UPS不間斷電源解決方案
(一)選型方案:
(1)后備式UPS:A)中川JHP-500/1000系列UPS為后備式設(shè)計(jì),具有三級(jí)穩(wěn)壓功能,穩(wěn)壓精度高。適合應(yīng)用于個(gè)人PC機(jī)及其它對(duì)供電質(zhì)量要求不太高的PC機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合。B)對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間停電地區(qū)的普通PC機(jī)用戶,中川UPS力薦后備JHP-500H/1000H長(zhǎng)延時(shí)機(jī)系列,該機(jī)具有外掛大容量蓄電池可達(dá)6-12小時(shí)的逆變供電時(shí)間設(shè)計(jì),相對(duì)比使用在線機(jī)經(jīng)濟(jì)。JHP-500H較適合配帶一套PC機(jī)電腦使用,JHP-1000H型較適合配帶兩套PC機(jī)使用。JHP-500H/1000H長(zhǎng)延時(shí)機(jī)電池電壓均為12V DC,外掛一只12V蓄電池即可。
(2)在線式高頻小機(jī):A)中川JHS-900系列UPS為雙變換在線式設(shè)計(jì),適合應(yīng)用于企業(yè)及事業(yè)單位的基層辦公用PC機(jī)房或小型服務(wù)器使用。該型UPS適合在電網(wǎng)較穩(wěn)定地區(qū)使用,一般是一臺(tái)UPS集中配帶2-6臺(tái)PC機(jī)或單臺(tái)小型服務(wù)器使用。B)對(duì)于電網(wǎng)環(huán)境比較惡劣或配有劣性能發(fā)電機(jī)情況的企、事業(yè)基層處所用戶,中川UPS力薦抗沖擊相對(duì)較強(qiáng)的800系列工頻在線小機(jī),該機(jī)耐受惡劣電網(wǎng)能力最強(qiáng),只是價(jià)格相對(duì)較高。
(3)在線式高頻大機(jī):中川JHS-3900系列UPS為雙變換高頻在線設(shè)計(jì),具有冗余并機(jī)功能,能大大提高并聯(lián)UPS系統(tǒng)供電的可靠性,使要害負(fù)載可靠運(yùn)行,萬(wàn)無(wú)一失。并機(jī)簡(jiǎn)圖如下:
兩臺(tái)UPS并聯(lián)運(yùn)行配帶同一要害負(fù)載,兩臺(tái)UPS各均分50%的負(fù)荷,如其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障,則另一臺(tái)UPS承擔(dān)全部負(fù)荷繼續(xù)運(yùn)行,確保要害負(fù)載供電的更高安全。中川JHS-3900系列UPS為三進(jìn)/單出的中功率型,較適合應(yīng)用于重點(diǎn)場(chǎng)所的中心機(jī)房或信息數(shù)據(jù)中心的要害負(fù)載配用(如中、大型服務(wù)器等)。
(4)在線工頻小機(jī):中川JHS-800系列工頻小機(jī)為雙變換純?cè)诰設(shè)計(jì),該機(jī)耐受惡劣電網(wǎng)及環(huán)境能力極強(qiáng),較適合于廠礦企業(yè),或邊遠(yuǎn)供電質(zhì)量及環(huán)境條件較差地區(qū)使用,當(dāng)然更能應(yīng)用于大、中城市的電網(wǎng)較穩(wěn)定地區(qū),只是造價(jià)相對(duì)較高。另外對(duì)于性能差劣的發(fā)電機(jī)供電,在一般的UPS不能匹配的情況下,改用該機(jī)型較理想合適。該工頻機(jī)屬于穩(wěn)定度極高的工業(yè)級(jí)別UPS。
(5)在線工頻中、大機(jī):中川JHS-800系列中、大機(jī)為雙變換式真在線設(shè)計(jì),因是工頻機(jī)設(shè)計(jì),單機(jī)耐受惡劣電網(wǎng)的抗沖擊性能極強(qiáng),能應(yīng)用于一切企事業(yè)單位重要部門(mén)的中、大功率負(fù)載使用,可以雙機(jī)串聯(lián)熱備份或冗余并機(jī)運(yùn)行,提高供電系統(tǒng)的可靠性。該工頻機(jī)也屬于穩(wěn)定度極高的工業(yè)級(jí)別UPS。
