台达工业用UPS电源解决方案

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1、台达工业用UPS电源解决方案第一章用户需求1.1用户需求分析本次UPS供电系统建设主要是为工厂内的产线生产设备供 电，因产线几秒钟的断电也会让用户蒙受很大的损失，因此需要 提供高可靠的供电电源方案。1、通过与工厂相关部门沟通，我们了解到:A、产线设备主要为数控机床，单台机床设备为380V供电，额定电流为3A；B、H厂分为三个厂房，共有上述机床设备1000台左右，每 个厂房的机床数量按330台左右配置;C、工厂配有发电机组。UPS后备延时时间按10分钟配置。D、有一定的冗余度，以保证高可靠的用电保障。2、根据以上信息，计算得:A、B、单台数控机床功率为：380*3*1.732=1974.48KV

2、A。故厂房数控机床总功率为：1974.48*1000=197448KVA。C、所有负载差不多平均分为3个厂房，故每个厂房负载量为:1974.48/3=658.16KW。3、UPS配置方案设计原则一一适合、够用，避免浪费和不必 要的成本提升A、根据实际经验，在正常生产中产线设备的实际功率约为 标称值的60%左右。即以上负载实际使用时负载量约为 1974.48*80%e1600KVA。故每个厂房负载约为530KVA。我们会以 此负载量来配置UPS,做到为客户配置合适、够用的UPS,尽量避 免UPS容量配置过大，造成浪费和成本的提升。B、UPS的容量选择主要是由负载的大小，负载的特性以及预 留容量的

3、大小来确定的。通常考虑的因数是：首先,UPS的容量必须大于所带负载的总容量;其次，不同特性的负载对UPS的容量要求也不同.如负载接近 电阻特性，输入功率因子大于UPS的输出功率因子（一般为0.7-0.8），则按UPS的输出功率因子来计算;如负载的输入功率 因子小于UPS的输出功率因子,则按负载的输入功率因子来计算。第三,为保证UPS长期稳定地运行，负载容量一般不超过UPS 容量的80%,并且新装UPS一般还要留出一定的负载扩容余量。第四，为了提高可靠度，可采用N+1并联冗余的方式，为负 载高可靠的电力供应。即N台设备为负载提供电力供应，1台设备 保证冗余度，当系统中有任意一台设备故障时，负载的

4、电力供应 还可得到保障。第二章UPS电源供电方案2.1 UPS供电方式设计原则1）采用冗余供电的方式，为负载提供高可靠的电力供应。2）在保证可靠的前提下，避免UPS容量设计过大，造成不必 要的浪费成本提升。3）电池采用多台UPS共用的方式，以减低电池成本，提高电 池利用率。2.2 UPS供电方案:2.2.1 UPS的选择:1、基于前面分析和技术，可知每个厂房的实际负载功率约 为530KVA左右，我们建议UPS供电方总容量不小于530KVA。2、基于客户负载为数控机床，为机械马达类感性负载，对UPS的性能要求较高。故我们建议客户选择台达NT系列UPS，此UPS单机功率为20KVA至500KVA，

5、是专门设计用在大型工矿企业的高可靠工业级UPS。由于其逆变器采用全桥设计架构，具有输 出隔离变压器，负载适应性最强，能适应各种负载特性的负载， 且过载能力突出，可经受负载运行高峰的冲击，且可带100%不平 衡负载，设备技术成熟，性能稳定可靠。最适合为企业的大型生 产线提供稳定、可靠的运行保障。2.2.2 UPS供电方案每个厂房采用4台台达NT 200KVA UPS组成3+1并联冗余供电 系统。即系统总容量为800KVA，可保证一台UPS做冗余备份，即 当供电系统中有任意一台UPS故障时，UPS系统的输出容量任可达 到600KVA，满足负载的用电需求，负载的供电任可得到保障， 从而大大提高供电可

6、靠度。UPS供电系统图如下:电池采用多台UPS共享配置的方式，可大大提高电池的利用 率，同时，还可降低电池配置成本。2.2.3电池配置方案2.2.3.1多机共用电池组所谓共享电池组就是指两台或多台UPS同时利用一组或多组 电池的解决方案。市电正常时各台UPS同时为蓄电池组充电，市 电异常或者终断时，各UPS又同时利用电池组的能量逆变成交流 电供给负载使用。多机并联共用电池组供电架构说明:因此共享电池组具有以下优点:节省购买电池的资金投资(2) 节省安装空间(3) 扩容方便(4) 延长电池寿命和提高电池利用率2.2.3.2电池配置及容量计算经过前面的分析，我们知道实际量约为530KVA，一般厂房

7、的 数控机床设备类设备的功率因数约为0708。为使电池延时做 够，我们取负载的功率因数为08,则根据恒功率电池容量计算 法：电池容量计算方法:，匝功率后备时间对应电池容量计算方式:P （W）-电池提供总功率A - UPS标称容量（VA）N -电池CELL数C -电池组数D - UPS实际带载量（UPS实际带载量一般不超过满载80%）Pf - ups功率因数n -逆变转换效率Pc -电池放电曲线表中查的放电功率Pnc -电池每CELL需要提供的功率B - UPS主机配置1组12V电池的节数p（w）= a * Pf 或。/ nPnc=P（W）/（B*N）然后根据计算出电池的每个CELL需提供的功率

