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對于當前市場(chǎng)UPS的種類(lèi)繁多、工作模式的多樣性，應如何選擇及配置理想的UPS提出了要求。在這里淺談一下通信行業(yè)通信交換局（站）中、大型UPS選型的細節。選用UPS時(shí)，首先要確定其將選擇的類(lèi)型，然后在根據具體的技術(shù)參數指標來(lái)確定其產(chǎn)品。 1、正確選擇UPS的類(lèi)型 當前的UPS可分為以下幾種：在線(xiàn)式、在線(xiàn)互動(dòng)式、后備式、Delta變換型。 在線(xiàn)互動(dòng)式的單機輸出功率為0.7～ 20kVA，后備式單機輸出功率為0.25～2kVA，且兩種類(lèi)型在市電供電正常時(shí)，逆變器均不投入工作，而是向用戶(hù)提供經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單處理的一般市電電源，供電質(zhì)量差，輸出功率小，只適用于要求不高的場(chǎng)合。此選型中不考慮。 1.1Delta變換型UPS 也稱(chēng)為雙逆變電壓補償在線(xiàn)式，其單機輸出功率為10～480kVA，它的原理是將交流穩壓控制技術(shù)中的電壓補償原理運用到UPS的主電路中，利用補償變壓器對不穩定的市電電壓進(jìn)行電壓調整。 圖1 市電電源供電正常 圖2 市電電源供電不正常 （1）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖1所示，主供電通道上的STS1在導通狀態(tài)，STS2在斷開(kāi)狀態(tài)。當市電電壓等于UPS的標稱(chēng)輸出電壓時(shí)，市電電源經(jīng)補償變壓器（無(wú)需補償）直接送到負載上，此時(shí)的電源未經(jīng)過(guò)任何處理。當市電電壓高于或低于UPS的標稱(chēng)輸出電壓時(shí)，補償變壓器在Delta變換器的調控下對市電電壓進(jìn)行降壓或升壓調節后送到負載上。 （2）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖2所示，STS1與STS2在斷開(kāi)狀態(tài)，蓄電池組放電，主變換器以逆變器的方式向負載提供純凈的正弦波逆變電源。 （3）當輸出短路、輸出過(guò)載、溫升過(guò)高、主變換器或Delta變換器發(fā)出故障時(shí)，STS1關(guān)斷，STS2導通，市電電源經(jīng)過(guò)交流旁路通道給負載供電。 由此可以看出Delta變換型UPS在正常工作時(shí)市電電網(wǎng)的干擾非常容易地直接串入到用戶(hù)負載端，對于市電電壓過(guò)欠壓、電壓突變、頻率漂移、諧波干擾等市電電網(wǎng)的污染沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的改善。 1.2 在線(xiàn)式UPS 單機輸出功率為0.7～1500 kVA。采用以微處理器、數字信號處理的調控技術(shù)使逆變器連續不斷地向負載提供高質(zhì)量的純凈正弦波電源。 圖3 在線(xiàn)式UPS框圖 （1）市電電源供電正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍小于380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍小于50±3Hz），如圖3所示，供電質(zhì)量較差的普通市電電源經(jīng)過(guò)濾波整流器變成直流穩壓電源，然后再經(jīng)過(guò)逆變器重新將直流電源變成純正的高質(zhì)量正弦波電源，由于采用了雙變換型在線(xiàn)設計方案，可將市電電源中的干擾幾乎都屏蔽掉，保證了向負載提供毫無(wú)干擾的純潔正弦波電源。 （2）市電電源供電不正常時(shí)（即市電電壓波動(dòng)范圍超過(guò)380V±15%，市電頻率波動(dòng)范圍超過(guò)50±3Hz）、市電電源故障或市電供電中斷，蓄電池組繼續向逆變器提供直流電源，保證了逆變器不間斷地向負載提供高質(zhì)量的正弦波交流電源。 （3）當輸出短路、輸出過(guò)載、逆變器故障、整流器或逆變器中散熱片溫度過(guò)高時(shí)，如圖3所示，市電電源將由交流旁路通道給負載提供普通市電電源。 由此可以看到無(wú)論是市電供電正常時(shí)，還是市電中斷由電池逆變供電期間，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來(lái)自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對負載的影響，真正實(shí)現了對負載的無(wú)干擾、穩壓、穩頻以及零轉換時(shí)間。 綜上所述，針對于通信局（站）中要求較高的通信設備、敏感先進(jìn)儀器設備、非線(xiàn)性負載建議使用在線(xiàn)式UPS。 2、UPS供電方式的選擇 針對于通信局（站）所帶負載的重要性，要求UPS供電系統無(wú)故障率。由于中型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為5～16萬(wàn)小時(shí)，大型UPS電源的平均無(wú)故障工作時(shí)間為24～40萬(wàn)小時(shí)，為確保UPS供電系統向負載提供萬(wàn)無(wú)一失的高質(zhì)量的不間斷逆變電源，建議用多機UPS冗余供電配置方案。分為熱備份供電方式、直接并機冗余供電方式、雙總線(xiàn)冗余供電方式。 （1）熱備份供電方式（圖4）：我們一般是選用兩臺具有相同容量的UPS，將UPS-2電源的逆變器輸出端連接到UPS-1的交流旁路靜態(tài)開(kāi)關(guān)的輸入端上，從UPS-1的輸出端給負載供電。當市電正常時(shí)，由UPS-1的逆變器電源輸送給負載，UPS-2處于空載運行狀態(tài)；當UPS-1中的逆變器出現故障時(shí)，負載才由UPS-2的逆變器電源輸送。 此種冗余供電方式的優(yōu)點(diǎn)為對UPS單機的鎖相同步跟蹤控制技術(shù)要求不高（僅在兩臺UPS進(jìn)行切換瞬間有所要求），熱備份冗余供電系統構成容易、簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)為長(cháng)期空載運行的其中一臺UPS的配套蓄電池壽命縮短；由于一臺帶全載，另一臺空載，造成平均無(wú)故障時(shí)間下降；并要求單機具有帶“階躍性負載”的能力來(lái)保障主機出故障后能將全部負載立即加到空載運行的從機上。由于從機長(cháng)期處于空載運行狀態(tài)，一旦出現切換過(guò)程，負載量將由0突變至全部負載，內部電路及元器件由于大電流的沖擊，易造成損壞，使UPS的不安全運行穩定性增高。 （2）直接并機冗余供電方式（圖5）：即N+1型冗余并機系統。要求N臺UPS的逆變電源必須具 有同相位、同頻率、同輸出電壓幅值。技術(shù)要求高，但多臺UPS共同均衡的給負載供電，如一臺發(fā)生故障，會(huì )自動(dòng)將有故障的UPS自動(dòng)脫機，負載由其它的UPS共同均衡供電，提高了此種并機方式的性能，使平均無(wú)故障時(shí)間得到了提高，設備的運行更加的穩定�？煽啃宰罡叩木蜑�1+1型直接并機供電系統。 （3）雙總線(xiàn)冗余供電方式（圖6）：是在N+1式直接并機系統上進(jìn)行更加安全供電的方式，是由兩套UPS供電系統組成，在一套供電系統全部壞掉時(shí)，負載由另一套供電系統來(lái)保障，大大加強了供電的安全性。