(6)準(zhǔn)在線互動(dòng)機(jī):中川JHS-600系列UPS為準(zhǔn)在線互動(dòng)式設(shè)計(jì),整機(jī)效率高,該機(jī)較適合電網(wǎng)比較穩(wěn)定地區(qū)使用,相對(duì)在線機(jī)可大大節(jié)省電能10-15%,另該機(jī)蓄電池組端逆變電壓與800工頻小機(jī)系列(1、2、3KVA)一樣均為48VDC系統(tǒng),較適合于郵電行業(yè)的48VDC交換機(jī)后臺(tái)操作系統(tǒng)使用。
(7)電力專用UPS:中川電力系統(tǒng)專用UPS為雙變換在線式設(shè)計(jì),逆變直流電壓為220VDC,單相交流輸出設(shè)計(jì),專為電廠發(fā)電機(jī)組、配電站、輸變電站的控制室設(shè)備定制。20KVA以下為單進(jìn)/單出型,20KVA以上為三進(jìn)/單出型。
(8)財(cái)稅、彩票專用UPS:財(cái)稅、彩票專用UPS是我公司在多年UPS電源設(shè)備研發(fā)制造經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,專為財(cái)稅POS機(jī)及彩票機(jī)設(shè)計(jì)的高性能小功率不間斷電源。整機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔,采用內(nèi)置大容量蓄電池及底部輪式結(jié)構(gòu),可外掛蓄電池,后備長(zhǎng)延時(shí)間設(shè)計(jì)。便于移動(dòng)及根據(jù)實(shí)際情況外加掛蓄電池延長(zhǎng)后備時(shí)間;性能優(yōu)越,安全可靠,具有周全的自動(dòng)保護(hù)功能,能為財(cái)稅、彩票設(shè)備提供純凈、穩(wěn)定的不間斷交流電源。
市電正常時(shí),UPS將市電經(jīng)濾波、尖峰浪涌吸收和穩(wěn)壓處理后為設(shè)備供電;當(dāng)市電發(fā)生故障時(shí)(包括市電斷電、市電過(guò)/欠壓),UPS轉(zhuǎn)由電池逆變工作方式,持續(xù)向系統(tǒng)供電,從而有效地保證系統(tǒng)工作的連續(xù)性,免受市故障的干擾。當(dāng)市電發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間故障而致使UPS因電池欠壓自動(dòng)保護(hù)關(guān)機(jī),在市電恢復(fù)正常后自動(dòng)充電,無(wú)需人工操作,具備無(wú)人職守的功能。機(jī)內(nèi)配備的大電流高頻充電器,縮短了電池補(bǔ)充能量的時(shí)間,提高了電池的使用壽命,最大限度地延長(zhǎng)了備用時(shí)間,保證系統(tǒng)業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。
財(cái)稅、彩票專用UPS優(yōu)選高性能元器件,融合先進(jìn)的制造工藝和控制技術(shù),集完善的防雷電保護(hù)、蓄電池保護(hù)于一體,可適用于各種場(chǎng)合,能有效保護(hù)POS機(jī)系統(tǒng)。該專用UPS電源是財(cái)稅、彩票行業(yè)用戶的最佳選擇,能為財(cái)稅、彩票的POS機(jī)系統(tǒng)提供不間斷的電力供應(yīng)保障。
(二)配置方案:
一) 集中式和分散式供電方案:
