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1、地铁用信号电源设备理论培训手册佛山市南海区创电电源有限公司二OO七年四月目录第一部分基本知识1. UPS的基本知识41.1 UPS电源是什么电源41.2 UPS 分类4-51.3 信息技术设备为什么要用 UPS电源51.4 当前UPS电源设备发展状况 51.5 目前市场上销售量最大的三种类型UPS介绍5-91.6 有关UPS电源的术语10-122. 几种常用电器元件的基本知识122.1 继电器12-142.2 接触器14-152.3 空气断路器在电气电路保护设计中的重要性 15-192.4 C级防雷系统192.5 数字电流、电压表202.6 频率表202.7 分流器、电流互感器20-212.8
2、 变压器、电抗器 21-222.9 电源滤波器（EMI） 222.10静态开关232.11绝缘栅双极晶体管（IGBT） 23-262.12 霍尔电压电流传感器 26-27第二部分信号电源系统设备知识281. 北京地铁2号线信号系统设备简介1.1 概述 281.2 整机外形图 28-342. CDT5 （含 10-30） K-HW UPS 电源柜352.1 前言 352.2 UPS 电源柜工作原理 36-402.3 双路输入切换单元控制原理 402.4 全自动交流稳压器单元工作原理 413. UPS 电源电气原理图 423.1 CDT5-HW UPS 电源柜电气原理图 423.2 CDT10K-
3、HW UPS电源柜电气原理框图 433.3 CDT20/25/30K-HW UPS 电源柜电气原理框图 444. 电源柜电气连线图 45-495. UPS电源柜电气性能表 50-516. UPS电源柜外形结构图 52-567. 接线排接线图 57-618. UPS电源柜安装、调试规范要求 628.1 UPS安装原理628.2 安装前准备检查工作 628.3 安装步骤 628.4 调度步骤 639. 操作使用方法 649.1 双路输入单元的操作 649.2 UPS 单元的操作 649.3 旁路稳压器单元的操作 659.4 在维修旁路的使用 659.5 液晶显示面板操作规程 66-8410. 输出
4、负载能力 8411. 保养维护及储存 8511.1 UPS 日常保养 8511.2 UPS 储存8512. UPS电源柜故障排除指南 86-8913UPS 主要配件清单 9114附录 95附录 1、UPS 电源容量配置的计算方法 95-96附录 2、汤江牌蓄电池特点及使用注意事项 97附录 3、蓄电池组在线监测终端按键操作要点 99附录 4、UPS 电源柜检修程序及技术标准 102-105第一部分 基 本 知 识1. UPS 的基本知识1.1 UPS 电源是什么电源。“UPS 一是英文 UNINTERRUPTABLPOWERSUPPLY不间断电源系统的简称，它是一种 特种电源，在市电正常时，由
5、电源经 UPS向负载供电，在市电中断或出现故障时，由蓄电池 经UPS向负载供电，由市电停止供电到电池供电的转换时间，在极短的时间内进行，其最短 的时间可以做到 卩s数量级，最慢的速度亦v 10ms内完成转换。从而保证对电源要求严格的 信息技术设备能安全工作，不至于数据的丢失和设备的损坏。UPS电源随着计算机应用范围的不断扩大，要求UPS的容量也越来越大，目前国外已有上千KVA的UPS电源，国内生产一般在150KVA以下。UPS电源的应用范围包括： 通讯领域通讯数据交换及卫星站； 政府及国防部门各级政府部门及部队； 制造行业用于制造及设计部门的计算机辅助设计、计算机辅助制造以及生产管理领域； 交
6、通行业诸如航空、海运、陆运以及铁路、港口隧道等管理部门； 公共设施供水、供电、供气及排污部门； 金融、银行、保险业银行、金融、保险部门； 医疗保健业医院、诊所、手术室及相关部门设施； 石化行业煤油厂、化工厂、煤矿、石矿、油田及工艺相关业； 商业零售及批发业包括超级市场、商店、仓库及批发中心。UPS电源制造的技术中引入微处理器、 通讯接口及计算机编程软件技术，使得近年来所 制造的UPS电源供电系统的控制功能趋于智能化管理，它对各类负载的适应力更强和整机的 机能使用效率极高，并可对 UPS电源的运行实行远程监控和异地自动故障诊断管理的实现， 使得对UPS电源的控制和管理变得更加容易和便捷，所有这一
7、切都体现在UPS电源的安全运行、可靠性更高(平均无故障时间 MTBF 可达30万小时以上)。1.2 UPS 分类1.2.1 UPS按结构分类1 ) 后备式输出电压波形为方波2) 后备互动式输出电压波形为正弦波3) 在线式输出电压波形为正弦波1.2.2 UPS按输出容量分类（按国家标准分类）1)微型在线式不间断电源：额定输出容量3KVA 以下；2)微型非在线式不间断电源：额定输出容量3KVA 以下；3)小型在线式不间断电源：额定输出容量3-10KVA，不含 10KVA ；4)中型在线式不间断电源：额定输出容量10-100KVA，不含 100KVA ；5)大型在线式不间断电源：额定输出容量100K
