UPS基础培训培训目标了解UPS了解UPS供电系统初步掌握UPS配置方法了解梅兰日兰公司UPS产品了解UPSUPS是什么UPS是英文UninterruptablePowerSupply的缩写,中文译为“不间断电源”;UPS是一种强电和弱点结合的电器设备。他可以改善供电质量,并可在市电停电时依靠储备的能量(蓄电池、飞轮)实现时间有限的继续供电。在后备时间期间,用电者可视情况决定当前的应急措施(存储、关机、启动发电机)。page4为什么要使用UPS?随着电子技术的飞速发展,各种各样的用电器越来越多,而这其中的绝大部分都是非线性负载(Non-LinearLoad):一方面,这些非线性负载给电网带来了大量的谐波以及其它的干扰,使局部供电的质量变坏;另一方面,一些重要的用电部门,如机场、医院、银行等和一些重要的用电设备:如计算机、通讯设备等,对供电质量的要求提高:不仅要求不停电,还要求电压、频率稳定,还要求波形准确完好。需要有一个干净或净化的电源;负荷(用电器)与电网供电质量之间的矛盾必须解决。UPS是最好的解决方案。page5重要设备如果直接用市电供电配电箱基本正常线路正常重要设备如果直接用市电供电配电箱糟糕!线路故障为什么要使用UPS—电网中的骚扰停电:短时间的、长时间的...page8骚扰特征主要起因主要后果停电(Poweroutages)间断(Micro-outages)电压完全消失10毫秒。大气条件、切换、故障、电网施工。运行故障和数据丢失(计算机系统)或生产中断(连续处理过程)。停电(Outages)电压在一个周期以上的完全消失:-短时停电:3分钟(70%的停电都小于1秒钟)-长时停电:3分钟大气条件、切换、故障、意外事故、电网施工。视停电持续时间而定,机器停机并危及人身(如电梯),数据丢失(如计算机系统)或生产中断(如连续处理过程)。为什么要使用UPS——电网中的骚扰电压变化:电压跌落、过电压、欠电压、电压尖峰、三相不平衡...page9为什么要使用UPS——电网中的骚扰频率变化:频率波动、过高、过低、闪烁...page10骚扰特征主要起因主要后果频率变化(Frequencyvariations)频率波动(Frequencyfluctuations)频率的不稳定性。典型情况为+5%、-6%(10秒钟时间间隔的平均值)。-发电机组的调整;-发电机组的运行失调;-频率不稳定的电源。这些变化超出了某些仪表和计算机的容限范围(通常为±1%),因此可能会导致数据的错误或丢失。闪烁(Flicker)由于电压和频率(35Hz)的下降造成照明系统的闪烁。电焊机、电动机、电弧炉、X-光机、激光、电容组。生理骚扰。为什么要使用UPS——电网中的骚扰其它骚扰:高频瞬态冲击、谐波、电磁兼容性...page11骚扰特征主要起因主要后果其它骚扰(Otherdisturbances)高频瞬态(HFtransients)突然、巨大和非常短暂的电压跳变。类似于电压尖峰。大气现象(雷击)和电网切换。破坏设备、加速老化、器件或绝缘故障。极短的持续时间(Shortduration)1微秒幅值1到2kV频率为几十MHz小型感性负载的起动,低压继电器和接触器的重复开、关。稍长的持续时间(Mediumduration)1微秒到100微秒峰值为额定电压的8到10倍,频率为几MHz故障(闪电)或高压开关的切换通过电磁耦合传输到低压系统。较长的持续时间(Longduration)100微秒峰值为额定电压的3到5倍频率为几百KHz)。感性负载停机或高压故障通过电磁耦合传输到低压系统。谐波失真(Harmonicdistortion)非线性负载吸收的谐波电流造成电流和电压的波形失真。25次以上的谐波往往可以忽略不计。带磁芯的电力机械(电动机、空载变压器,等等)、开关电源、电弧炉、变频调速器。设备需增容,温度升高,电容谐振,毁坏变压器,电动机噪声增大。电磁兼容性(EMC)电磁或静电的传导或辐射骚扰。目标是保证低发射率和高抗扰性。电子部件(晶体管,可控硅,二极管)的开关、静电释放。敏感性电子装置的功能失常。UPS重要设备市电不好时保证高质量供电UPS重要设备市电故障时继续供电Galaxy5000UPS外形UPS不带电池UPS内带电池Galaxy5000UPS拆掉外壳UPS带电池电池柜UPS的组成关键词:整流器、逆变器、蓄电池、静态旁路、维修旁路维修旁路静态旁路整流器逆变器蓄电池一台在线式UPS单线图1).整流-充电器:由可控硅三相全控整流桥功率电路和相应的控制电路组成。现在有了IGBT整流器。它将输入的交流电变换成直流电,供给电池组充电及逆变器的输入。输入3相380VACDC直流432V框图电路2).逆变器:由IGBT逆变功率电路和相应的控制电路组成。它将整流-充电器输入的直流电变换为正弦交流电供给负载。DC+DC-框图电路交流输出3).旁路静态开关由反并联的可控硅功率电路和相应的控制电路组成。它实现负载在逆变器与旁路电源2之间的不间断切换框图电路输入输出4).电池电路由可充电的电池组组成。将直流能量贮存在电池组中,当电源1停电或超限时,向逆变器电路释放能量,以对负载进行后备式的供电。+-+++++++++++++-----------UPS5).各种隔离保护装置:a.Q1:整流器输入开关;b.QF1:电池电路保护开关;c.Q4S:电源2或静态旁路输入开关;d.Q5N:逆变器输出开关;e.Q3BP:手动维修旁路开关。负载Q5N电池主电源输入旁路电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPSUPS的不同运行方式在基本功能基础上通过不同的运行方式进一步提高供电可靠性提高UPS可靠性的方法-串联热备份:可由两台不同容量的UPS组成,主机带重要负载,备机带次要负载或不带载;主机到备机的切换无间断。优点:可靠性高;连接简单。