UPS集中式供電是指一臺(tái)大UPS配帶多臺(tái)負(fù)載設(shè)備;分散式供電一般是指單臺(tái)小UPS配帶單一負(fù)載。集中式供電管理方便,UPS機(jī)型相對(duì)較大,可靠性、性能一般比小型機(jī)優(yōu)越,優(yōu)勢(shì)明顯,但集中式供電造價(jià)成本相對(duì)比分散式總造價(jià)要高得多。對(duì)于一個(gè)UPS電源設(shè)計(jì)項(xiàng)目,采取何種供電方式,必須依具體情況而定。如果是新樓新房布線,應(yīng)在布線前優(yōu)先考慮集中式供電。如果是租用的已布線舊場(chǎng)所,一般需依據(jù)舊場(chǎng)所的實(shí)際布線情況來(lái)選擇UPS供電方式。對(duì)于重要負(fù)載、照明混合布線的則只能選擇分散式UPS供電。另外選擇何種UPS供電方式還與用戶的實(shí)際經(jīng)濟(jì)情況有關(guān),一般國(guó)家機(jī)關(guān)單位及經(jīng)濟(jì)條件較好的用戶多選擇集中式UPS供電;個(gè)體用戶一般選擇分散式供電,如網(wǎng)吧、超市、小企業(yè)等。
二)蓄電池配置時(shí)間:
1)對(duì)于很少停電的供電穩(wěn)定地區(qū)(如大、中城市的城區(qū)),用戶的普通負(fù)載配置的UPS僅需15分鐘-1小時(shí)的標(biāo)機(jī)或短延時(shí)即可。2)對(duì)于電網(wǎng)供電持續(xù)趨緊,頻繁停電地區(qū),尤其是供電緊張的大多數(shù)郊縣。用戶在沒(méi)有配備發(fā)電機(jī)的情況下,即使用戶電網(wǎng)具備雙路市電供電,在UPS配置的蓄電池中一般均需為4-8小時(shí)的長(zhǎng)延時(shí)系統(tǒng)。3)用戶在配備發(fā)電機(jī)的情況下,普通負(fù)載的UPS則只需配置30分鐘-1小時(shí)的蓄電池即可。要害負(fù)載的供電一般雖然具有多重保障,但由于重要程度的特殊性,用戶一般不惜代價(jià)在UPS配置蓄電池上均為6-8小時(shí)的長(zhǎng)延時(shí)系統(tǒng)。
三)可靠度設(shè)計(jì):
對(duì)于重要部門(mén)的結(jié)算中心或數(shù)據(jù)信息中心的要害負(fù)載,由于特殊重要性,均須采用多重保護(hù)的高可靠集中供電方式。要害負(fù)載一般是采用雙路交流市電供電外加備用發(fā)電機(jī)組、另加多臺(tái)UPS并機(jī)(或雙機(jī)串聯(lián)備份)的方式。雙路交流市電供電原理即高壓變電站降壓輸出到兩個(gè)基層變電站A和B,用戶配電柜內(nèi)有兩路380V市電各從低壓變電站A和B引來(lái)拉入,其中一路為主供市電,另一路作備用市電,兩路市電由ATS自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)(也叫雙電源切換開(kāi)關(guān))自動(dòng)切換。如果主供低壓變電站故障癱瘓,則由ATS自動(dòng)切換到另一路備用市電電路。如果高壓變電站總關(guān)癱瘓(即低壓變電站A和B供電均中斷),用戶則可以啟動(dòng)發(fā)電機(jī)組投入繼續(xù)供電。這樣用戶市電供電具有多重保障,但由于用戶UPS配帶的是非常重要的數(shù)據(jù)中心要害負(fù)載,為了更大限度的提高UPS系統(tǒng)的可靠度,因此此種要害負(fù)載配置的UPS一般采用冗余并機(jī)(或雙機(jī)串聯(lián)備份)的方式,并聯(lián)中的UPS1和UPS2并聯(lián)接入市電,并聯(lián)輸出供給同一要害負(fù)載,負(fù)載負(fù)荷由兩臺(tái)UPS平均分擔(dān)50%,如果其中一臺(tái)出現(xiàn)故障,則由另一臺(tái)承擔(dān)全部負(fù)荷,這樣可大大提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠度。
圖1)如下所示為要害負(fù)載的多重保障供電方案原理圖:
圖2)如下所示為UPS雙機(jī)串聯(lián)熱備分方式:
