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1、UPS供电系统原理与维护,长沙市电信分公司 黄武能,一、UPS的功能与分类,1.1 UPS（Uninterruptible Power Supply）即不间断电源。是一种含有储能的装置（蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。,负载,蓄电池,UPS,市电,为什么使用UPS,电网中的干扰情况,瞬态尖峰,频率漂移,谐波失真,电网,1.2UPS的分类及特点,分类,按工作原理不同，UPS分为： 后备式UPS 在线互动式UPS 在线式UPS 按供电体系不同，UPS分为： 单进单出UPS 三进单出UPS 三进三出UPS 按输出功率不同，UPS分为： 小功率（30kVA）,的四大功能,高可靠
2、性不间断供电 电网稳压、净化功能 电池管理功能 智能监控功能,保证动力的连续性,高质量供电、绿色电源,延长电池使用寿命,解决UPS维护问题,二、UPS的工作原理,在线式UPS工作原理 互动式UPS工作原理 后备式UPS工作原理,2.1在线UPS的工作原理,2.2互动式UPS工作原理,市电,双向,变换器,电池组,负载,市电正常/整流 停电/逆变,264-276V,150-175V,150-264V,功率等级0.7-20KVA左右,264-276V,2.3后备式UPS工作原理,充电器,逆变器,市电,负载,电池组,功率等级0.25-2KVA左右,UPS关键技术,双变换技术 数字控制技术 冗余技术 电
3、池管理技术 静态开关,UPS双变换技术,ACDC 整流 DCAC 逆变,传统三相SCR整流UPS,12脉冲整流器,移相变压器,负载,电池和逆变器,两个6脉冲 整流桥,三相全桥IGBT整流UPS,数字控制技术,数字信号处理器（DSP）控制技术 单片机控制技术,产生各驱动信号、控制整流器、逆变器、 切换逻辑等,冗余技术,主从串机热备份 并机冗余供电 双母线供电,主从串联热备份,用于中小功率，易于安装调试，没有扩容能力，从机电池寿命缩短。,市电,负载,主机,从机,主机旁路,从机输出,3.2并机冗余供电,用于大功率，多台UPS平均分摊负载，可靠性高，控制电路复杂。,市电,负载,并机逻辑控制,3.3双母
4、线供电,电池,UPS1,AC PPC,STS,电池,UPS,AC PPC,双电源 负载,单电源 负载,LBS,UPS2,母线1,母线2,电池管理技术,电池均浮充管理 电池充放电管理,电池均浮充管理,1、均充限流：0.1C 2、浮充转均充：0.05C 均充转浮充：0.01C,电池充放电管理,T1为恒压均充阶段，T2为浮充阶段，T3为电池逆变供电阶段，T4为限流均充阶段,静态开关,三、UPS电源维护,UPS的合理配置及安装 蓄电池特性与容量选择 UPS的维护注意事项,3.1 UPS的合理配置及安装,UPS电源电源系统设计 UPS设备功率的计算 UPS设备安装要点,UPS电源系统设计,根据用户设备性
5、质类型 根据投入的建设资金 根据UPS设备的性能,UPS设备功率的计算,1、统计负载总功率 计算机、服务器等设备由于内置开关电源，属于整流（电容）性负载，一般功率因数：0.8。UPS设备的功率因数：0.70.8 2、考虑功率裕量 使UPS负载在80%左右即可,举例（1）,机房中有服务器6台，终端40台，其他路由器若干。服务器功率1KW/台，终端300W/台，路由器总功率500W，所需UPS容量： 负载总功率（1000W6300W40500W）功率因数0.8功率裕量8029KVA 兼顾将来需要 选择40KVA UPS，为避免单相电流过大，应选用三进三出型UPS,合理配置隔离变压器,1、每只隔离变
6、压器成本占UPS成本约8-10% 2、 大功率UPS必须配置输出隔离变压器 20KVA以上UPS无隔离变压器存在危险：近500V的电池组直流高压在故障时可能严重损坏用户设备。 输出配置隔离变压器，可以保证只通交流电，不通直流电。因此，万一UPS电子器件发生故障，近500V的电池直流高压由于输出配置隔离变压器也就绝对不会损坏通信设备。 3、UPS输出隔离变压器可避免UPS内部零线电流产生的零地电压,有效降低零地电压。 4、输入隔离变压器、旁路隔离变压器通常不需要配置,兼顾将来扩容,1、事先预留输入、输出配电的容量和开关 2、 UPS必须能够多机并联 例如，用户正常的最大负载为52KVA，已经采用
7、1+1冗余并联配置2台60KVA UPS。如果用电负荷将来增加到100KVA，则只需要另增加1台60KVA UPS就能提高到满足120KVA负载需求。 3、 优选不需并机柜不需旁路柜的直接并机系统 有的UPS不得不额外配置并机柜和旁路柜，既浪费客户机房空间，又增加并机系统成本 ，而且将来扩容时，旧的并机柜和旁路柜通常不得不废弃重做。,电源设备的安装,考虑地面承重 考虑通风散热 考虑电池线路的布放 考虑维护方便,3.2蓄电池特性与容量选择,蓄电池出现的故障高于UPS设备 蓄电池的使用寿命与品牌有关 蓄电池的使用寿命与配置有关 蓄电池的使用寿命与维护有关 蓄电池的使用寿命与环境有关,蓄电池曲线,故
