简介5UPS电源系统的设计

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1、,2.2 UPS电源 系统的设计,第2章 机房供配电技术,MGE UPS SYSTEMS 梅兰日兰电子(中国)有限公司,2.2.1 UPS的基本组成和相关设备,UPS电源系统包括UPS本身和与UPS相配套的输入输出设备 电源和UPS的输入 一台UPS至少应具有一路或两路输入： 主交流输入，由主电源提供； 旁路交流输入，由备用电源提供。但在一般情况下，旁路输入也可以通过单独的电缆与主电源输入取自同一个主低压开关柜。 建议将UPS的主交流输入和旁路交流输入同时连接到主电源或备用电源上，由主低压开关柜中的两个独立的断路器分别供电，因为这样会增加整个系统的可靠性。,page 2,page 3,2.2.

2、1 UPS的基本组成和相关设备,page 4,主交流输入 主输入电压U1：380V15% 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。 启动电流：小于In（额定电流） UPS应具有斜坡启动的功能，以减小启动电流对电网的冲击，造成输入开关跳闸。 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

3、入的谐波含量越大，特别是使用发电机时应注意。,2.2.2 UPS的基本技术参数,page 5,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)。,2.2.2 UPS的基本技术参数,page 6,UPS交流输出 稳态输出电压：380V+0.5% 到 +3% 输出电压

4、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）,2.2.2 UPS的基本技术参数,page 7,UPS交流输出 三相输出电压不平衡度在100%不平衡负载电

5、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%,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 旁路与逆变器的切换时间：小于等于5毫秒 并机负载电流不平衡度：小于等于5,2.2.2 UPS的基本技术参数,page 8,UPS损耗 空载损耗 小于等于额定容量的10% 满载损耗 反应一次性投资的效益，例如损耗小则意味着导线的截面减小，开关的容量减小，环境空调的容量减小。 UPS主机效率 50%负载时的效率 100%负载时的

6、效率 10KVA以上应大于等于90%；反应长期运行的经济效益，特别是轻载或并联运行时很有意义。,2.2.2 UPS的基本技术参数,噪声 55dBA到75dBA 取决于UPS容量 重量，体积，占地面积等 平均故障间隔时间 MTBF 单机大于20万小时 双机热备份为55万小时 公共旁路并联为50万小时 双机直接并联为45万小时 平均修理时间 MTTR ： 2到10小时 电池管理功能 UPS与计算机智能通讯功能,page 9,满足国际标准 IEC60146 ：UPS性能及安全 IEC60950 ：UPS安全 IEC61000-2-2 ：低频传导干扰 IEC61000-3-2 ，-4：小于等于16A和

7、大于16A的谐波干扰 IEC61000-3-5 ：电压波动干扰 IEC61000-4-2 ：抗静电放电 IEC61000-4-3 ：抗射频磁场 IEC61000-4-4 ：抗瞬态电冲击 IEC61000-4-5 ：抗浪涌能力 认证证书 ISO9001 ：设计，生产，销售，服务， ISO14001：环境保护 独立实验室认证,2.2.2 UPS的基本技术参数,输入-输出电缆的设计 UPS输入输出电缆取决于UPS的输入输出电流值。在UPS的安装手册中通常直接给出电流数值，有些厂家甚至直接给出最小的电缆截面积，这样有利于电缆的设计和选择。例如某UPS产品安装手册的数据如下：,page 10,2.2.3

8、 UPS电源系统的设计,电缆截面的选择主要取决于两个因素： 所允许的导线温升； 所允许的传输压降。,压降（Voltage drops） 电缆所允许的最大压降： 交流电路（50HZ或60HZ）为3%； 直流电路为1%。,输入-输出电缆的设计（续）,2.2.3 UPS电源系统的设计,page 11,中线电缆 在由众多的单相负载组成的三相配电系统中，由于三次谐波电流H3在中线上得以迭加，因此应选择： 中线电缆截面=1.5 x 相线电缆截面 这对于UPS的旁路输入或UPS输出电缆都是十分重要的。,输入-输出断路器的设计 UPS断路器的选择是一个极为专业何复杂的过程，应由设计部门完成； UPS的输入断路

9、器在UPS的安装手册上一般具有明确的说明，例如：,page 12,2.2.3 UPS电源系统的设计,输入-输出断路器的设计（续） UPS的输出断路器在UPS的安装手册上一般具有明确的说明，如果没有按照所推荐的下线保护装置选择，则当某路输出发生短路时，其结果可能是使UPS所有其它各路的输出都中断。例如：,page 13,2.2.3 UPS电源系统的设计,page 14,断路器的选择性脱扣曲线,CB3脱扣曲线,CB2脱扣曲线,10,1,100,0.1,0.01,0.001,1,10,100,Im下线,Im上线,以,秒,计,算,的,脱,扣,时,CB2曲线,CB3曲线,发电机 短路电流,静态开关 热过

10、载,上线断路器的电,流比I/In,Ir：过载整定 Im：短路整定 Inst：瞬间短路整定,CB1：主电源输入 CB2：旁路输入 CB3：输出,运行环境的确定 1）UPS的热损耗 UPS的热损耗通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值，按照该数值确定空调系统的制冷容量即可。但在机房设计时，可能UPS的品牌尚不能完全确定，这时可按照下式进行估算：式中：表示UPS的整机效率。,page 15,2）UPS的排风量 UPS的排风量通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值（立方米/小时），需要按照该数值计算空调系统的通风量，如果通风量要求不能满足，则UPS的环境温度仍然不能降低到所允许的温度。 3）U

11、PS运行的海拔高度 UPS在高原、山地运行时，由于空气的稀薄，气压低，造成UPS不能带额定负载运行，这就是所谓的功率折算的问题。UPS的功率折算表通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值，在设计计算机房UPS电源系统时，应予以重视。,2.2.3 UPS电源系统的设计,2.2.3 UPS电源系统的设计,UPS通信与监控管理的确定 UPS与其环境的通信，在各个UPS产品中都以标准配置或选件的形式配备了通信接口板，用来与不同的环境交换数据或指令，这包括： 电力环境 (PLC、监控，等等)； 计算机环境(网络和计算机系统)。,page 16,数字通信技术是通过标准网络实施的，使用的接口板有四种： RS232 U-talk 或 RS485 JBUS，用于通过点对点连接、本地总线或公共电话交换网(PSTN)与电气环境进行通信； SNMP/以太网，用于在以太网上与计算机环境进行通信； http 或 XML，用于将UPS直接连接到因特网； USB/HID，通过Solution-Pac或Manage-Pac软件在 Windows 2000 或 OS Mac 9.04的电源管理功能上提供信息。,