开关电源、UPS和蓄电池竞赛试题(答案).doc

浙江移动2005电源维护技能竞赛
开关电源、UPS和蓄电池竞赛试题

分公司 姓名 得分

一、 填空题（20分）

1、 直流配电柜采用的各熔断丝具有_过流_和__短路____双重保护功能。
2、 无工频变压器开关电源中交流输入和直流输出之间的隔离是通过__高频电源变压器____ 和__驱动变压器__ 实现的。
3、 有源功率因素较正包括___峰值电流_________控制方式和___平均电流________控制方式。
4、 开关电源中的软开关技术包括__零电压开通 __和__零电流关断_____两种电路技术。
5、 电池温度补偿值的设置依据是当系统工作在_浮充__状态时﹐电池温度偏离 设定的工作环境温度值 时﹐对电池 浮充电电压值 所做的微小调整。简单来说﹐当电池温度上升 1 ℃时﹐ 充电电压（如何调整） 降低 ﹔当电池温度下降时1 ℃时﹐充电电压（如何调整） 升高 。
6、 在蓄电池后期维护中，应根据实际情况怎样调整浮充电压： 升高浮充电压； 原因是：电池内阻增加。
7、 蓄电池安全阀的作用是：调节电池内外压力；过滤酸雾 。
8、 通常，设置阀控式蓄电池退出均充的条件是： 充电电流小于5～10MA/AH 。
9、 两台UPS要实现并机输出需满足 频率相同 、 电压相同 、 相位同步 三个基本要求。
10、 UPS电池的选用应充分考虑电池的 大电流 放电能力。
二、简答题（20分）
1、 简要分析UPS系统零地电位差的产生机理及其解决方案。
产生机理：
1） 配电本身存在一定N-G电压；
2） 电网所带负载设备、包括UPS产生的高频能量，会在N线上产生纹波电流，形成N-G电压；
3） 负载3相不平衡，会在N线上产生大电流，形成N-G压差；
解决之道：
1） 接地良好；
2） N线足够粗；
3） 平衡分配负载；
4） 选用工频机；
5） 选配隔离变压器，进行UPS输出N线的2次接地
2、 某机房有60KVA 7200 系列UPS 两台作1＋1并联运行。某日，电网电压波动，两台UPS都出现不同步信号，数秒钟后正常。但是，该UPS系统所带计算机等设备都开始重启。试简要分析可能导致该故障的原因。
可能原因：
1） 电池不好
电网波动，UPS转电池工作，电池有问题，放不出电来，无法逆变，转旁路，但电网异常，旁路不可用，输出中断；
2） 电网干扰传到负载
电网干扰，通过N线干扰负载，导致负载重起，同时UPS也出现不同步告警；
逆变跟种，电压；且旁路
3） 负载冲击
负载冲击，导致逆变器过流转旁路，而旁路应电网波动超限不可用，输出中断；
4） 设备控制电路有问题
设备控制电路有问题，电网波动，整流器不工作转电池，控制电路问题，电池无法逆变，转旁路，旁路电网波动不可用，输出中断。
3、 简要说明，开关电源系统中什么是电池的智能化管理。
答:即自动控制充电过程，完成均浮充转换、自动限流、温度补偿、定时均充等；监测电池放电过程,电池电压过低时发出告警或控制直流配电断开电池,自动保护电池。