缺点:不能增容;过载能力不能增大;UPS不能充分利用。page36UPS的不同运行方式-串联运行提高UPS可靠性的方法-直接并联由2到4台单机型UPS组成,每台UPS具有各自的静态旁路,可实现:–并联冗余;–并联增容。优点:并联简单;不增大占地;价格适当;负载均分。是目前使用最多的运行方式。page37UPS的不同运行方式-并联运行提高UPS可靠性的方法-公共旁路并联由2到6台同等容量的并联型UPS组成,采用大容量的公共静态旁路开关柜,以便实现:–并联冗余;或–并联增容。优点:公共旁路过载能力大;可靠性高。缺点:占地面积稍大;价格较贵。page38UPS的不同运行方式-公共旁路并联运行并联冗余的UPS系统的组成:并联UPS系统由两台单机型UPS直接并联组成,UPS内部增加了负载电流均分的连接线和两台UPS静态旁路的互锁电路,防止其中一台UPS逆变器停止时,其静态旁路误导通的情况。其它电路与单机UPS完全相同。负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1UPS并联运行原理page391)正常运行状态负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1负载由UPS1和UPS2的整流器-逆变器向负载供电,同时向各自的电池组充电,每台UPS的逆变器各带50%的负载运行。page402)一台UPS故障状态负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当其中一台UPS故障时(例如:UPS1),会自动退出运行,由剩下的一台UPS带100%负载运行。对故障的UPS可通过断开其Q1、QF1、Q4S、Q3BP和Q5N等隔离开关进行安全地维修,维修之后再投入运行,其状态如1所述。即使在UPS没有发生故障时,也可利用这种状态对其内部进行维护保养,例如:清扫灰尘、紧固联接件、检测或更换电池等。page413)UPS过载状态负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当负载端发生较小过载时,由于UPS逆变器具有165%的过载能力,两台冗余的UPS已具有2x165%的过载能力,因此不会出现转静态旁路的现象。这里所说的过载状态应是负载端发生了大于330%的过载,这时两台UPS的控制电路会自动将负载从逆变器上切换到静态旁路上,当过载消失后会自动转回到逆变器上工作。如果过载长时间不消失,则静态开关经过一定的过载延时后会自动关闭。page424)维修状态当两台UPS同时需要检修时,可利用其手动维修旁路向负载供电,同时断开内部的隔离开关对UPS进行安全检修。负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1page435)电池运行状态负载PP1P1(kVA)P1(kVA)电池QF1Q4SQ5NQ5NQ3BPQ1UPS2电池旁路电源输入主电源输入主电源输入QF1Q4SQ3BPQ1UPS1当市电包括发电机不能正常供电时,UPS的电池组会自动放电,以维持负载的正常运行。page44UPS的技术指标通过了解UPS技术指标进一步认识UPSUPS技术指标-Galaxy5000技术指标UPS的常用技术指标——基本技术指标page49主交流输入主输入电压U1:380V±15%主输入频率F1:50Hz±10%–输入范围越宽,对市电的要求越低,电池放电的机会越少,受市电影响也越小。输入功率因数PF:0.8(SCR-6p)或0.9(SCR-12p),0.95(SCR+IGBT),0.99(PFC+IGBT)输入电流谐波总失真度THDI:30%(SCR),20%到30%(SCR+IGBT),10%(SCR-12p),5%(PFC+IGBT)–THDI越大,对电网注入的谐波含量越大,特别是使用发电机时应注意。UPS的常用技术指标——基本技术指标page50旁路交流输入旁路输入电压U2:380V±10%旁路输入频率F2:50Hz±10%–输入范围越宽,要求负载的输入范围也越宽短路电流ISC2:xxKA–表示静态旁路的短路承受能力,对下线的保护装置很重要注:建议主电源与旁路电源采用分离供电方式,因为这样能提高系统的整体可靠性;但如果主低压开关柜中没有两个分离的回路时,主交流输入和旁路交流输入也可以由同一主电源提供(分为二根电缆)。UPS的常用技术指标——基本技术指标page51UPS交流输出稳态输出电压:380V+0.5%到+3%–输出电压越精确,对计算机的供电越稳定,但IEC标准仅要求小于5%,计算机即可接受同步跟踪速率:0.5Hz/秒到2Hz/秒–同步速率越快,输出电压的波动也越大,有利于热备份联结;同步速率越慢,对输出电压的波动也越小,有利于直接并联动态响应:+5%,恢复时间10到20毫秒–动态电压越小,表示动态调整能力越强,适应负载变化的能力越强;响应时间越短,表示恢复速度越快,适应非线性负载的能力越强输出功率因数:0.8滞后,(IEC标准)输出电压总谐波失真度THDU:2%到5%(线性负载或非线性负载)UPS的常用技术指标——基本技术指标page52UPS交流输出三相输出电压不平衡度——在100%不平衡负载电流下的最大不平衡电压:–30%不平衡度时小于+1%,100%不平衡度时小于+5%averageminmaxUUUx100nminmaxIIIx100输出电流峰值因数:大于等于3:1–峰值因数高,则承受非线性负载的能力强逆变器过载能力:125%-10分钟;150%-1分钟–逆变器同时应具有限流能力旁路过载能力:10倍额定电流承受20毫秒旁路与逆变器的切
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