UPS供电系统原理与.ppt

中国电信,湖南公司,-,*,-,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,UPS,供电系统原理与维护,长沙市电信分公司,黄武能,一、,UPS,的功能与分类,1.1 UPS,（,Uninterruptible Power Supply,）即不间断电源。是一种含有储能的装置（蓄电池），以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的电源设备。,负载,蓄电池,UPS,市电,为什么使用,UPS,电网中的干扰情况,波形下限,市电断电,电压浪涌,电线噪声,瞬态尖峰,频率漂移,谐波失真,电网,电网对设备的危害,电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲,造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备,数据 丢失、设备损坏、死机、停止工作等。,谐波污染、线间噪声、频率漂移,造成网络传输,误码率大增，数据传输速度低下等。,1.2,UPS,的分类及特点,后备式,在线互动式,在线式,逆变器状态,后备,热备,工作,输出,电源质量,低,（供电差，仅是不 停电功能）,中等,（分段稳压，滤除部分干扰）,最高,（稳压，滤除所有干扰）,切换时间,5,12ms,4ms,0,成本,低,中等,较高,分类,按,工作原理,不同，,UPS,分为：,后备式,UPS,在线,互动式,UPS,在线式,UPS,按,供电体系,不同，,UPS,分为：,单进单出,UPS,三进单出,UPS,三进三出,UPS,按,输出功率,不同，,UPS,分为：,小功率（,30kVA,）,的四大功能,高可靠性不间断供电,电网稳压、净化功能,电池管理功能,智能监控功能,保证动力的连续性,高质量供电、绿色电源,延长电池使用寿命,解决,UPS,维护问题,二、,UPS,的工作原理,在线式,UPS,工作原理,互动式,UPS,工作原理,后备式,UPS,工作原理,2.1,在线,UPS,的工作原理,2.2,互动式,UPS,工作原理,市电,双向,变换器,电池组,负载,市电正常,/,整流,停电,/,逆变,264-276V,150-175V,150-264V,功率等级,0.7-20KVA,左右,264-276V,2.3,后备式,UPS,工作原理,充电器,逆变器,市电,负载,电池组,功率等级,0.25-2KVA,左右,UPS,关键技术,双变换技术,数字控制技术,冗余技术,电池管理技术,静态开关,UPS,双变换技术,AC,DC,整流,DC,AC,逆变,传统三相,SCR,整流,UPS,12,脉冲整流器,移相变压器,负载,电池和逆变器,两个6脉冲,整流桥,30,三相全桥,IGBT,整流,UPS,数字控制技术,数字信号处理器（,DSP,）,控制技术,单片机控制技术,产生各驱动信号、控制整流器、逆变器、,切换逻辑等,冗余技术,主从串机热备份,并机冗余供电,双母线供电,主从串联热备份,用于中小功率，易于安装调试，没有扩容能力，从机电池寿命缩短。,市电,负载,UPS1,UPS2,主机,从机,主机旁路,从机输出,3.2,并机冗余供电,用于大功率，多台,UPS,平均分摊负载，可靠性高，控制电路复杂。,市电,负载,UPS1,并机逻辑控制,UPS2,3.3,双母线供电,电池,UPS1,AC PPC,STS,电池,UPS,AC PPC,双电源,负载,单电源,负载,LBS,UPS2,母线,1,母线,2,电池管理技术,电池均浮充管理,电池充放电管理,电池均浮充管理,1,、均充限流：,0.1C,2,、浮充转均充：,0.05C,均充转浮充：,0.01C,电池充放电管理,T1,为恒压均充阶段，,T2,为浮充阶段，,T3,为电池逆变供电阶段，,T4,为限流均充阶段,静态开关,三、,UPS,电源维护,UPS,的合理配置及安装,蓄电池特性与容量选择,UPS,的维护注意事项,3.1 UPS,的合理配置及安装,UPS,电源电源系统设计,UPS,设备功率的计算,UPS,设备安装要点,UPS,电源系统设计,根据用户设备性质类型,根据投入的建设资金,根据,UPS,设备的性能,UPS,设备功率的计算,1,、统计负载总功率,计算机、服务器等设备由于内置开关电源，属于整流（电容）性负载，一般功率因数：,0.8,。