆變器切換轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電,使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。
   
   UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)高或電壓過(guò)低都能提供保護(hù)。下面我們一起來(lái)看下UPS的基礎(chǔ)知識(shí)。
   
   UPS的基本原理及主要技術(shù)參數(shù)
   
   什么是UPS?
   
   利用電池化學(xué)能作為后備能量,在市電斷電等電網(wǎng)故障時(shí),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。
   
   為什么需要UPS?
   
   市電電網(wǎng)提供的電力供應(yīng),看上去正常,可是不靠譜:表面正常的電力,實(shí)際上危機(jī)四伏。
   
   電源中斷
   
   數(shù)據(jù)丟失,通信中斷,商機(jī)延誤......
   
   —— 直接損失以每分鐘5000-100000元計(jì)
   
   設(shè)備停運(yùn),儀表失靈,手術(shù)中斷......
   
   —— 間接經(jīng)濟(jì)損失無(wú)法估量
   
   電源污染
   
   瞬態(tài)尖峰、電源浪涌、高壓脈沖
   
   造成服務(wù)器、路由器、磁盤陣列 等設(shè)備硬件損壞
   
   諧波污染、線間噪聲、頻率漂移
   
   造成網(wǎng)絡(luò)傳輸誤碼率大增,數(shù)據(jù)傳輸速度低下
   
   UPS的四大功能
   
   不停電功能——解決電網(wǎng)停電問題
   
   交流穩(wěn)壓功能——能解決網(wǎng)壓劇烈波動(dòng)問題
   
   凈化功能——解決電網(wǎng)與電源污染問題
   
   管理功能——解決交流動(dòng)力維護(hù)問題
   
   UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
   
   監(jiān)控平臺(tái)也是UPS的重要組成部分之一
   
   UPS主要技術(shù)參數(shù)
   
   輸入特性:
   
   1、輸入電壓范圍   輸入電壓范圍寬可減小電池放電機(jī)會(huì),延長(zhǎng)電池壽命。
   
   2、輸入功率因數(shù)   功率因數(shù)低,輸入無(wú)功功率大,諧波電流污染電網(wǎng),影響干擾其它設(shè)備。
   
   3、主電源頻率允許范圍。
   
   4、輸入電流諧波分量。(PFC、6/12脈沖變壓器)
   
   輸出特性:
   
   1、靜態(tài)穩(wěn)定度。大型為1%,中小型為2%。
   
   2、輸出瞬態(tài)特性。大型5%,中小型8%。
   
   3、輸出過(guò)載能力。(如:過(guò)載125% 5MIN;150% 10S)
   
   4、輸出功率因數(shù)。 (0.8、0.9、1)
   
   5、輸出電壓諧波失真度。典型3%以內(nèi)。
   
   UPS相關(guān)配置及計(jì)算
   
   UPS系統(tǒng)基本由以下部分組成:
   
   UPS主機(jī)
   
   必選功能件(如BCB BOX等)
   
   蓄電池
   
   配套電池柜/架, 電池開關(guān)等
   
   功能選件( 如防雷, 監(jiān)控,諧波治理,上出線等)
   
   需要進(jìn)行的計(jì)算:
   
   UPS主機(jī)容量計(jì)算與選擇
   
   UPS后備電池的容量計(jì)算與選擇
   
   UPS容量計(jì)算與選擇
   
   首先獲得負(fù)載的總功耗,并統(tǒng)一單位到KVA
   
   例如:一般個(gè)人計(jì)算機(jī)負(fù)載約200VA,小型服務(wù)器負(fù)載約1500VA,大中型服務(wù)器負(fù)載約3000VA
   
   電流I(A安培)及 功耗W(瓦特)與VA的轉(zhuǎn)換關(guān)系
   
   VA= I*220
   
   VA= W/0.8(計(jì)算時(shí)通常考慮20KVA以下為0.7,20KVA以上為0.8)
   
   考慮到UPS運(yùn)行在60-80%的區(qū)間是具佳運(yùn)行狀態(tài),一般建議在計(jì)算時(shí)將上面的結(jié)果除以0.8再一次放大
   
   然后在產(chǎn)品手冊(cè)中選取靠近的功率產(chǎn)品
   
   采用恒功率模式計(jì)算方式
   
   W/cell = PL/(N×6×η)
   