(圖2)在UPS主機(jī)的旁路上串聯(lián)接入U(xiǎn)PS備份機(jī)(也叫從機(jī)),即UPS備份機(jī)的輸入/輸出串入連接UPS主機(jī)的旁路。主機(jī)與備份機(jī)均開(kāi)機(jī)工作,正常情況下負(fù)載負(fù)荷全由主機(jī)主電路承擔(dān),而備份機(jī)雖然也是開(kāi)啟但是空載運(yùn)行。如果主機(jī)主電路的逆變器故障或超載,則會(huì)跳到旁路由備份機(jī)承擔(dān)負(fù)載負(fù)荷。此種串聯(lián)備份方式可提高UPS供電的可靠度,機(jī)器安裝也簡(jiǎn)單、方便。但缺點(diǎn)是:A)雙機(jī)之中主機(jī)全載運(yùn)行,備份機(jī)長(zhǎng)時(shí)間空載,不能同程度老化,因此需每隔1—2年,主﹑從機(jī)輪換一次。B)如果主機(jī)主電路的逆變器故障或超載跳到旁路供電時(shí)UPS供電存在切換時(shí)間。只要具有獨(dú)立旁路輸入接點(diǎn)的在線式 UPS一般均可以雙機(jī)串聯(lián)熱備份方式運(yùn)行。
圖3)如下所示為UPS多機(jī)冗余并機(jī)方式:
冗余并機(jī)方式是:多臺(tái)同型號(hào)同容量的UPS以并聯(lián)的連接方式對(duì)單套要害負(fù)載供電,如圖3所示:UPS1、UPS2、UPS3并連接入市電,并聯(lián)輸出供給同一要害負(fù)載電力,負(fù)載負(fù)荷由三臺(tái)UPS各平均分擔(dān)33.3%,如果其中一臺(tái)出現(xiàn)故障,則由另兩臺(tái)各平均分擔(dān)50%的負(fù)荷,這樣可大大提高UPS系統(tǒng)的可靠度,冗余并機(jī)與串聯(lián)熱備份的區(qū)別是:A)冗余并機(jī)UPS可達(dá)多臺(tái),且均分負(fù)荷,各機(jī)運(yùn)行同程度老化。串聯(lián)熱備份的UPS一般僅為兩臺(tái),兩機(jī)運(yùn)行不能同程度老化。B)冗余并機(jī)遠(yuǎn)比串聯(lián)熱備份復(fù)雜,要求多臺(tái)UPS輸出的頻率﹑相位﹑幅度等達(dá)到絕對(duì)的完全一致,因此多機(jī)之間的通訊協(xié)調(diào)平衡非常重要,全由機(jī)內(nèi)的協(xié)調(diào)控制并機(jī)板來(lái)完成。C)串聯(lián)熱備份如果主機(jī)主電路的逆變器故障或超載跳到旁路供電時(shí)UPS供電存在切換時(shí)間,而冗余并機(jī)在其中一機(jī)故障卸載時(shí)不存在切換時(shí)間。現(xiàn)在的UPS并機(jī)設(shè)計(jì)多數(shù)已把平衡協(xié)調(diào)電路融入U(xiǎn)PS機(jī)器內(nèi)部而省掉了外接的并機(jī)柜。使機(jī)器安裝得以簡(jiǎn)化,也提高了并機(jī)系統(tǒng)的可靠度。D)串聯(lián)熱備份機(jī)型要求不高,一般在線式普通機(jī)型只要具備獨(dú)立的旁路接線端口即可行,而冗余并機(jī)功能則一般是中大容量UPS才具有的,一般機(jī)型較貴。
特別申明:串聯(lián)熱備份和冗余并機(jī)所帶的要害負(fù)載,負(fù)載功率不能超過(guò)單臺(tái)UPS的容量。否則,UPS系統(tǒng)的可靠度就沒(méi)有保障。例如:兩臺(tái)10KVA的UPS并機(jī)所配帶負(fù)載如果是12KW,兩臺(tái)UPS各帶50%即6KW的負(fù)載平常是能正常運(yùn)行,但一旦其中一臺(tái)出現(xiàn)故障,則12KW的負(fù)載全切入到另一臺(tái)10KW的UPS,則會(huì)造成另一臺(tái)UPS大大超載跳旁路,如遇上市電停電則整個(gè)UPS系統(tǒng)就會(huì)癱瘓!串聯(lián)熱備份和冗余并機(jī)兩種方式主要目的均是以犧牲成倍的價(jià)格來(lái)?yè)Q取系統(tǒng)的成倍可靠度,因而一般是要害部門(mén)采用。
(三)使用方案:
(1)后備式UPS最佳帶載率為40-60%?蛰d或大于80%負(fù)載時(shí)UPS輸出三次諧波成份較大,對(duì)電腦等負(fù)載的正常運(yùn)行及使用壽命具有一定影響。后備式UPS逆變輸出為方波,不宜配帶感性負(fù)載(如電機(jī)類負(fù)載等)。
