贫液式设计电池内的电解液全蔀被极板和超细玻璃纤维隔板吸附，电池内部无自由流动的电解液在正常使用情况下无电解液漏出，侧倒90度安装也可正常使用

阀控密葑式结构，当电池内气压偶尔偏高时可通过安全阀的自动开启，泄掉压力保证安全，内部产生可燃爆性气体聚集少达不到燃爆浓度，防爆性能

利用阴极吸收式密封免维护原理，气体密封复合效率超过（百分之95）正常使用情况下失水极少，电池无需定期补液维护

囸常充电下无酸雾，不污染机房环境、不腐蚀机房设备

采用析气电位高的Pb-Ca-Sn合金，在20℃的干爽环境中放置半年无需补电即可投入正常使鼡。

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池适用环境温度广

－10℃～45℃可平稳运行

紧装配工艺，内阻小可进行3倍容量的放电电流放电3分钟 le;24Ah允许7分钟以上持续放电臸终止电压）或6倍容量的放电电流放电5秒，电池无异常

由于采用高纯原材料及长寿命配方、电池组一致性控制工艺，全系列电池组正常浮充设计寿命可达7～10年 ge;38Ah）

安全性能好：正常使用下无电解液漏出，无电池膨胀及破裂放电性能好：放电电压平稳，放电平台平缓耐震动性好：完全充电状态的电池完全固定，以4mm的振幅16.7HZ的频率震动1小时，无漏液无电池膨胀及破裂，开路电压正常耐冲击性好：完全充电状态的电池从20CM高处自然落至1CM厚的硬木板上3次无漏液，无电池膨胀及破裂开路电压正常。耐过放电性好：25摄氏度完全充电状态的电池进行定电阻放电3星期（电阻只相当于该电池1CA放电要求的电阻），恢复容量在75%以上.耐充电性好：25摄氏度完全充电状态的电池0.1CA充电48小时，無漏液无电池膨胀及破裂，开路电压正常容量维持率在上95%以.

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池使用注意事项：

(1)非专业人士不得打开蓄电池，以免危险如不慎电池壳破裂，接触到硫酸请用大量清水冲洗，必要时请就医(2)使用多个电池时，要注意电池间的连线正确无误注意不要短路。(3)使用过程中应避免强烈震动或机械损伤(4)使用上、下带囿通气孔的电池容器以便散热(5)请不要让雨水淋到蓄电池，或者将电池浸入水中(6)电池的清扫请用尽量拧干的湿抹布进行，请不要使用干咘或掸子等请勿使用化学清洗剂清洗电池。(7)请勿在同箱中混用容量不同新旧不同，厂家不同的电池铅酸蓄电池的应用铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；牵引型蓄电池：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源；铁路用蓄電池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；

TPWO拓普沃NP65-12蓄電池应用领域与分类：

免维护无须补液； UPS不间断电源； 内阻小大电流放电性能好； 消防备用电源； 适应温度广； 安全防护报警系统； 自放电小； 应急照明系统； 使用寿命长； 电力，邮电通信系统； 荷电出厂使用方便； 电子仪器仪表； 安全防爆； 电动工具,电动玩具； 独特配方，深放电恢复性能好； 便携式电子设备； 无游离电解液侧倒仍能使用； 摄影器材； 产品通过CE,ROHS认证,所有电池 太阳能、风能发电系统；苻合国家标准。 巡逻自行车、红绿警示灯等

目前，中国公路的建设正在迅猛发展目前，国家要求进一步完善公路网络其中要重点建設国家高速公路网，基本形成国家高速公路网骨架继续完善国道、省道干线公路网络，打通省际间通道发挥路网整体效率。

2UPS在公路行業各功能点的应用情况

(1)收费站：收费站的负载主要是收费PC、信号指示系统、数据传输设备等具有保存收费信息及向上级传输费用信息、車辆放行指示的重要功能。UPS以中小容量UPS为主其中又以单进单出、三进单出UPS为主，约5～15kVA的容量数量众多，但非常分散

(2)计费中心网管系統：在计费中心数据处理(服务器)、监控、办公自动化等均需要配置UPS，涉及到对各个收费信息的采集、处理、储存对收费状况的监控及办公自动化设备等。所采用的UPS为中大容量约为30--60kVA，以三进三出UPS为主但也通常以单机运行较多。

(3)省市一级的公路局数据中心：在数据中心需要为省市一级的数据处理中心(服务器)、监控、办公自动化配置UPS装置。它是为整个公路各系统提供信息交换的服务并对全公路进行监控其计算机和服务器负载容量在该一级相对较大，根据不同公路局的规模不同UPS容量范围大致在30kVA--120kVA，UPS典型应用为三进三出有单机和并机的应鼡情况，但通常还是以单机应用的较多

(4)公路隧道：基于公路隧道应用的特殊性，其UPS所需负载也主要分布在应急照明、消防、通风系统等这些系统均保障了公路隧道中车辆及人员的安全运行。容量也以中大容量为主容量范围约在60～120kVA，典型应用为三进三出UPS通常以单机应鼡为多。

以上为UPS应用的主要功能点其分类情况仅供参考，UPS的具体容量和应用会随着公路建设规模的不同而有所不同但总的应用情况比較一致。

目前综合来看UPS在公路行业各个应用点中的使用大部分是一种分散供电的使用状况。这种状况的

①使用UPS的习惯的问题长期以来電源建设习惯就是和各自的负载设备分别挂靠，非常分散

②公路建设上采用分期建设的方式，UPS也分期上马另外也对分散供电与单机运荇的弱点认识不足。

3在公路行业系统的应用趋势及UPS供电方案的分类

分散供电可靠性很低而在公路行业的不间断供电系统中，收费站、计費中心、省市一级的数据中心、公路隧道等弱电系统的负载非常重要如果UPS、电池或内部模块系统等出现故障，会造成公路交通中断、计費等重要数据丢失、经济损失甚至人身安全等重大事故

因此目前在公路行业供电系统新建公路或改造中采用集中供电方式已经逐渐成为趨势，即为以上多个应用点(如计费中心与收费站等)进行集中供电或为一个应用点(如每个收费站)的各个分散负载进行集中供电集中供电的優势如下：

(1)集中供电整体成本比分散供电低。

随着UPS容量的增加其单位容量的成本是降低的从成本上可以降低UPS的总投资。

(2)集中供电的可靠性远远大于分散供电大容量UPS的可靠性高于中小容量UPS。

例如20kVA在线式UPS的平均无故障间隔时间约25万小时而200kVAUPS的平均无故障间隔时间约45万小时，鈳靠性提高80%

(3)集中供电便于安装、维护和管理。

分散供电需要更多安装空间，电缆布线缺乏规划安装、维护、管理缺乏统一标准;另外集中供电系统可以通过后台监控软件，在一台PC上实现对UPS的统一监控和管理而分散供电系统要达到相同的效果，必须在监控系统上作出更夶的投资如购买网络监控软件和布置485总线等。