但所需經(jīng)濟條件較高。 對于以上3種冗余供電方式，由于熱備份方式安全性能不太高，雙總線(xiàn)方式雖然安全穩定性最好，但經(jīng)濟因素較高，建議一般采用N+1型冗余供電方式，首選1+1型直接并聯(lián)冗余供電系統。 圖4 兩臺UPS組成的熱備份冗余供電系統 圖5 1+1型直接并機冗佘供電系統 圖6 雙總線(xiàn)冗余供電系統 3、UPS系統容量的選擇 UPS既不宜長(cháng)期處于滿(mǎn)載運行，也不宜長(cháng)期處于輕載運行。前者易造成UPS電源的逆變器和整流器損壞，后者易造成UPS的蓄電池損壞。因此UPS單機按帶載量60%～80%來(lái)配置，并機按每臺帶載35%～40%來(lái)配置為佳。另外還要考慮負載系統的擴容問(wèn)題，其預增加帶載量為20%左右。 例如UPS的實(shí)際負載量為60kVA，則UPS的最小選擇容量為： 60kVA/60%=100kVA； 考慮負載擴容，則UPS的最小選擇容量為： 100kVA+12kVA/60%=120kVA 4、UPS電池容量配置的選擇 合理的選擇蓄電池的容量是UPS對負載設備正常供電的重要保證。雖然現通信局（站）大多都采用一路市電加油機或兩路市電加油機的多重供電保障方式，但由于當前電網(wǎng)的不穩定性，更應重點(diǎn)加以重視�，F在通信局（站）要求油機在停電后的啟動(dòng)時(shí)間為15min，并且對于UPS運行中以并機冗余供電方式及它的實(shí)際帶載為60%左右，因此建議每臺中、大型UPS的后備電池延遲時(shí)間（按UPS帶滿(mǎn)負載計算）一般選擇1h為宜。 對于UPS電池容量的配置計算為： 蓄電池組容量×電池組端電壓/主機額定功率=滿(mǎn)載時(shí)蓄電池工作時(shí)間 5、UPS主要性能參數的選擇 UPS技術(shù)參數是UPS質(zhì)量?jì)?yōu)劣的重要指標，是選型的主要依據。針對于UPS能否正常安全地向負載設備進(jìn)行純凈的不間斷電源供電，這需要對它的性能參數進(jìn)行詳細的了解。其主要技術(shù)參數如下。 5.1額定運行參數 （1）額定輸出功率；額定最大輸出、輸入電流。 （2）額定輸出輸入頻率：我國均為50Hz。 （3）標稱(chēng)輸入、輸出電壓，根據進(jìn)、出線(xiàn)的方式來(lái)確定，主要有單進(jìn)單出、三進(jìn)單出、三進(jìn)三出方式，大、中型UPS采用三進(jìn)三出的進(jìn)出線(xiàn)方式。 5.2輸入參數 （1）輸入電壓范圍，根據我國的電網(wǎng)質(zhì)量不高的情況，應選擇較寬范圍的UPS。目前用可控硅設計的UPS范圍為-15%，+10%，用IGBT整流器設計的范圍為-25%，+23%。 （2）頻率范圍最好選擇范圍較寬的50±5Hz。 （3）交流旁路電壓范圍選擇±10%，如超過(guò)此值將增大UPS的故障率。 （4）UPS應具有三相輸入相序錯誤和三相缺相輸入的自動(dòng)保護功能。 5.3輸出參數 （1）輸出電壓的靜態(tài)穩定度，中、大型UPS為±1%。 （2）輸出電壓的瞬態(tài)電壓波動(dòng)值，中、大型UPS就小于±5%。 （3）輸出電壓的可調范圍，中、大型UPS從額定值起最小可調節±5%。 （4）輸出頻率，中、大型UPS為50Hz±0.1%。 （5）輸出過(guò)載能力，中、大型UPS在10min以上時(shí)滿(mǎn)足125%負載，在1min以上時(shí)滿(mǎn)足150%負載。 （6）具有帶三相100%不平衡負載能力，其三相相電壓差不應超過(guò)±3%。 （7）輸出電壓的諧波失真度＜2%帶100%線(xiàn)性負載。 5.4其它參數 （1）平均無(wú)故障時(shí)間為20～40萬(wàn)小時(shí)（大型），15～22萬(wàn)小時(shí)（中型）。 （2）并機能力，要求UPS具備直接并機輸出能力，各臺UPS輸出電流的均流不平衡度為2～5%，此值應越小越好；具有故障跳脫功能，但不能影響負載的正常運行。 （3）應具備遠程監控、故障報警、運行狀況記錄功能。 （4）應具備防雷擊抗浪涌抑制，抗靜電放電功能。 （5）具有ABM先進(jìn)型電池自動(dòng)化管理功能。由于蓄電池的好壞直接影響到UPS向負載不間斷的供電�，F大多數UPS中，都將蓄電池長(cháng)期置于浮充狀態(tài)，在市電供電正常時(shí)只充電不放電，長(cháng)期以往會(huì )造成電池極板的鈍化，使電池容量下降，嚴重影響 后備供電時(shí)間。而ABM先進(jìn)型電池自動(dòng)化管理系統是一種“短時(shí)的快速恒流、均充充電—恒壓浮充充電—長(cháng)時(shí)間的微小電流放電的電池管理+實(shí)時(shí)的電池性能老化檢測的綜合型電池充放電管理系統”，并且可定期充電，可極高的延長(cháng)了電池的使用壽命。 （6）具有與發(fā)電機組匹配的能辦因當需用發(fā)電機組來(lái)帶UPS時(shí)，發(fā)電機組所送出的電源本身不但電壓畸變大，而且它的內阻遠比市電電網(wǎng)大，另外非線(xiàn)性負載會(huì )向柴油發(fā)電機組反射大量的高次諧波電流，可能會(huì )造成后接負載被燒毀、UPS故障等；并且市電停電到發(fā)電機供電間隙，UPS配套蓄電池已經(jīng)對負載放電。因此應用額定功率大于UPS的標稱(chēng)輸出功率的發(fā)電機組來(lái)向UPS負載供電，應為UPS標稱(chēng)輸出功率的1.6倍以上。 （7）具有微處理器控制技術(shù)�？梢栽鰪奤PS的故障診斷、自動(dòng)判斷處理、各種保護措施、處理能力強、可靠性強、效率高等優(yōu)點(diǎn)。 （8）大型UPS必須具有輸出隔離變壓器。隔離變壓器可以先對市電電網(wǎng)進(jìn)行優(yōu)化，給UPS提供寬松的工作環(huán)境以保證UPS故障率的減��；在UPS轉到旁路時(shí)，先對市電進(jìn)行了優(yōu)化，減小了市電電網(wǎng)各種污染源對負載的沖擊。 6、UPS配線(xiàn)的選擇 合理選擇配線(xiàn)是很重要的，線(xiàn)徑太細，電流太大，容易發(fā)熱而引起火災；線(xiàn)徑太粗，則造成浪費。 6.1 交流電源線(xiàn)的選擇 銅纜線(xiàn)徑S=最大負載電流I/經(jīng)濟電流密度J（J為2～4A/mm2） 例如一通信局最大用電負載電流為100A，則：S=100/2.25=44.44 所以使用50mm2的銅纜。 對于UPS電源系統中線(xiàn)的截面積應選為相線(xiàn)電纜截面積的1.5～1.7倍；對于UPS電源系統中地線(xiàn)的截面積應為相線(xiàn)截面積的0.5～1倍，但不小于6mm2。 6.2 直流電纜的選擇（蓄電池電纜） 導線(xiàn)上的電壓降U=流過(guò)導體電流×導線(xiàn)長(cháng)度/導體的電阻率×導體截面積 例如一通信局站最大負載電流為100A，電池線(xiàn)20m，固定壓降為0.2V，則電池線(xiàn)徑為： S=100×10/47×0.2=106.5mm2 應使用120mm2的銅電纜 7、其它因素 除選擇技術(shù)先進(jìn)可靠的UPS設備外，對于UPS廠(chǎng)家的規模、信用保障、售后維修、服務(wù)保障水平等進(jìn)行考慮。 隨著(zhù)科技水平的不斷提高，各種技術(shù)的飛速發(fā)展，現代UPS也將越來(lái)更智能化、實(shí)用化、安全穩定性更好、技術(shù)含量更高，提供的純凈的不間斷電源更加穩定。大家在選型中也應更多的了解其功能特點(diǎn)以此來(lái)保證UPS在我們各個(gè)行業(yè)更加安全的運行，為我們各自領(lǐng)域的飛速發(fā)展做好堅強的后盾。 |