4、 简要说明阀控式蓄电池的阴极复合原理（氧复合原理）在电池内部的反应过程和热失控原理；
答：阴极复合原理（氧复合原理）：正极表面产生的氧气通过玻纤隔膜到达负极表面，和负极表面金属铅反应生成一氧化铅，紧接着和硫酸反应生成硫酸铅和水。
热失控原理：
三、分析题（60分）
1、 试分析目前蓄电池行业，各厂家为确保电池容量和使用性能，普遍采用怎样的设计和生产工艺？会对电池性能产生怎样的影响？在蓄电池行业标准中，对应有怎样的限制标准？
答案：增加极板厚度；提高电液比重、增加电液充灌量；
使电池的极板寿命增加、从而使浮充寿命增加，单体电池的初始容量增加；
单位容量的电池重量指标；开路、合路单体电池电压一致性；
2、 （1）试分析阀控式蓄电池和胶体蓄电池在结构、工艺和性能方面各自不同的设计特点；（2）针对这些特点，分析两种电池的充放电特性和适用场合；（3）从电池的生产、设计特点和运行维护两方面，试分析导致目前现网阀控密封蓄电池早期容量损失的主要原因是什么？如何解决？
答案：（1）胶体电池：管式正极板，凝胶状富液式设计；深放电恢复能力强；
浮充电压低，无需均充，浮充使用寿命长；失水少，电解液不分层，无热失控；长时率放电能力优异。阀控电池：采用玻纤隔板，预压缩，紧装配，贫电液结构设计。（2）胶体：小电流放电特性好，深放电特性好，深放电回充接受能力强，浮充寿命强；阀控电池：大电流充放电特性好。
（3）厚极板设计，导致电池运行过程中极板反应不均匀；单体一致性变差；频繁的充放电运行，导致电池极板钝化加剧；小电流深放和回充时间不足，导致电池累计欠充，正极膨胀而软化负极板硫酸化。

3、 某机房近期直流负载功率需求36KW，远期直流负载功率需求80KW。请根据我公司运行维护规范和相关设计要求，设计该直流供电系统近期和远期的设备配置；包括直流配电设备、开关电源设备、蓄电池组、电池电缆线径、开关电源系统的交流电缆选择。已知采用蓄电池单组容量1000AH，该开关电源单整流模块容量为100A。

4、 对于负载功率为200KVA的UPS系统，请从技术角度分析1＋1并机方案和2＋1并机方案的优劣？
对于200kVA负载，配置方案：
1＋1： 300kVA＋300kVA
2＋1： 160kVA＋160kVA＋160kVA
优劣：
1）1＋1 UPS设备成本稍高，但电池配置与后备时间相关，同时考虑配电、空开、电缆等，整体成本相近；
2）1＋1可靠性高，冗余充分；
3）2＋1系统复杂、工程、调机、维护都不方便，同时也降低了系统的可靠性；
4）1＋1系统后期扩容方便，2＋1系统后期扩容不便，同时系统可靠性会大大降低；
建议：1＋1
5、 某机房有下列负载需由不间断电源供电：
l 应急照明等纯阻性负载10KVA;
l 计算机及网络数据设备等容性负载60KVA，功率因数0.7
l 打印设备等感性负载5KVA，功率因数0.8
请根据我公司的运行维护和设计规范要求，为该机房设计一套容量配置合理的UPS供电系统。包括UPS单机设备容量、数量、运行方式，UPS输入配电开关容量、输入电缆选择、电池组配置，以及该系统所需要的油机保证功率。
1）负载容量折算：
感性负载5kVA，功率因数0.8
阻性负载10kVA
感性负载5KVA，功率因数0.8
如下矢量图合成，或用余弦定理计算可以得出总负载是：
容性负载67.5KVA 功率因数0.83

2）UPS是输出0.8滞后，带容性负载要降额，根据降额约0.64，同时考虑UPS带载80%，留20％余量，算出UPS容量约为：
67.5KVA/0.64/0.8＝132KVA，所以建议选配160KVA UPS
3）考虑冗余，建议配1＋1 并机系统
4）输入输出空开根据最大输入电流计算198V（10％低电压）：
160KVA/3/198V＝269A，同时考虑电池充电25％能量，所以选配400A空开
5）电缆根据1mm2走3～5A电流估，选用120mm2电缆即可；
6）电池根据后备时间配。
7）油机选用为UPS的1.5~2倍，250KW油机即可

UPS输出功率因数为0.8，逆变效率取0.95，电池电压为384V，电池放电数据见附表。
NP38-12 Constant Watt/12V
Volts/Cell
5min
10min
15min
20min
30min
40min
50min
60min
1.7
1022
785
602
511
414
335
284
250
NP65-12 Constant Watt/12V
Volts/Cell
5min
10min
15min
20min
30min
40min
50min
60min
1.7
1748
1343
1029
874
708
574
486
427
NP100-12 Constant Watt/12V
Volts/Cell
5min
10min
15min
20min
30min
40min
60min
120min
1.7
2934
2106
1668
1404
1092
882
672
420

6、 结合机房运维实践，试说明现网机房交流供电系统中，主要的谐波成分有那些，并分析其产生的源头设备和产生的技术原因。