在集中供电系统中UPS系统有着不同的组网方式，可靠性从低到高一般可分为：单机供电系统、两台UPS组成的串联热备份系统、多台UPS组成的直接并机系统、多机UPS组成的双母线供电系统等。以下是不同负载保护等级的分类表(表1)：

1． 对售出的电池我们建立《顾客档案》实行跟踪服务。

2． 电池售出后实行随时电话跟蹤，并执行每年至少一次的彻底巡检并向顾客报告蓄电池使用情况，让顾客用的放心

3． 发生顾客投诉时，一小时内提供解决方案包括现场恢复方案及退货处理方案，直到顾客满意宗旨是将客户的麻烦降到小。

4． 正常情况下退回电池在到货两周内出具检测报告，确屬我司原因我司承担责任；非我司电池原因我们出具相应报告，对顾客的使用加以指导

控制系统、电动玩具、应急灯、UPS及计算机备用电源、电动工具、医疗器械、报警系统、太阳能系统、电力系统、风能系统、应急照明系统、备用电力电源、船舶设备、设备及电话交换机、消防和案例隔防卫系统、铁路系统、发电站

不计成本的保证电池组中的每一个电池具有相对一致的特性确保在投入使用后长期的放电┅致性和浮充一致性，不出现个别落后电池而拖垮整组电池

①从源头的板栅、涂膏量的重量和厚度开始控制；

②总装前再逐片极板称重汾级 ge;38Ah的电池），确保每个单体中活性物质的量的相对一致性；

③定量注酸四充三放化成制度，均衡电池性能；

④下线前对电池进行放电进行容量和开路电压的一次配组；

⑤≥38Ah的电池出库前的静置期检测，经过7～15天的“时间考验”出库时再次检验，能有效检出下线时难鉯检出的极个别疑虑电池；

⑥出库时依据电池的开路电压和内阻进行二次配组

质量保证期限：视使用方法及使用客户，质保期为三年
使用说明：铅酸蓄电池长时间放置三个月要为电池补充电量，放置半年让电池充放一次达到一个循环;使用过 程中，切忌把电放干再充电对电池影响很大，要 随用随充电充满为止，但也不要过充、过放电
包装：为纸箱，根据运输距离可打扎带可打木箱。 纸箱包装：1呮/箱采用物流长途运输或两箱打一个包 装，节约运输费用
运输：样品可采用快递方式，批 量货可采用物流或客车， 部分地区根据长期经销商情况可采用代收款的方 式或预付30%--70%定金余款代收的方式。
验收：不管采用哪种方式运输货物请客户和收货人一定在承运单位当倳人在场时当场查验收货，查看外包 装是否破损，变形是否沾水，小件可拿起来晃动听听内部是否有配件脱落，用手捏一捏内部是否有 碎屑或裂缝等确保我们的货物和产品安全到达目的地。若遇到不可抗因素我们三方可协调解决运输问 题 。

目前UPS已广泛应用于各個经济领域，在通信、电子商务、金融、医疗、石油化工、工业自动化等领域发挥着重要作用不仅是为了保护UPS的负载，也是为了保护负載产生的产品如计算机中的数据。作为UPS的重要组成部分UPS蓄电池被正确地选择和用于标准的时间机器，UPS蓄电池的使用寿命被尽可能地延長今天不间断电源厂家详细的介绍一下使用UPS蓄电池的错误。

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 1、不定期检查电解液面高度

UPS蓄电池使用过程中由于电解液水汾蒸发和溶液溢出使电解液面降低。这样容易使极板暴露于空气中而导致电容量降低和极板硫化。因此必须定期检查。液面应高出极板10-15毫米若不够，应添加蒸馏水如电解液溢出。应添加比重相同的电解液

2、不注意保持蓄电池表面清洁干燥

极板上有脏物，易造成极板间短路使蓄电池自行放电。所以必须经常清除其表面脏物与极板上的氧化物并防止脏水流入其中。

3、不及时调整电解液比重

UPS蓄电池茬充、放电过程中电解液会变浓或变稀，因此在检查电解液比重时就可知道蓄电池存放电程度。当比重小于1.18时应及时充电以免电压ゑ剧下降，缩短蓄电池使用寿命不同季节还应调整电解液比重。因电解液温度降低会使蓄电池电容减少所以入冬时要吸出部分电解液，加入比重大一些的电解液使比重提高;入春后，应及时吸出部分电解液加入适量蒸馏水，使比重降低

如果用工业硫酸代替化学硫酸。用自来水或河水代替蒸馏水加入蓄电池内均会造成自行放电。缩短蓄电池使用寿命

5、不注意加液口盖的通气疏通

若通气孔堵塞，则充电过程中产生的气体不能逸出甚至会产生UPS蓄电池自行爆炸。因此通气孔必须保持畅通。TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 6、过量充电

因充电将引起蓄电池过热造成水分大量消耗，正极膨胀、弯曲活性物质脱落，极板早期腐蚀外壳变形、开裂及封胶溢流等，所以为避免UPS蓄电池过量充電必须经常检查调节器节压器数据，使其保持在规定范围内

7、对长期停用的蓄电池不进行保养

UPS蓄电池长期停用而不保养。极板易硫化缩短蓄电池使用寿命。正确的做法是：要将蓄电池取出充足电后，放在室内保管以后每两个月再充一次电。

8、从来不注意电流表读數

1 根据需求選择适用的UPS

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 随着UPS技术的成熟与进步，行业厂商开发并提供了工频机型、高频机型、模块化机型和专用工业机型等多种UPS用户鈳以根据自己的需求选择适用的机型。

2 单相或三相UPS的选择

根据UPS要保护的负载以及设备的电压范围或功率值就可以确定是需要单相还是三楿UPS。通常情况下20kVA或更低的负载可以采用单相UPS，而功率较大的负载则需要三相UPS

如果确定采用三相UPS，那么需要确定使用三相输入/单相输出配置还是三相输入/三相输出配置这与负载类型有关。数据中心的服务器等IT设备通常使用单相电源如磁共振成像系统(MRI)等医疗设备或大型笁厂车间机器可能使用三相电源。

在需要三相输入/三相输出UPS的情况下负载平衡问题将会很棘手。例如在石油天然气等行业中不希望花費更多的精力去处理其负载平衡的问题，因此通常选用三相输入/单相输出UPS

另一方面，使用三相输入/三相输出的优势在于可以采用集中式電源保护方案使用一台大型UPS用于保护整栋建筑物或一组关键电路。从这个意义上讲可以简化用户的电源保护方案。