8、障出现的几率,根据美国IDC的统计资料: 在UPS输出供电系统的故障中,各种故障出现的几率: 79%来源于UPS输出与负载之间的供电线路上的故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工/老鼠咬所造成的“开路”故障等） 11%来源于UPS和电池组 其它故障占10%,电池工作原理,化学能,电能,电池结构,放电特性,UPS电池与通信用电池比较,电池容量配置,（1）、计算电池放电电流 UPS容量VAUPS输出功率因数 放电电流 = 电池组电压V电池逆变效率 （2）根据放电时间要求查表确认容量系数（单位：小时） （3）电池容量Q=放电电流I 容量系数C,举例（2）,现有6kVA UPS，10
9、0%载，延时4小时，配多大电池？ 6000VA0.7 100% 放电电流= =20. 59A 12V 200.85 查表：4小时对应系数时间5.06小时 电池容量Q=20.595.06=104.18AH，故选100AH电池。,UPS电池的计算与选择,当后备时间小于1小时时,采用恒功率模式计算结果较为准确 (W/cell = (PL2)/(Ve) PL/(N6) C -蓄电池容量，Ah PL -负载功率，W Ve 蓄电池组额定电压，V T -备用时间，h（小时） -UPS电池逆变效率 N12v电池节数。取决于不同UPS系列的电池电压等级。 6每个12V电池内部有6个2V单格。,-然后通过查表获得
10、最佳电池型号以及并联组数!,UPS维护内容,1、备板、备件要求 UPS的整流PFC板，逆变板、控制板、功率模块，维护开关，易损件（防雷器，风扇等） 2、维护形式 主要有日常维护、定期例行维护、应急维护 3、维护主要内容 易损件日常维护 进行安全维护、功能/性能维护 故障时应急维护,日常维护,1.UPS状态检查 检查UPS面板指示灯和蜂鸣器，看是否有告警，确认UPS工作在市电逆变状态；检查UPS当前和历史告警。 2.主要易损件检查 检查风扇运转情况，风扇风速和风向，尤其是高温处。 3.环境检查 1）空调运行是否正常，超过40度应立即解决。2）机房是否潮湿，超过90%应及时排除。3）检查交流供电是
11、否有超压超频迹象。,周检维护,1.测量并记录输入电压、电流； 2.测量并记录充电电压、电流； 3测量并记录UPS输出电压、各相电流，并同以前值进行比较，看是否有超载等情况。,动环监控截屏,年检,1）关断UPS，将负载转到维修旁路供电； 2）断开UPS的市电输入和电池开关； 3）确认UPS整流器输入端、电池连接端、输出端和旁路输入端没有电压； 4）打开UPS门盖和保护板； 5）检查UPS功率器件和辅助件；特别注意以下部件：电容漏液、变形；电缆和连接头老化、过温痕迹、连接是否牢固；印刷电路板等清洁。 6）检查电池后备时间。,UPS设备的基本操作,1、爱克赛9305的操作 2、爱克赛9315的操作
12、3、Best 4000的操作 4、SICON系列的操作 5、爱克赛9355的操作,爱克赛9305的操作,设备开关,菜单操作,UPS status Meters Battery status Alarm log UPS parameters UPS identification Reset button Date/time set Display data,爱克赛9315的操作,菜单操作,Meters Events Statistics Graphics Setup,Best 4000的操作,Best 4000的操作,菜单操作,VOLTAGES CURRENTS FREQUENCY ALARMS
13、 SYSTEM START-UP MODULE START-UP SYSTEM SHUTDOWN MODULE SHUTDOWN TEST,SICON系列的操作,爱克赛9355的操作,菜单操作,UPS STATUS EVENT LOG MEASUEMENTS CONTROL SETTINGS IDENTIFICATION TURN SYSTEMON ON TURN UPS OFF TUEN SYSTEM OFF,蓄电池的容量测试,并机冗余系统的测试 单机系统的测试 小型UPS的测试 配置两组以上蓄电池的测试,并机冗余系统的测试,采用设备的电池测试功能 断开其中一台UPS的输入开关 断开其中一台
14、UPS的整流器开关,单机系统的测试,用12V放电电阻逐节检查电池，确保无坏电池。 断开UPS的输入开关 断开UPS的整流器开关 采用在线蓄电池容量放电仪。 采用设备的电池测试功能,小型UPS的测试,配置两组以上蓄电池的测试,用直流钳型表测量每组蓄电池电流 选择放电电流较小的一组进行容量测试 对其他组蓄电池进行评估和测试,维护中的注意事项,旁路与旁路维修开关的操作 蓄电池的更换要点 维护工作中防止触电,旁路与旁路维修开关的操作,非维护需要不要进行此操作 要满足旁路操作的技术要求 要作好必要的数据备份,蓄电池的更换要点,采用同一品牌同一型号 蓄电池出厂批号接近 在市电可靠时进行 在无充放电流的情况下进行,维护工作中防止触电,UPS蓄电池组的电压比较高 电池组安装密集维护空间小,完毕！,谢谢,