8、，再查找电池 恒功率放电曲线表对应时间的最匹配的功率值。则此功率对应的 容量的电池就是我们要选用的电池。若计算出的功率大于最大容 量电池相应时间的放电功率，则就表明需要并联电池组。并联电池组数（取整）=Pnc / Pc因此，计算如下:P (W) = A * Pf*D / 书30KVA*0.8/0.95 446.3KWPnc=P (W) /(B*N)=4463KW/(29*6)2565W查表，可知，中达电池200AH/12电池10分钟对应的功率为592.9W （放电到1.75V时）则：并联的电池组数二2656/592.9=4.3组，故电池组数取整 数为4，即200AH/12V 电池 29*4=1

9、16只。说明：以上计算中功率因数PF为0.8, UPS的逆变效率n为 0.95，每组电池的颗数B为29只，每只电池的CELL 数N6O2.2.3.3电池组监控:电池为UPS供电系统的重要部分，故我们特为本次电池组提 供单体电池监控系统。本系统能实现UPS中备用电池组的在线侦 测，测量数据包括单体电池电压，单体电池温度，单体电池内阻， 电池组电流，电池组端电压以及环境温度等，通过网络方式实现 远距离数据传输，在主控单元上进行数据搜集，处理和存储，并 能通过通讯与上位机相连，实现数据传输。使用本系统可以对电池进行远程检测，从而方便地随时对系 统故障和电池使用状态进行分析，从图中可以看出系统包括：1

10、个电池组侦测模块（SCMM）, 负责测量每组电池组的充放电电流和电池组的端电压；最多240 个电池侦测模块（CMM），负责测量电池的电压，温度和配合计 算内阻的相关信息；1个数据处理模块（DPM），处理来自CMM 和SCMM的无线数据。2.2.4 UPS监控方案台达UPS所设计的此次方案，采用了电力管理大师管理者的 监控软件，监控软件来将三个厂房的所有UPS作集中监控。以下 对此集中监控作进一步介绍。台达UPS UPSentry Manager远程集中监控管理软件:可以对 所有的UPS系统经由广域网或专线网络进行集中监管，以监视各 UPS的运行情况并作记录，当各UPS有事件告警时，manage

11、r软件 会自动亮灯告警，并跳出图屏，显示该告警UPS的问题，平时也 可以点阅各联网UPS，以阶层式管理方式完成集中管理，同时可以 实现远程控制，当机房内出现火灾等情况时，可以实现对UPS的远程关机。如图:2.2.4.1网络管理达成效果：集中管理的好处不仅是减少人力资源的浪费，并能在电力 事件发生的瞬间便可以获得准确的信息，同时缩短反应的时间。 一旦电力事件发生时可以马上获得最快最正确的信息，并可以 主动联系第一线的人员，指导其正确地处理程序，以减少损失。安全可靠的高品质供电。分散供电，集中管理，人力资源的高效化。同时对全区多于500个的UPS集中监管。对UPS无人职守的监管，可达到实进告警，实

12、时处理。2.2.4.2完整电源事件预防及应急管理:电力管理大师对24个不同的电源事件或UPS状态（如：断电、 复电、电池低电压、过载、跳旁路、故障、预约开关机等）均可 提前制定应急计划和控制。可安全与自动存档关机，自动化事件 记录，自动语音广播，自动寻呼及发送电子邮件，告警，自动触 发运行可执行文件，插座控制等多种反应行动可供选择。2.2.4.3电源状态记录、分析:根据使用者喜好提供2-12个电表显示实时值。可记录电力中 断、复电、旁路等各项事件资讯。可记录并图示电压、频率、故 障情况，并可在Exce l下作资料分析。2.3 UPS供电系统的配电方案2.3.1每个厂房UPS供电系统的输入端配电

13、1) UPS输入配电柜，开关采用施奈德NSX系列塑壳开关，同 时配置数字表头和指示灯。连接线径在图纸上亦有标注。具体如 下图：2.3.2每个厂房UPS供电系统的输出端配电开关采用施奈德NSX系列塑壳开关，同时配置数字表头和指 示灯。连接线径在图纸上亦有标识。输出配电分路暂时先按8路250A开关来配置。这个也可根据 具体的要求后，更改数量和容量。配电图如下：2.4系统配置清单2.5台达NT UPS与艾默生/易事特同等级UPS比较1）台达UPS与艾默生UPS同为世界级一线品牌。其中台达NTUPS和艾默生UPS在可靠度等级要求最高的通信运营商领域有广 泛的应用。另外，在富士康、广汽丰台发动机等世界级的工厂里， 台达NT UPS也有广泛的应用，可见后面的应用图例。易事特为国 内UPS厂商，小功率UPS应用较多。但在大功率UPS方面，较少厂 家采用。