   UPS供電方案介紹
   
   集中供電方式:
   
   優(yōu)點(diǎn):可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備資源的等電位控制,減小傳輸誤碼率。
   
   缺點(diǎn):初期投資大,單機(jī)故障影響大。
   
   分散供電方式:
   
   優(yōu)點(diǎn):方案布置靈活,故障影響小。
   
   缺點(diǎn):如整個(gè)設(shè)備不能保持同地線,易引發(fā)干擾。
   
   單機(jī)供電
   
   UPS解決方案中簡(jiǎn)單的一種
   
   每一分散地點(diǎn)交流供電系統(tǒng)容量多為6KVA以下
   
   各點(diǎn)交流負(fù)載獨(dú)立地由一臺(tái)UPS提供動(dòng)力保護(hù)
   
   市電通常就近采用插座輸入
   
   主從機(jī)串聯(lián)“熱備份”
   
   適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場(chǎng)合
   
   由UPS主機(jī)、UPS從機(jī)、電池系統(tǒng)、配電系統(tǒng)組成
   
   配電設(shè)計(jì)和工程施工簡(jiǎn)單
   
   優(yōu)點(diǎn):
   
   兩臺(tái)甚至多臺(tái)UPS基本處于相對(duì)獨(dú)立、互不干擾的運(yùn)行狀態(tài)。
   
   對(duì)于UPS同步跟蹤性能要求較低。
   
   采用不同型號(hào)、不同容量UPS構(gòu)成串聯(lián)熱備份方式。
   
   缺點(diǎn):
   
   從機(jī)長(zhǎng)期處于空載運(yùn)行狀態(tài)、效率低。
   
   從機(jī)電池組長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài),得到定期帶載放電維護(hù)機(jī)會(huì)少,會(huì)影響電池壽命。
   
   從機(jī)必須有良好的帶階躍負(fù)載能力。
   
   長(zhǎng)期運(yùn)行,主機(jī)逆變器=靜態(tài)旁路轉(zhuǎn)換功能良好是關(guān)鍵
   
   無(wú)擴(kuò)容功能。
   
   相對(duì)于“并聯(lián)”冗余系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)間偏低。
   
   模塊并聯(lián)供電
   
   全部交流負(fù)載集中供電,由1臺(tái)模塊化并聯(lián)UPS供電
   
   模塊化UPS包括:機(jī)架、可并聯(lián)功率模塊、可并聯(lián)電池模塊、充電模塊等
   
   適合于中小型網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器群、辦公、儀表等應(yīng)用場(chǎng)合
   
   由機(jī)架、UPS功率模塊、電池模塊、配電系統(tǒng)組成
   
   功率模塊配置為N+1冗余,減少了MTTR
   
   共用輸入、輸出、并聯(lián)的電池系統(tǒng)、控制系統(tǒng)
   
   N+1直接并聯(lián)冗余
   
   適合于中大型網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心、大樓集中供電、工業(yè)廠礦等應(yīng)用場(chǎng)合
   
   由直接并機(jī)的N+1臺(tái)UPS、電池模塊、配電系統(tǒng)組成
   
   系統(tǒng)N+1冗余,靠譜性高于單機(jī)UPS
   
   易于擴(kuò)容,維護(hù)便捷
   
   是應(yīng)用較為廣泛的方案
   
   優(yōu)點(diǎn):
   
   完善的鎖相同步技術(shù)確保多臺(tái)UPS直接并聯(lián)時(shí)可均分負(fù)載電流。
   
   良好的擴(kuò)容性能(N+1)
   
   避免了“串聯(lián)”熱備份方式的缺點(diǎn)。
   
   缺點(diǎn):
   
   對(duì)設(shè)備本身同步鎖相技術(shù)要求高
   
   對(duì)設(shè)備制造技術(shù)要求高——輸出阻抗接近。
   
   對(duì)逆變器輸出電壓調(diào)節(jié)性能要求高——分相調(diào)節(jié)
   
   UPS必須同型號(hào)、同容量。
   
   多臺(tái)并聯(lián)時(shí),旁路也需增加“均流電感”
   
   雙母線
   
   解決單母線運(yùn)行方式存在的單點(diǎn)“瓶頸”問題。進(jìn)一步提高系統(tǒng)靠譜性。系統(tǒng)配置復(fù)雜,投資大,安裝調(diào)試要求高。