,UPS,设备的功率因数：,0.70.8,2,、考虑功率裕量,使,UPS,负载在,80%,左右即可,举例（,1,）,机房中有服务器,6,台，终端,40,台，其他路由器若干。服务器功率,1KW/,台，终端,300W/,台，路由器总功率,500W,，,所需,UPS,容量：,负载总功率（,1000W6,300W40,500W,）,功率因数,0.8,功率裕量,80,29KVA,兼顾将来需要,选择,40KVA UPS,，,为避免单相电流过大，应选用三进三出型,UPS,合理配置隔离变压器,1,、每只隔离变压器成本占,UPS,成本约,8-10%,2,、大功率,UPS,必须配置输出隔离变压器,20KVA,以上,UPS,无隔离变压器存在危险：近,500V,的电池组直流高压在故障时可能严重损坏用户设备。,输出配置隔离变压器，可以保证只通交流电，不通直流电。因此，万一,UPS,电子器件发生故障，近,500V,的电池直流高压由于输出配置隔离变压器也就绝对不会损坏通信设备。,3,、,UPS,输出隔离变压器可避免,UPS,内部零线电流产生的零地电压,有效降低零地电压。,4,、,输入隔离变压器、旁路隔离变压器通常不需要配置,兼顾将来扩容,1,、事先预留输入、输出配电的容量和开关,2,、,UPS,必须能够多机并联,例如，用户正常的最大负载为,52KVA,，,已经采用,1+1,冗余并联配置,2,台,60KVA UPS,。,如果用电负荷将来增加到,100KVA,，,则只需要另增加,1,台,60KVA UPS,就能提高到满足,120KVA,负载需求。,3,、优选不需并机柜不需旁路柜的直接并机系统,有的,UPS,不得不额外配置并机柜和旁路柜，既浪费客户机房空间，又增加并机系统成本，而且将来扩容时，旧的并机柜和旁路柜通常不得不废弃重做。,电源设备的安装,考虑地面承重,考虑通风散热,考虑电池线路的布放,考虑维护方便,3.2,蓄电池特性与容量选择,蓄电池出现的故障高于,UPS,设备,蓄电池的使用寿命与品牌有关,蓄电池的使用寿命与配置有关,蓄电池的使用寿命与维护有关,蓄电池的使用寿命与环境有关,蓄电池曲线,故障出现的几率,根据美国,IDC,的统计资料,:,在,UPS,输出供电系统的故障中,各种故障出现的几率,:,79%,来源于,UPS,输出与负载之间的供电线路上的故障（保险“烧毁”，断路器“跳闸”，负载“短路”，由施工,/,老鼠咬所造成的“开路”,故障,等）,11%,来源于,UPS,和电池组,其它故障占,10%,电池工作原理,化学能,电能,电池结构,放电特性,UPS,电池与通信用电池比较,通信用,UPS,用,设计取向,长时间、小电流、深放电,短时间、大电流放电、浅放电,设计寿命,10,年以上,3,5,年,铅膏配方,长寿命配方，循环寿命长,大功率配方，循环寿命短,隔板,长寿命隔板，较厚,大孔径隔板，较薄，小电流深放电易造成枝晶短路，寿命终止。,过放电恢复能力,板栅合金高锡含量，良好,一般,密封方式,高可靠密封,一般,容量,10,小时率,20,小时率,电池容量配置,（,1,）、计算电池放电电流,UPS,容量,VAUPS,输出功率因数,放电电流,=,电池组电压,V,电池逆变效率,（,2,）根据放电时间要求查表确认容量系数（单位：小时）,（,3,）电池容量,Q=,放电电流,I,容量系数,C,举例（,2,）,现有,6kVA UPS,，,100%,载，延时,4,小时，配多大电池？,6000VA0.7 100%,放电电流,=20.59A,12V 200.85,查表：,4,小时对应系数时间,5.06,小时,电池容量,Q=20.595.06=104.18AH,，,故选,100AH,电池。,UPS,电池的计算与选择,当后备时间,小于,1,小时,时,采用,恒功率模式,计算结果较为准确,(,W/cell=(PL,2)/(Ve,),PL,/,(N,6,),C-,蓄电池容量，,Ah,PL-,负载功率，,W,Ve,蓄电池组额定电压，,V,T,-,备用时间，,h,（,小时）,-UPS,电池逆变效率,N,12v,电池节数。