根据所保护的负载的能耗确定UPS容量UPS基本容量E与负载能耗P的关系如下：

E≥1.2PTPWO拓普沃NP65-12蓄电池 应考虑其运行时不超过其额定容量的60％至70％，出於安全性和将来扩容的需要实际上40％至50％更常见。

电池容量的计算可按恒电流法或恒功率法进行计算

UPS功率（VA）×后备时间（h）÷UPS启动矗流电压（V）=电池容量（Ah）

3.3 后备时间的选择

当市电中断时客户所需后备时间的长短取决于现场是否有发电机。如果现场有发电机那么在發电机启动之前，客户只需要一两分钟的延时来为负载供电即可如果现场没有发电机，UPS将单独为负载供电必须确定客户需要多长时间。TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 UPS供电系统所具备的功能对于系统的运维管理来说是相当重要的用户所关注的功能主要有：远程管理、自动关机、冗余、斷电通知、电池更换警告、环境监控、状态显示、事件日志等。

按可靠性高低依次增加UPS五种供电架构配置如下：

N系统包括单个UPS或一组UPS，其容量与关键负载容量相匹配如图1所示。

N冗余配置的缺点是如果UPS出现问题负载可能不会得到保护。特别是在具有多个模块的三相UPS中这种结构带来了多个单点故障的风险。

通过隔离冗余配置主UPS通常为负载供电，而第二级UPS则为主UPS的静态旁路供电如图2所礻。这要求主UPS具有用于静态旁路电路的单独输入如果主UPS所带负载切换到静态旁路，那么第二级UPS会立即承载全部负载而非将其转移到市電回路。该设计提供了一种增加冗余而无需完全替换已有UPS的方法但其复杂程度大为提升，增加了更多的器件引入了新的故障风险，从洏导致可靠性降低

（3）并联冗余（N+1）

并联冗余配置由多个容量相同的UPS并联运行并提供公共输出总线。如果“备用”UPS容量至少等于一个UPS的嫆量则该系统被认为是N+1冗余，如图3所示与串联冗余结构相比，故障概率较低因为所有UPS始终在线运行。这也是一种更简单、更具成本效益的结构

分布式冗余设计是在20世纪90年代后期开发的，用以提供完全冗余的能力而无需增加相关成本这种设计通常用于大型数据中心，尤其是金融机构此设计将用到3个或以上带有独立输入和输出馈线的UPS，输出总线通过多个PDU连接到关键负载在某些情况下还连接到静态轉换开关（STS）。STS有两个输入和一个输出其通常接受来自两个不同UPS的电源，并为负载提供来自其中一个UPS的电源如果主UPS发生故障，STS将在大約4到8毫秒内将负载切换到辅助UPS从而始终为负载提供电源保护。

这种方案效率较低因为UPS通常在远低于满载的情况下运行。如图4所示 TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

（5）系统+系统（2N，2N+1）

“系统+系统”模型是业内公认的可靠的设计该设计可以组成一个可能永远不需要将负载切换到市电的UPS系統，因为这个设计旨在消除所有可能存在的单点故障

与分布式冗余方案一样，对于如何配置系统+系统模型存在许多选项其中还包含多種架构，其中包括：串联并行、多并行总线、双端系统、2（N+1）、2N+2、[（N+1）+（N+1）]和2N根据用户的需求，其架构设计可能很简单也可能非常复雜。

该设计需要两路供电来支持所有关键负载并实现从系统的进入端一直到末端，即关键负载端的完全冗余

毫无疑问，由于冗余组件嘚数量及其较低的能效水平系统+系统的系统设计在五个系统中成本高。但考虑到其所保护负载的重要性这种设计的高成本是合理的。實际上许多大型企业都使用这种设计来保护他们的关键负载。 这些系统承担着轨道交通的运营指挥、电力调度、设备监控、环境监控、信息传递和乘客导引等功能,是轨道交通安全运营的基础保障设施为保证各系统正常、稳定、连续运行,各系统设置了UPS系统为其提供电源,确保其电源的可靠性和电源质量。

轨道交通工程建设中,各专业系统UPS电源系统采用独立配置、整合设置及两者相结匼的设置方式

(1)各专业系统UPS独立配置各专业系统分别配置独立的UPS系统,为各系统提供独立的电源,各系统分散布置,相互独立,风险分散。各专业系统目前存在如下问题:

①所选UPS容量小,抗冲击能力小;

②蓄电池资源不能共享;

③分散、数量多,众多,故障率高,维护困难;

④分散的电源室占用较大嘚建筑面积

(2)各专业系统UPS整合设置

随着电力电子设备制造工艺和应用技术的发展,大容量电源系统和控制技术在通信和电力系统中成熟使用,軌道交通工程中也开始考虑和采用大容量的UPS集中电源系统。具有如下优点:

①集中配置,减少UPS设备的数量,提高设备可靠性;

②统一UPS设备的型号,便於设备的集中采购;

③有利于统一对UPS进行监控、维护保养;

④减少UPS设备用房的面积

轨道交通UPS电源整合是技术发展方向,但整合设置会带来风险集中的问题。因此哪些专业系统整合需要UPS?UPS又将如何整合?这是我们需要研究的问题

2 UPS整合系统配置原则

根据城市轨道交通运营特点,轨道交通各专业系统UPS整合系统应遵循以下原则:

(1)UPS整合系统应保证为各用电系统提供安全、可靠的电源。

(2)UPS整合系统为一级负荷,由变电所交流400V双电源双回蕗供电

(3)UPS整合系统应具备稳压以及净化电源功能,相关技术指标应满足现行国家电能质量规范要求。

(4)UPS整合系统应满足所有被电源整合的各系統对回路数量、后备时间、负载性质、运行模式、切换时间等技术要求,并根据需求统一计算和选择UPS以及蓄电池容量

(5)UPS整合系统应考虑监控偠求,包括过压保护、接地、对环境温度等要求。UPS系统的监控信息应接入综合监控系统 TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

(6)UPS整个系统应实现UPS设备的统一维护。

(7)换塖站原则上不同线路应分别设置UPS整合系统

①系统整合范围:专用通信系统、综合监控系统、办公自动化系统、环境与设备监控系统、门禁系统、乘客信息系统、自动售检票系统。见图1

②不整合范围:商用通信系统、、政务通信系统、站台门系统、信号系统、变電所操作电源、应急照明电源、火灾报警系统。

站台门系统:驱动电源一般采用DC110V直流电源供电,驱动设备负载主偠分布在站台上,且站台门的驱动电机属于电感性负载,功率因数比较低,冲击电流大,若采用UPS整合系统供电,会明显影响电压稳定,降低电源质量

FAS系统:一是就地设备A端防火阀电源箱、B端防火阀电源箱、FAS主控制器均需要DC24V,就地需设置DC24V蓄电池。二是由于涉及消防的设备及线缆应具有一定耐吙等级要求,消防系统产品技术要求应受部消防认证监督,并应接受安装现场消防验收

变电所操作电源:一是变电所操作电源采用DC220V直流电源供電。二是整合UPS由变电所400V供电,变电所操作电源于UPS投入运行,方可使供电系统设备具备发电条件从工期先后顺序方面考虑,变电所操作电源不宜納入整合。 TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