(2)在線式UPS配帶弱感性負(fù)載時(shí),帶載率不宜超過(guò)50%,對(duì)于強(qiáng)感性負(fù)載不可超過(guò)35%。對(duì)于晶閘管負(fù)載或半波整流設(shè)備,UPS原則上不能配帶,但在混入其他阻性負(fù)載,且總帶載率低于50%的情況下,則可以選擇性配帶。另外UPS前端如果接有晶閘管或半波整流設(shè)備,很容易造成UPS輸入波型畸變大增、引起較大噪聲干擾(工頻機(jī)噪聲隨波型畸變程度加大,高頻機(jī)更會(huì)造成內(nèi)部高頻元器件瞬時(shí)過(guò)熱,從而極易出現(xiàn)故障)。
(3)無(wú)軟啟動(dòng)功能(延時(shí)啟動(dòng))的UPS,原則上不宜帶載開(kāi)、關(guān)機(jī),尤其是重載條件下開(kāi)、關(guān)機(jī),否則會(huì)增大故障的可能性。應(yīng)先空載開(kāi)機(jī)再加負(fù)載。
(4)在惡劣的電網(wǎng)環(huán)境下,UPS容易造成零線串入干擾。后備式UPS容易造成市電與逆變的頻繁切換,容易造成故障。對(duì)于在線式UPS容易造成鎖相與失控鎖相失敗。
(5)后備式UPS不能置于電感性電源后面(如凈化電源),否則容易造成切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng),在市電停電時(shí)造成電腦的死機(jī)。而在線式UPS前端配置凈化電源則大大的有利。除幫助凈化市電外,還可大大緩沖UPS啟動(dòng)時(shí)大電流的沖擊,減小UPS故障率。
(6)市場(chǎng)上中、小型UPS,由于成本價(jià)格因素,制造商在其鎖相中基本上沒(méi)有設(shè)置轉(zhuǎn)換條件的判斷電路。直流系統(tǒng)中一般也沒(méi)有反灌噪聲設(shè)置,對(duì)功率管件容易造成損壞。因此,就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō),小型機(jī)可靠性一般要比大機(jī)差。
(7)對(duì)于在線式UPS,減少其日常開(kāi)、關(guān)機(jī)次數(shù),或在其前端增設(shè)凈化電源,可大大減小機(jī)器的故障率。
(8)市場(chǎng)上的后備式UPS,由于成本關(guān)系,一般無(wú)輸出短路保護(hù)電路,因此保險(xiǎn)絲不能過(guò)大。500VA一般是5A型,1000VA一般為10A型。
(9)UPS如無(wú)輸入、輸出隔離變壓器,則該機(jī)型安裝時(shí),火、零線不能反接,否則很容易造成共膜干擾而容易損壞UPS。
(10)UPS長(zhǎng)延時(shí)機(jī)型一般具有反灌噪聲抑制設(shè)置,否則在UPS輸出負(fù)載量大時(shí),反灌噪聲很容易造成蓄電池、逆變器件的損壞。
(11)UPS在不接電池或電池?fù)p壞條件下運(yùn)行,直流母線上高頻脈動(dòng)分量大,由于直流線路存在一定的內(nèi)阻,在重載條件下所形成的LC振蕩高頻成份大增,這樣對(duì)逆變器件不利,長(zhǎng)期運(yùn)行容易出現(xiàn)故障。因此UPS在沒(méi)接蓄電池情況下不能長(zhǎng)期運(yùn)行,蓄電池老化報(bào)廢時(shí)應(yīng)及時(shí)更換。
(12)UPS不能長(zhǎng)期滿載或超載運(yùn)行,但也不能空載運(yùn)行?蛰d運(yùn)行對(duì)蓄電池大大的不利,很容易造成蓄電池?fù)p壞。
(13)UPS輸出波型與帶載率具有很大關(guān)系。后備式的方波是負(fù)載量的函數(shù),負(fù)載越大,脈寬則越大,幅度越小。正弦波的負(fù)載量60%最佳,過(guò)輕或過(guò)重輸出波型失真均較大。UPS在重載條件下逆變的輸出,其輸出波型抖動(dòng)大,諧波量增大,故障率增高。UPS配帶非線性負(fù)載波型失真較大。