8、VA 以上；1.2.3按输入、输出电源相数分类1)单进单出型（即单相输入，单相输出） ；2)三进单出型（即三相输入，单相输出） ；3） 三进三出型（即三相输入，三相输出） 。1.3信息技术设备为什么要用UPS电源？随着微型计算机应用的普及及和信息处理技术的不断发展，对高质量的供电提出 了越来越严格的要求，在微型计算机运行期间供电的中断，将会导致随机存储器（ CD -ROM）中数据的丢失和程序破坏，有时甚至会使磁盘盘面及磁头遭到损坏，造成难 以弥补的损失。微型计算机内部具有欠压保护电路，当电网欠压时，微型计算机靠储存在滤波电 容器中的能量来维持工作，一般能持续维护半个周期（10ms）左右，为避免
9、存储器中 的数据丢失，这就要求一旦市电发生瞬时断电时，必须要有电源系统能在小于10ms的时间间隔内重新送电，以保证微机系统的正常运行。交流电网的干扰问题是广大微机用户感到最头痛和棘手的问题之一，严重的电磁 干扰常常会造成计算机的计算错误和数据丢失。有些部门，曾由于电源故障而付出很大的代价，并导致设备的损坏。如工业自动 化过程控制系统、数据通讯处理系统、航空管理系统、医疗设备控制系统、精密测量 系统等。1.4当前UPS电源设备发展状况为了满足这些部门的高可靠和高质量的供电要求，近十多年开发了不间断电源技 术（UPS）电源技术。当代UPS电源设备在如下几方面满足信息技术设备的要求： 市电停电，UP
10、S可以在小于10ms的时间间隔内重新送电具有电池充、放电的全自动管理功能具有电源管理监控、网络监控功能，实现 UPS电源设备管理遥控、遥测、遥信的三遥 功能，实现电源室无人值守。1.5目前市场上销售量最大的三种类型 UPS介绍1.5.1具有方波输出的后备式UPS电源其型号产品是1KVA以下的微型UPS （含家庭电脑用UPS电源），其主要特点是 逆变器输出电压波形为方波。对于这种UPS来说，当市电电源电压约在165 264V范 围内，它向用户提供经变压器抽头调压处理过的一般市电电源，仅当市电电源电压低 于 165V 或高于 264V 时，它向用户提供具有稳定特性的 50Hz 方波电源，由于它向用
11、 户所提供的交流电源是方波电源，并非正弦波电源，所以，在此条件下，不允许用户 带电感性负载（例如：电风扇，日光灯等） 。否则，不是造成 UPS 电源本身的逆变器 烧毁，就会造成将用户的负载损坏的局面。后备式UPS电源工作原理图如下图所示：Ki升压开关K2降压开关市电电源电源滤波器转换开关1|l/抽头调压 式稳压器载 负充电器逆变器电池组市电正常供电状态电池供电状态1.5.2输出波形为正弦波的互动式 UPS电源其结构类似于方波输出后备式 UPS电源，一般称此种结构UPS为在线互动式UPS， 本公司制造的CDS系列UPS电源则属于此类型。对于这种 UPS电源来说，当市电电 源电压约在165 264
12、V范围内，它向用户提供经变压器抽头调压处理过的一般市电电 源，这种UPS，仅当市电电源电压低于165V或高于264V左右时，它才有可能向用户 提供真正的“ UPS逆变器高质量的正弦波”电源。当市电供电时，这种UPS的逆变器承担起电池充电器的作用。在线互动式UPS电源的工作原理如下图所示:电池供电状态1.5.3输出波形为正弦波的在线式UPS电源其结构的特征是市电正常，电源由市电供电经整流滤波再逆变成频率为50Hz的正弦波输出。市电停电时，由电池供电，经逆变电路转换成频率为50Hz的正弦波输出。对于在线式UPS电源来说，它向用户所提供的交流电源是电压变化率为土1%;频率变化率为土 0.5%高质量的
13、正弦波电源。本公司提供给北京地铁、城铁信号电源系统、空 军系统各部门的UPS电源均属于此类机型。小型在线式UPS电源的工作原理图如下图 示：旁路开关旁路开关转换开关 或静态开 关市电电源电源滤波器KoKoK2充电器Ki整流滤波器升压开关市电电源电源滤波器市电正常供电状态抽头调压转换开关电池开关电池组负载逆变器隔离二极 管降压开关充电器rLLT二二电池组方波输出电池供电状态1.5.4三种典型UPS电源的主要性能表1-1，三种典型的小型UPS电源的主要性能参数厂家SANTAKCHADICHADI型号UPS-500CDS1KCDP10K输出功率0.5KW0.7KW8KW输入电压220V+12%160
14、280V220 V 25%160 280V-20%输入频率50Hz 5%50Hz 5%50Hz 5%输出波形方波正弦波，失真度5%正弦波，失真度3%输出频率50Hz 10%50Hz土 0.5%50Hz 0.5%输出电压220V 5%220V+8%/ -5%220V 1%输出电压瞬变特性差100%负载变动时土 4%100%负载变动时w 3%过载能力差过载 120%, 10s过载125%, 10分钟；150%, 10 秒钟效率0.8 0.85 0.85 0.85电池供电时间（分）全载5分钟半载15分钟全载6分钟 半载18分钟25分钟电池组6Ah/12 X 27Ah/12 X 315Ah/12 X 16转换电压170Vac150Vac160Vac工作方式后备式互动式在线式CPU （微处理）控制无带CPU带CPU切换时间v 10ms无无1.6有关UPS电源的术语1.6.1 在线式不间断电源由整流器、逆变