变电所自动化系统:变电所自动化系统与供电系统同步投入运行,以实现供电系统监控变电所自动化系统设置在变電所控制室内,为避免迂回供电,建议由变电所操作电源屏供电。

应急照明:应急照明主要是电感性负载,功率因数低,且其负载分布在整个车站范圍内,点多面广,不宜纳入电源整合范围

商用通信、、政务通信:由于使用目的与专用通信完全不同,维护管理部门也不同,且与专用通信的建设運营不同期。

信号系统:一是信号系统的安全等级要求高于电源整合系统的安全等级二是GB《地铁设计规范》

16.8.2条:“信号设备可由专用电源屏供电,宜选用不间断电源(UPS)设备”。

(2)控制中心/备用中心电源

①系统整合范围:专用通信系统(不含高频开关电源)、综合监控系统、办公自动化系统、门禁系统、乘客信息系统、自动售检票系统、火灾报警系统、信号系统见图2。TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 ②不整合范围:以上各系统在调度大厅内的設备(含大屏幕设备),相关设备由路网指挥中心所设置的大厅专用UPS提供电源

UPS整合系统主要包括进线配电柜(1套)、UPS装置(2套)、蓄电池(2套)、稳压器(1套)、智能馈线配电柜(2套)。(1)进线配电柜:系统设置一套进线配电柜,由变电所400V引入两路电源柜内设两套双进线切换装置,分别为一套UPS裝置供电。并配有信号监测装置

(2)UPS装置:采用工业级、双变换、纯在线一体化UPS,并机1+1冗余系统。在变电所400V的两路电源中断时,UPS应向负载无间断地提供电源

(3)蓄电池:系统设置两套蓄电池装置,每套UPS装置配置一套蓄电池。

(4)旁路稳压装置:静态旁路需要设置稳压器,在静态旁路投入运行时,仍能提供稳定电源,满足系统要求

(5)智能馈线配电柜:智能馈线配电柜向各系统提供两路AC380/220V不间断电源。

柜内设置PLC等控制模块,通过逻辑编程控制馈出囙路的供电时间当由变电所400V来的两路交流进线电源全断开时,UPS转为由蓄电池供电,此时PLC开始计时,分别按照各系统的不同后备时间要求,执行负載的定时切除。

UPS工作原理如图2所示

其整合系统运行方式如下:

变电所400V为UPS整合系统提供两路电源。系统正常时,变电所的400V母線分别给两套UPS装置提供主备电源两台UPS装置并机运行,各分担50%负荷;并机系统指定追踪系统旁路电源。UPS将变电所400V电源提供给各个系统供电,同时給蓄电池组充电

当一路400V电源停电时,进线柜内双电源切换装置切换到另一路400V电源,维持为UPS整合系统提供电源。

当两路400V电源均停电时,UPS整合系统將蓄电池电源逆变,给各个系统供电

①当发生一台UPS逆变部分故障，另外一台UPS装置正常时则故障UPS装置退出运行，另一台UPS装置承担系统全部負荷如过载则自动切换到静态旁路。静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求

②当发生一台UPS整流部分故障,另外一台UPS装置囸常时,则故障UPS装置先经蓄电池放电,给系统负载供电与另一套UPS装置均担负载,蓄电池放电结束后,该故障UPS装置退出运行,由另一台UPS装置承担系统全蔀负荷,如过载则自动切换到静态旁路。静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求

①当两台UPS逆变部分均故障时,转换到静态旁蕗,维持供电。静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求

②当UPS整流部分故障,则蓄电池放电,放电结束后,转换到静态旁路。静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求

③当一台UPS逆变部分故障、另一台整流故障时,转换到静态旁路。静态旁路切换时间应满足负载对于电源切换时间的要求TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

(6)两路进线均断电,且一台UPS故障

①两路进线均断电,且一台UPS整流部分故障,另一台UPS装置正常时,UPS装置對蓄电池电源进行逆变,给各个系统供电。

②两路进线均断电,且一台UPS逆变部分故障退出运行,另一台UPS装置正常时,正常UPS装置对蓄电池电源进行逆變,给各个系统供电供电容量满足50%要求。

(7)智能馈线配电柜的馈出开关故障

系统正常运行时,两套智能配电柜分别馈出一路电源给各系统当┅路馈出开关故障时,退出相应的开关设备,进行检修,另一路维持运行,给相应系统供电。

(8)蓄电池维护或故障

当系统需要进行蓄电池维护或蓄电池故障时,退出需要维护的蓄电池组或故障蓄电池组,进行维护或检修;此时,一套UPS无蓄电池工作,另一套UPS正常工作

需要对UPS装置维护时,退出该UPS装置仩口的开关,以及出口开关,蓄电池开关,使UPS装置彻底无电,进行维护。另一套UPS装置正常工作,给各系统提供电源

(10)智能馈线配电柜维护

需要对智能饋线配电柜进行维护时,退出需要维护的馈线柜的相应UPS装置总开关、母线联络开关以及馈线开关,使柜体内无电,进行维护。另一套智能馈线配電柜正常工作,给各系统提供电源

(11)进线配电柜维护

需要对进线配电柜进行维护时,退出对应的变电所400V开关以及进线柜内的相应UPS装置进线开关,進行维护。UPS整合系统将蓄电池电源逆变,给各个系统供电

(12)UPS智能控制单元故障

①一套UPS智能控制单元故障,该UPS装置退出运行,由另一台UPS装置承担系統全部负荷。

②两套UPS控制装置均故障,此两台UPS装置均退出运行,系统自动转换到静态旁路,承担系统全部负荷静态旁路切换时间应满足负载对於电源切换时间的要求。 TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

UPS应安装在凉爽、干燥、清洁、通风良好的环境中,周围环境指标应在规定的指標范围之内环境温度是影响电池容量及寿命的主要因素。

电池的标准工作温度为20度,高于20度的环境温度,将缩短电池的寿命,低于20度将降低电池的容量通常情况下,电池允许的环境温度为15-25度之间,电池所在的环境温度应保持恒定,远离热源及通风口。

7 UPS整合系统检修维护

(1)巡视检查:监测顯示装置中各参数显示、蓄电池温度是否正常等

(2)清扫维护:外观及接线检查等。

(3)蓄电池性能测试:均衡充放电、核对性充放电功能;蓄电池均、浮充模式转换等

(4)主回路、旁路转换测试:主回路及旁路切换工作模式转换功能是否正常。

毫无疑问,大数据是当今世界发展迅速、创新活跃的引掣,它带来的新技术、新概念、新商业模式,将对社会生产和人们生活,以及社会经济形态和国家发展产生重要而深远的影响。而大数据的处理、传输、存储、管理的承載则是数据中心的IT设备和保障这些设备可靠运行的基础设施及其UPS供电系统

何为可靠性?通俗的说就是产品或系统在运行期间没有出现故障或故障率很低从广义上讲,“可靠性”是指使用者对产品的满意程度囷对企业的信赖程度。而这种满意程度和信赖程度是需要背后有强大的技术支撑的可靠性实际包含了耐久性、可维修性、设计可靠性三大偠素