取决于不同,UPS,系列的电池电压等级。,6,每个,12V,电池内部有,6,个,2V,单格。,-,然后通过查表获得最佳电池型号以及并联组数,!,UPS,维护内容,1,、备板、备件要求,UPS,的整流,PFC,板，逆变板、控制板、功率模块，维护开关，易损件（防雷器，风扇等）,2,、维护形式,主要有日常维护、定期例行维护、应急维护,3,、维护主要内容,易损件日常维护,进行安全维护、功能,/,性能维护,故障时应急维护,日常维护,1.UPS,状态检查,检查,UPS,面板指示灯和蜂鸣器，看是否有告警，确认,UPS,工作在市电逆变状态；检查,UPS,当前和历史告警。,2.,主要易损件检查,检查风扇运转情况，风扇风速和风向，尤其是高温处。,3.,环境检查,1,）空调运行是否正常，超过,40,度应立即解决。,2,）机房是否潮湿，超过,90%,应及时排除。,3,）检查交流供电是否有超压超频迹象。,周检维护,1.,测量并记录输入电压、电流；,2.,测量并记录充电电压、电流；,3,测量并记录,UPS,输出电压、各相电流，并同以前值进行比较，看是否有超载等情况。,动环监控截屏,年检,1,）关断,UPS,，将负载转到维修旁路供电；,2,）断开,UPS,的市电输入和电池开关；,3,）确认,UPS,整流器输入端、电池连接端、输出端和旁路输入端没有电压；,4,）打开,UPS,门盖和保护板；,5,）检查,UPS,功率器件和辅助件；特别注意以下部件：电容,漏液、变形；电缆和连接头,老化、过温痕迹、连接是否牢固；印刷电路板等清洁。,6,）检查电池后备时间。,UPS,设备的基本操作,1,、爱克赛,9305,的操作,2,、爱克赛,9315,的操作,3,、,Best 4000,的操作,4,、,SICON,系列的操作,5,、爱克赛,9355,的操作,爱克赛,9305,的操作,设备开关,菜单操作,UPS status,Meters,Battery status,Alarm log,UPS parameters,UPS identification,Reset button,Date/time set,Display data,爱克赛,9315,的操作,菜单操作,Meters,Events,Statistics,Graphics,Setup,Best 4000,的操作,Best 4000,的操作,菜单操作,VOLTAGES,CURRENTS,FREQUENCY,ALARMS,SYSTEM START-UP,MODULE START-UP,SYSTEM SHUTDOWN,MODULE SHUTDOWN,TEST,SICON,系列的操作,爱克赛,9355,的操作,菜单操作,UPS STATUS,EVENT LOG,MEASUEMENTS,CONTROL,SETTINGS,IDENTIFICATION,TURN SYSTEMON ON,TURN UPS OFF,TUEN SYSTEM OFF,蓄电池的容量测试,并机冗余系统的测试,单机系统的测试,小型,UPS,的测试,配置两组以上蓄电池的测试,并机冗余系统的测试,采用设备的电池测试功能,断开其中一台,UPS,的输入开关,断开其中一台,UPS,的整流器开关,单机系统的测试,用,12V,放电电阻逐节检查电池，确保无坏电池。,断开,UPS,的输入开关,断开,UPS,的整流器开关,采用在线蓄电池容量放电仪。,采用设备的电池测试功能,小型,UPS,的测试,配置两组以上蓄电池的测试,用直流钳型表测量每组蓄电池电流,选择放电电流较小的一组进行容量测试,对其他组蓄电池进行评估和测试,维护中的注意事项,旁路与旁路维修开关的操作,蓄电池的更换要点,维护工作中防止触电,旁路与旁路维修开关的操作,非维护需要不要进行此操作,要满足旁路操作的技术要求,要作好必要的数据备份,蓄电池的更换要点,采用同一品牌同一型号,蓄电池出厂批号接近,在市电可靠时进行,在无充放电流的情况下进行,维护工作中防止触电,UPS,蓄电池组的电压比较高,电池组安装密集维护空间小,完毕！,谢谢,