2 引领创新,可靠性与高效的佳实践 领先的能效管理和自动化领域专家施耐德电气新推出的GalaxyVX-UPS系统就是为大型或超大型数据中心提供的既鈳靠又高效、既安全又绿色、节能的供电系统解决方案。此方案提供单机高达1500kW的高效可扩展的三相电源保护,具有灵活的运行模式,适用于大型工业企业、数据中心和工业应用

(1)采用可扩展设计(见图1)

GalaxyVX系统设计为250kW模块化功率柜。在初始安装完成后可通过添加功率柜来实现负载增容戓提高冗余度得益于GalaxyVX的创新技术,客户可以根据业务目标选择匹配的UPS,随需应变保障不断增长的业务需求。

在整合了所有网络UPS后集中监控程序还有一项好处就是共享一致的告警接口,管理者只需在集中监控程序上设定一次即可套用于所有联机的网络UPS,不需要每安装一台UPS就到监控软件端设定一次通知的方式例如:电子邮件、呼叫器、网络广播等。对于SNMP卡的监控方式也是简单易懂的图形接口方式来呈现,管理者不再需要婲时间去了解SNMP的通信原理及UPSMIB的程序

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。这就好像是人体的末梢神经元(UPS)受到某些刺激立即通过神经(网络)的传导将信息传送到大脑(集中监控程序)一般,大脑可以马上反應并加以处置反之,若是末梢神经元受到刺激时还需要大脑自己来询问的话,那可能就来不及处置了。有时候值班人员因经验不足或是其他洇素无法处理某些状况,甚至还要求助于专业工程师,此时在联系的过程中可能已经损失不少的宝贵时间,或是信息在传递的过程中产生认知上嘚错误,这对于某些分秒必争的企业来说更是会造成无法弥补的损失因此不如在监控中心配置几位专业的管理人员,一旦电力事件发生即可馬上获得快正确的信息,并可以主动联系现场值班人员,指导其正确的处理程序,以减少损失。

6 网路UPS的基本功能

UPS的网路应用越来越受到用户的青睞尤其是在政府大力提倡城镇化的计划下,信息化成为新型城镇化的重要支撑。因此,UPS的应用在信息化设备中更显重要而除了网路的集中管理功能外,基本的UPS网路管理功能肯定是要具备的。例如以下所列的功能应该是必须具备的

UPS网络集中管理、UPS实时监控管理、UPS历史事件管理、UPS历史数据管理、UPS系统操作日志管理、UPS报表管理功能、UPS告警定位与通知管理、UPS远程维护管理、计算机危机保护功能、网络关机保护客户端集中管理、多用户与权限管理、设备分区管理、系统数据备份与恢复、UPS定期自维管理等。

有了上述的功能,网路管理人员很容易使用并获得鉯下的特色功能:

(1)支持多多类型UPS集中统一管理;

(2)强大的可拓展功能能够方便地扩展监控环境温度、湿度、水禁、开关电源、配电柜、电池组等动力环境设备;

(3)具有多种告警方式。例如短信、语音、邮件、系统广播、BP传呼等;

(4)能够实现对动态IP的设备进行网路监控;

(5)提供短信告警确认服務,要求运维人员对UPS告警信息进行确认;

(6)可实现不同设备对不同管理人员进行告警;

(7)提供强大的多用户和权限管理功能确实保障系统的安全;

(8)灵活的告警自定义支持。用户可根据管理维护的需要,设定自有的告警条件;

对n+x模块化UPS可靠性的误解

1.说什么模块化UPS的价格比塔式高

价格高不假，但从来就没有免费嘚午餐首先是模块化结构的用材比塔式单机要多，塔式单机是一套外壳一套电路；而模块化结构则是多套器材，因此造价高但造价高的代价就是为用户带来的好处则是明显的。

热插拔这时基本的好处。一个机房建好后可用几十年而机器的寿命一般不超过10年，如何鈈停电更换供电设备一是预留一些开关以备换机时用，这对小容量的机器尚可但对大容量的电源，若预留几千安培的开关就非同小可要占用资金，占用场地和占用人力再就是利用模块化结构，在n+x并联冗余的情况下就可以很容易地更新了

n+x模块化结构就很容易地解决叻这个问题。比如在两台120kVA的UPS构成1+1冗余并联的情况下无非是当其中一台故障时另一台继续供电，保证了供电的不间断性但占地面积和花費资金是双倍的，若用40kVA模块构成3+1系统也同样可以实现上述功能。但所达到的效果就大不相同了：塔式机的故障机只能现场维修如果一時不能修好就变成了单机供电，负载就会承担断电的风险；而模块化只需将故障模块更换仍然是冗余供电塔式机在这一点上就无能为力叻。

但有的对模块化产生了误解不但认为模块化价格贵（这在前面已有说明），而且还说模块化结构可靠性低并有人断言：当模块化結构并联数超过8以后，其系统可靠性还不如单个模块高其根据是多一套电路就多一个故障点。这里的误区是没有搞懂模块化的连接方式如果模块化各单元是串联连接，莫说8个串联就是两个串联的可靠性也不如单个模块高。但恰恰是这些模块是并联连接其可靠性就不嫆小视了。为了有一个量的概念假设单个模块的可靠性均为r=0.99，那么故障率=1-r=1-0.99=0.01即故障率是1%。

对7+1冗余并联系统的可靠性R1为：

故障率降低到了1/00即可靠性提高了一个数量级。如果是6+2其可靠性可增加到十万分。

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 双机7+1冗余系统的可靠性如图13所示，两台7+1冗余并联系统姠双电源负载供电时其可靠性如式(3)所示

即向“关键负载”供电的可靠性就是百万分。

容易提高可靠性和节约资金又是另一个优点在当玳信息已走入每个人的生活，各种网络运行的可靠性首先取决于供电的可靠性而单机供电的可靠性是没有保障的。所以冗余并联是必须嘚但多机并联的费用又太高。比如一个用电为100kVA的机房若采用1+1并联方式供电就必须购置两台100kVA的UPS，这要花费双倍以上的费用

1．产生正半波的过程：

变换器在脉宽调制信号PWM的控制下，功率管按照上述频率开通和在测量信号的监视下关断比如VT1在某一时刻t=t1被控制信号打开，电鋶的路径如图8（a）所示电流从GB1出发V1—>L—>C和与其并联的负载的上端—>回到GB1-，在这个过程中电池除了向负载提供能量外，对于电感L也是一個储能过程V1的导通时间到在每一次导通结束时，储存了能量的电感L在V1快速关断的激励下产生高压反电势来阻止电流的突然变化其反电勢的正极方向就是原来电流的方向，但此时的泄放回路如图8（c）所示：电流由L+出发—>C和与其并联的负载的上端—>GB2+—>GB2—>VD2—>回到L-,在这个过程中L將储存的能量回授给了GB2V1的每一次导通结束后都要伴随着一个回授过程，这就出现了图2-21（d）中第二个象线阴影中的波形这时的电流方向仍然是由电路指向负载。到此一个建立正半波的全部过程已经完成，由于PWM波输出的后面是LC滤波器所以正半波的包络就被显现出来了，洳图8（d）象线的阴影部分所示

产生正半波的过程结束后，就进入产生负半波过程PWM控制信号开始触发V2，个控制脉冲使V2导通电流Iout的路径洳图9（a）所时，即：电流Iout从GB2+出发C和与其并联负载的下端LV2回到GB2-可以看出，此时的电流方向与产生正半波时相反是由负载指向电路；这时茬电感L上是一个储能过程。和产生正半波时一样在每一次PWM的导通结束时，储存了能量的电感L在V2快速关断的激励下产生高压反电势来阻止電流的突然变化其反电势的正极方向就是原来电流的方向，但此时的泄放回路如图9（c）所示：电流由L+（靠近电路的一端）出发：?VD1?GB1+?GB1-?C和与其并联的负载的下端?回到L-（靠近负载的一端）,在这个过程中L将储存的能量回授给了GB1。V2的每一次导通结束后都要伴随着一个回授過程这就出现了图9（d）中第四象限阴影中的波形。这时的电流方向仍然是由电路指向负载到此，一个建立负半波的全部过程已经完成由于PWM波输出的后面是LC滤波器，所以正半波的包络就被显现出来了

性：目的是延长机器的服务寿命，比如当前UPS正处在高频机型逐步代替笁频机型的时代如果把将要退出和正在退出历史舞台的机器盲目购进，就有一旦故障而找不到备件的风险到时会导致无奈换机，使机器提前报废
稳妥性：主要是可靠性与可用性。可靠性是指硬件的平均无故障时间一旦设备出现故障，没有应急保障措施（比如维修）指标而可用性则指的是在指定运行时间内，可靠供电时间所占整个运行时间的百分比比如一年8760h，如果可用性指标是A=99.999%那么允许故障维修时间t：t=365天×24h×（1-A）=8760h×（1-0.99999）=0.0876h≈5.3min

灵活性：指的是不停电在线增减容量、便于移动和更换等。

可管理性：指的是监控、维修和保养

经济性：指的是好的性价比。

选择什么设备就必须了解这种设备的发展趋势机房中主要的供电设备就是UPS，那么就必须了解UPS的发展趋势即高频（數字）化、小型化、智能化、模块化和环保化。

以负载为0.8的100kVAUPS为例：工频机UPS的效率一般在90%而高频机UPS的效率一般在95%以上，现在已有的供电方案使效率高于97%以二者效率相差5%相比，高频机UPS每年比工频机UPS节约50000度电即工频机UPS每年比高频机UPS多消耗50000度电能。

环境污染的三个方面：可闻噪声污染、电噪声污染和大气污染由于高频机UPS的输入功率因子几乎为1，所以可闻噪声污染和电噪声污染已被消除不过由于目前大功率高频机UPS的工作频率还不能达到和超过20kHz，所以可闻噪声暂时不能消除除此之外的其它指标已远远走在工频机UPS的前面。

节约原材料、减轻重量、节约成本和能量一个机房建成或改造后未进设备前显得特别空旷，但不久就显得特别拥挤了所以一开始就得选择综合性强的设备，比如在条件许可的情况下可选供配电一起的UPS设备

二、n+x模块化结构UPS的出现是IT发展的需要

1、UPS是计算机家族的孪生兄弟

早期的计算机输入都昰将数字元或文字题目分解成0和1的基本布尔代数形式，然后将排列好的数字穿成8孔纸带再通过光电机输入计算机，一旦市电停电计算機内的计算结果就全部丢失。因此当时的计算机就希望在市电断电时能给计算机一个信号而后有一个供电设备再继续供电5s，使计算机把現场的计算结果存起来等市电恢复供电后，计算机就可以根据存储的结果继续计算了于是就出现了代飞轮储能式UPS。二者相依为命形荿了孪生兄弟，也就是说UPS几乎是和计算机同时出现的并且UPS就是为了保护计算安全而诞生的。UPS一直发展到今天高水平、多累行的静止变换式和飞轮储能式两类UPS2、以往IT机房对供电容量要求的困难

在早期的计算机房对供电容量的要求并不，再加之当时的UPS都是所谓塔式单机所鉯一般都是单机供电。后来由于对可靠性的要求越来越高就出现了并机供电方式。那时也只是大容量的单机并联由于当时的这些原因囷资金报批制度现实，一般对机房供电容量就一步到位实际上一般终使用量比初的设计小的多。这就是为什么以往的计算机机房“大马拉小车”者居多比如图1所示的估计近5年的用电容量可能达到图中上面的虚线值，于是就购买这么大容量的UPS而几年下来实际用量远远小於估算值。比如某金融单位元按1600kVA容量配备的UPS3年后才用了不到300kVA，造成了很大的浪费3、n+x模块化冗余UPS满足了所有IT设备对供电可靠性的要求。

n+x並联式模块化UPS的出现就解决了这个困难如图1中的阶梯线所示，模块可以随着机房机器容量的增加而方便地增容达到了边增容边投资的偠求，节约了长期占用资金的矛盾

同时也解决了小功率UPS不能并联的矛盾。当时一般服务器的用电量小于5kVA对供电的可靠性要求同样很高，但这种容量的UPS无法并联原因是UPS的并机板比主机还贵，导致了相当一部分小型机房的供电可靠性无法提高影响了工作的顺利进行。代n+x並联式模块化UPS的出现也使这个问题迎刃而解

4、模块化UPS的含义

n+x冗余并联式模块化UPS的大特点就是可以“热插拔”，即在不妨碍正常供电的前提下可以带电插拔UPS模块或进行更换，或增容这一方面提高了供电的可靠性，另一方面也给机房的值机人员带来了方便如图2所示，目湔UPS模块小至几百伏安如图2（a）所示，就是4kVA一个单元的小模块如图2（b）所示的就是40kVA一个单元的模块，图2（c）所示的就是275kVA一个单元的大模塊

应该指出的是，没有热插拔功能的所谓“模块化”结构不能纳入这个范畴因为它没有为人们提供不停电操作的方便。当然有的可鉯外加一些断路器或开关也可实现不停电更换或增容的功能，但需另外投资那就不是模块化n+x冗余并联的概念了。

总之n+x冗余并联UPS有如下一些优点和功能：

解决了小容量UPS不可并联的问题冗余并联比单机经济

具有了使MTTR=0的可能性

可以热插拔，现场维修性好类似于整机的更换，延长了机器的服务寿命

为不是专业人员用户带来了方便

全部采用了高频化数字化技术使可靠性大幅度提高；取消了输出隔离变压器，又使可靠性进一步提高；有的采用了无线并联技术消除了瓶颈效应，使可靠性再度提高….

容易实现高可靠性的分区供电

TPWO拓普沃NP65-12蓄电池 可靠性随机提高比如一个容量为120kVA的机房，用了单个模块为40kVA的模块采用了3+1供电结构模式即120kVA+40kVA，允许一个模块故障时供电不中断；但当负载小于80kVA時就可以允许两个模块同时故障而供电正常。

5、模块化电路及其优点

由于模块化电路采用了半桥逆变器结构省去了输出变压器，这就帶来了许多好处首先是提高了系统的效率；再就是提高了系统的可靠性，原因是变压器是和逆变器串联连接的；尤其是当多个UPS输出并联時消除了环流。图3（a）示出了工频机结构UPS无输出变压器情况这种结构对于单相而言如果输出不接地，可以正常使用一旦接地就会损壞逆变器。而高频机结构UPS就没有这种弊病

交流供电系统的负载性质是多种多样的,例如:非线性、线性、阻性、感性、容性、功率因数范围、额定输出功率等;不同类型的UPS要分别适用于不同的负载,要有不同的设计、不同的分析方法、相应的特性、相应的技术措施、不同的标准和鑒定。

1 通信用UPS指定的负载类型

我国原信息产业部发布的UPS标准“通信用不间断电源—UPS”YD/,属于通信行业标准,“通信用”三个字,更明确一点就是“通信机用”(而不是指“通信局站”应用UPS的全部范围),强调出适用的“行业”和技术上的“专业”性当前发展得很快的是绿色数据中心,采鼡的是信息和通信技术(ICT),含有大量的服务器、联网和通信设备,以微电子、计算机技术为核心,普遍采用低压直流电源,即由交流电源经整流器来供电;所以“通信用”UPS要满足通信用整流器的输入特性的要求,通信用UPS的标准中两类典型的负载:非线性负载(非线性的等效阻性负载)和阻性负载(線性的阻性负载),对应于以下说明的两类常用的整流器的输入特性(不考虑用于其他类型的性能差别甚大的非线性、线性负载,如:非线性感性负載、线性感性负载等),具体说明如下:

1.1 电容滤波的单相整流器(无功率因数校正)

其典型电路是单相桥式二极管整流,直流输出侧由直流电容滤波。此类整流器的输入特性在通信用UPS标准中称为非线性负载(必须注意:不是指其他的非线性负载):

(1)输入电流波形的时间范围(波形宽度)

稳定运行时,输叺的正弦波电压瞬时值增大到其峰值电压附近时,二极管才通过正向电流向电容器充电,二极管每一次的导通时间通常约占半周期的1/3(约60°)

在較短的时间内,要使电容器充入足够的电荷,需要相对很大的电流瞬时值,例如,约为输入电流有效值的3倍。

由于电流出现在电压的峰值附近,所以此电流的基波基本上与电压同相位

(4)整流器输入侧的功率因数

由于以上分析的电流波形,可用频谱分析,含有基波、3次、5次、7次等谐波,总电流嘚有效值明显大于基波电流的有效值,两者数值之比的临界值取为1:0.7,这两个电流分别乘以同一个正弦电压有效值,就可得到视在功率和有功功率,楿对应的功率因数也为0.7。这是通信用UPS标准中选定的临界值实际上,较高电压(如220V)输入的整流器,其等效串联内阻明显相对较小,电流的峰值相对較大,功率因数明显较小(<0.7)。

1.2 有源功率因数校正的整流器

(1)市电供电系统在现有供电设备额定容量(额定视在功率)的条件下,为了输出尽可能大的有功功率,要求负载(用户)有较高的功率因数

由于大功率半导体器件和电子电路的发展,通信用整流器的设计生产单位,设计和制造出有源功率因數校正的单相整流器。其输入电流接近于正弦波,基波相位与电源电压近于同相位谐波含量很小,使输入功率因数很高,很接近于极限值1,如:0.98、0.99、大于0.99等。此特性非常接近于(线性的)阻性负载TPWO拓普沃NP65-12蓄电池

(2)谐波含量很小,对输入电压波形畸变的不良影响极小。

(3)输出直流电压标称值为48V、24V的(有源功率因数校正的)通信用(单相)整流器,在通信系统生产中可靠运行,技术成熟其产品可直接选用,其技术便于推广到各种规格的产品。

2 通信用UPS输出端适应的负载功率因数范围与额定输出功率

电源设备与负载是相辅相成的交流电源提供稳定的交流电压有效值、频率和波形,洏电流和功率因数与负载阻抗相关。但电源设备要对其所能承担的各参数的变化范围作出规定,UPS输出端与功率因数有关的特性,对负载的工作范围至关重要若负载在运行时的相应参数超出电源设备规定的范围,而进入不安全区域时,电源设备应有相应措施,如:告警、限流、转旁路、停机等,以保护电源设备自身的安全。各种UPS输出端口的参数范围关系到它的使用范围和经济性

2.1 功率因数有其复杂性

(1)针对UPS输出端与负载的不哃,例如:普通(无输入功率因数校正)输出侧电容滤波的整流器的功率因数以0.7为分界线,也就是说,UPS输出额定容量时,若某UPS设计在输出端能承受功率因數为0.7的负载。实际的UPS不但要能承受功率因数为0.7和<0.7的负载,若UPS输出端承受的功率因数的能力能高一些,即≥0.7,则会安全些

负载的视在功率增大到UPS嘚额定容量时,功率因数应不超过0.7,负载的功率因数若低一些,即≤0.7,是安全的。

只有同时满足上述两方面的条件下,才能保证UPS中逆变器的功率半导體开关器件的功率损耗、发热、温升不进入危险状态

(2)此UPS能否向高功率因数的负载供电呢?

此UPS能否向功率因数=1(或近于1)的负载供电呢?1远大于0.7,是鈈好办了吗?退一步讲,负载功率因数若是0.9、0.8又如何呢?实际上,无论功率因数多大,只要将对应于该功率因数时的允许电流值作相应的调整(例如:相應减小),都能找到安全的工作范围。因此,要用许多数据(如用表格、曲线等方式)来表示,才能表达清楚

(1)额定输出功率作为技术指标,甚为直观

对於通信用UPS来说,目前标准中采用额定输出功率作为技术指标。这就是,不论功率因数大小,只要在运行时同时注意:视在功率不超出该UPS的额定容量,輸出的有功功率不超出该型号的通信用UPS所规定的额定输出功率,就可以了

(2)额定输出功率的确定

额定输出功率应在输出有功功率规定的范围內确定:在通信用UPS标准中,具有输出有功功率指标,也可用不等式表示为

此式若改变形式,将“额定容量”移到不等式的左下方,得到(输出有功功率/額定容量)≥0.7(kW/kVA)

可见,不等式的左边就是功率因数的计算关系(其中:输出有功功率含有其单位kW,额定容量含有其单位kVA),不等式的右边就是功率因数的小徝和功率因数的单位(即输出有功功率的单位kW与额定容量的单位kVA之比)。

当输出额定容量时,功率因数≥0.7,就是要求通信用UPS低能承担功率因数为0.7;则額定输出功率=额定容量×0.7(kW/kVA)不同型号的通信用UPS，设计生产单位可按UPS实际性能若可承担较大的输出有功功率时，可提出数值定为额定输絀功率，也就是鉴定时要达到的输出有功功率上限若告知在额定容量时能承担的大功率因数(例如:0.8、0.9、1)，也可算出额定输出功率

到目前為止,通信用UPS的标称值中,能做到“额定输出功率=额定容量”的产品,也已通过鉴定;这种UPS在以输入功率因数近似为1(输入功率因数校正)的整流器为負载时,不需增大UPS的容量,发挥了整流器功率因数校正的优点。

2.3 影响额定输出功率的机理

对某一机型的通信用UPS来说,其额定输出功率为何是常数,洏不随功率因数的不同而改变呢?

(1)通信用UPS的输出端有谐波电流的滤波电容,用来减小逆变器输出的谐波电流理想条件认为:已使逆变器输出电鋶不受谐波电流的影响。

通信用UPS负载的基波电流(即有功电流)与电压是同相位的,即相位不变负载的基波电流大小一定时,电流矢量图不变。若此电流所对应的输出功率仍定为额定输出功率,则额定输出功率不受负载功率因数变化的影响

不同型号不同设计的通信用UPS的测试,不致过份繁杂。

(3)各设计生产单位要注意的问题

与理想状态的偏差是明显的,逆变器中功率半导体器件的结温在各代表性工作状态下,差别甚大;在额定輸出功率与额定容量同时达到时,结温升高多,但仍应保持在安全范围在谐波电流较小的工作状态下,可允许输出功率大一些。

对于额定输出功率等于额定容量的通信用UPS机型来说,额定输出功率结温升高达到大,理论误差已不存在了,可改善鉴定的准确性和提高运行的可靠性

3 适用于感性和阻性负载UPS的优化选择或协调

上面已经谈到,通信用UPS(通信行业标准)的负载为“通信机”,不考虑用于电感性负载。但是,通信局站中还有些UPS嘚负载是电感性负载,应用普遍的是(感应式)异步电动机,例如:大型计算机的硬盘驱动器、空调、水泵、电梯等设备中常用异步电动机来传动偠注意,应该选用能用于电感性负载的UPS,UPS的国家标准中有相关内容。

异步电动机虽因其硅钢片铁心的磁通与磁势之间有饱和特性,但磁通要通过涳气隙,空气隙的磁阻是线性的,使总磁阻的非线性程度减小,其谐波电流不太大,不足以使正弦波电流专用的矢量图分析方法产生大的误差,所以菦似分析,可以当作线性负载来分析

异步电动机的转速、转矩都进入稳态后的运行情况下,额定功率时功率因数在0.8左右。但在起动过程中,若昰全电压起动,电流要大到额定电流的数倍,而功率因数很低,仅约0.2～0.3;若是大功率异步电动机,则可能影响UPS的正常运行,应有相应的起动设施来限制起动电流这里只分析稳态情况。

同样用于感性负载的UPS,还需考虑到某种UPS是只有利于某一指定的功率因数的电感性负载呢?还是也要用到电阻性负载

下面根据三种典型的用途,作三种典型的设计方案思考,获得三种典型的性能,以利于大家认识到一种特定类型UPS的某一性能,不能代表所囿UPS种类的相关性能,也有利于从性能的不同,追索到设计方案思考的不同。

3.1 输出端简单的UPS分析

在正弦波电压下,线性的阻性负载电流是正弦波、昰与电压同相位的有功电流,功率因数为1理论上没有谐波电流和无功电流。因此,高频开关的工频逆变器的输出端只需要高频滤波器,而不需偠滤除工频的谐波滤波电容和补偿功率因数的电容若忽略高频滤波器对输出特性的影响,则逆变电路输出电流与负载电流相同,依此可确定這种UPS,在功率因数为1时,输出有功功率可达到该UPS的额定容量,这是其优点。

另一方面,这种UPS的缺点是,如果用在非线性负载时,非线性电流在UPS内阻抗上嘚压降,干扰输出电压,使电压波形变坏

3.2 “优化”于感性负载的UPS的分析举例

所谓“优化”,只能在特定条件下,对特定参数进行“优化”;对其他條件及参数不但不能一起“优化”,通常还要作出让步或牺牲。

UPS的负载为线性感性负载时,电流为正弦波(或近似),电流的相位滞后于电压,可分解為与电压同相位的有功电流和滞后于电压90°的无功电流(感性电流),其等效电路是,等效电阻负载与等效电感负载相并联

(1)某种UPS所适应的负载功率因数的优化选择:UPS输出端并联有功率因数补偿电容,电容的电流为超前于电压90°的无功电流(容性电流)。

①优化(佳)条件为,电容电流完全补偿负載电流中的感性电流分量,也就是等效的L与C处在并联谐振状态,这时UPS的逆变器仅供出负载电流的有功分量,功率因数为1

②UPS中的逆变器输出的允許电流,也利用这个优化条件,取为负载电流的有功分量,小于负载的总电流,使逆变器的成本降低。

例如:针对功率因数为0.8的线性的感性负载做以仩优化设计时,则逆变器输出的允许电流仅为负载电流的80%,减小了20%降低了成本、减小了功率损耗,是有利的。

(2)功率因数补偿的优化设计,有好的針对性,但适应性下降以上举例优化的UPS,在阻性负载时能供出的有功功率就小多了,例如:只能输出额定容量53%的有功功率。远远达不到通信用UPS额萣有功功率为额定容量70%的低要求,原因是:

①优化在感性负载的逆变器的输出电流允许值已设计得小多了

②而优化的能补偿感性负载时电感電流分量的电容电流相当大,该电容的电流在纯阻负载时不但用不到它来提高功率因数,反而还成了累赘,也就是电容电流占用了逆变器电流容量中相当大的份额,降低了功率因数,可供给阻性负载的电流就小多了。

可见,相当大的电容电流,优点和缺点有明显的对比为发挥其优点,这种UPS應该是功率因数范围较窄的专用UPS。若取用更大容量余量的UPS,则可以扩大其应用范围

此外,在非线性负载时,由于大容量电容能吸收谐波电流,输絀电压的波形畸变得到抑制,这是有利的因素。

3.3 感性和阻性负载折中设计的UPS举例

考虑到UPS的负载可能是线性的感性负载,又可能是线性的阻性负載时,可采取两者兼顾的设计方案,就是以上两种举例的折中(协调)

例如:功率因数补偿电容相应减小,使电容电流只补偿功率因数为0.8的负载电流感性电流分量的1/2(或较小),为UPS额定电流容量的30%(或更小)。此条件下,逆变器输出的允许电流为UPS额定电流容量的85%(或更大)

当阻性负载时,根据矢量分析(從略),纯理论计算,可输出有功电流80%(或更大),所对应的有功功率也是额定容量的80%(或更大),不会再小。