UPS和EPS装置培训材料

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播出工艺设备应急供电要求
我们播出数字化系统要求，主备电源的自动互投的过程中必须“保零秒”。

目前水平的供电设备互投时出现瞬间闪络停电。

另外在外线全部停电时，启动发电机需要时间。

这对一般照明负荷影响不大，但是对播出微机网络、服务器、编码器等设备，影响就很大，所以对于工艺机房内不允许瞬间闪络断电的负荷供电，为防止丢失数据、死机，必须配置在线式应急电源（UPS），由于此设备过流保
护极其灵敏，严禁其他非播出工艺负荷接入UPS电源系统。

在招标采购时必须注意的事项：
1、厂方必须提供产品的工信部泰尔实验室出具的泰尔认证证书、泰尔实验报告、中国质量认证中心（CQC）颁布的中国节能产品认证证书。

UPS电源主机要求满足国家通信用不间断电源-UPS标准(YD/T 1095 - 2000)中规定的一类产品标准。

严禁OEM（OEM就是代工贴牌产品，生产厂使用别人的授权生产）。

UPS主机应采用双转换（AC--DC--AC）在线式的不间断电源设备，应采用IGBT
整流器和IGBT逆变器。

逆变器IGBT开关频率应不低于20Khz，以降低对供电、用电系统的谐波污染。

真正实现绿色节能环保。

电池供电部分不仅必须具备充电、放电保护和电池状况检测功能，最好具备市电供电情况下在线电池自动放
电功能，这样不仅能防止长期充电造成电池钝化，寿命缩短，还大大减轻运行
维护时电池人工放电检测工作。

选择UPS容量时，必须留有充分裕量，特别是
高原地区，要考虑海拔每升高1000米，设备就要降容3---5%。

内部散热风扇应考虑最好有冗余配置，同时具备风扇故障报警功能。

电池必须为正品，确保寿
命不低于8年。

在线式自动不间断逆变应急电源（UPS）装置的基本原理：
最基本的UPS 系统构成见原理方框图。

设备输入电源可以使用一路，也可以使用两路（其原因为防止逆变路因逆变器故障造成跳闸后，可以使用旁路电源继续送电）。

设备内部由可控整流部分、逆变器部分、逆变交流静态开关、旁路交流静态开关、可充电免维护铅酸电池、电池组开关、主机输入输出开关，逆变器故障旁路开关、应急及检修旁路开关等组成。

其中电子部分统一受主机微电脑逻辑控制器（较好的机型为双32位DSP数字控制）主板控制。

配套设备为蓄电池组、电池组直流空气开关、远程微机监测设备。

可控整流部分：比较落后的UPS多为为三相可控硅整流装置。

UPS对输入电压、频率的变化范围，以及三相相序有着严格要求。

输入电压、频率偏高或偏低会报警，输入相序错误整流器将停止工作，因此进线电源或发电机组接入时必须保证相序正确（发电机组接入应至少保证顺相序）。

旁路电源的接入相序相位，也应与逆变输入电源相同。

每相整流元件为两个时，称为六脉冲整流，每相整流元件为四个时，称为十二脉冲整流。

十二脉冲整流性能好于六脉冲整流，但是价钱较高。

由于流过可控整流器的电流波形为非正弦波，其谐波成分将对来电电源产生严重污染，所以进线端一般要加隔离滤波装置，部分减轻对电源的污染，其功率因数多为0.8，对发电机和变压器容量要求多为1:1.5。

因此近几年，不少先进的UPS设备已经采用可控IGBT （具有CMOS场效应管特性的双极型大功率开关管）开关电源进行整流，电流波形接近正弦波，大大减轻电源污染，功率因数可以高达0.95，对发电机和变压器容量要求，可以达到1:1.1---1:1.2。

整流后分两路输出，一路通过智
能化充电控制电路向蓄电池充电，另一路供给逆变器。

三相逆变器部分：平时外线供电时，将整流后的直流逆变成50赫兹三相交流电输出，在外电停电时，依靠蓄电池提供直流电源逆变成交流，来保证输出端不间断供电。

这两种情况下，逆变器均具有自动稳压、稳频输出的功能。

此逆变输出电源与市电来电电源不能保证同频同相，所以在逆变输出时，决不能合上手动旁路开关。

如果逆变器出现过载或故障，UPS内部控制器可在几个毫秒内自动切换到静态旁路输出。

不同厂家的设备，正常状态下切换方式有两种（有硬切换，同步切换）。

由于是三相交流电，所以设备内有三个逆变器。

每相逆变器设两个IGBT（具有CMOS场效应管特性的双极型大功率开关管）。

在主机微电脑控制电路输出的高频触发脉冲驱动下，输出一连串个幅度不同的方波，这些方波的幅度延时间轴按照正弦曲线连续变化，积分成正弦包络输出。

触发IGBT开关的频率越低，方波越宽，包络线上锯齿台阶毛刺越明显，包络曲线的平滑连续性越差，输出的直流成分和奇次谐波成分越多。

触发IGBT开关的频率越高，方波越窄，包络线上锯齿台阶毛刺越不明显，包络曲线越接近平滑的标准正弦波形，输出的直流成分和奇次谐波成分越少。

使用高频触发，就要求使用高频IGBT。

整机输出波形特性要比低频调制的高出很多，在技术上更难，成本也会高出不少。

目前只有少数UPS厂家IGBT
开关触发频率达到20--23千赫及以上（称为高频机）。

高频机不用加输出隔离变
压器，输出波形就较好。

多数低端UPS产品IGBT开关触发频率只有5—9千赫（称为工频机、或低频机）。

低频机厂家都极力回避IGBT开关频率问题，不愿意提供输出电压波形的照片。

为了弥补输出波形，只好依靠在逆变输出部分加滤波装置和隔离变压器，在一定程度上解决输出的直流成分和奇次谐波成分比较严重的问题。

高频机和工频机在技术性能上不具备可比性，同时参加投标犹如捷达和奥迪比拼，价格肯定有差别。

对UPS这样的播出关键保障设备，应该比性能而不是价格。

因此提请使用单位注意提前详细调研不同厂家设备的技术参数。

对现有的设备用示波器检查一下UPS设备的输出电压波形，是否为平滑的正弦波，是否出现尖峰毛刺。

避免由于输出电压波形严重不良，造成播出工艺设备的损坏。

（特别小心一些性能比较差的UPS输出的是梯形波，例如某单位节传中心故障）。

用示波器检查一下UPS的输入电流波形，是否接近正弦波，是否出现尖峰毛刺。

避免由于输入电流波形严重不良，污染电源，输入功率因数低，对电源容量要求较大。

特别注意，验收规范要求，在UPS出线端N（零线）端子必须与变压器N/PE 点通过铜线相连，做重复接地。

确保UPS输出后仍为三相五线制，N不会悬浮。

由于受IGBT大功率开关管元件自身最大电流的限制，目前单机UPS 最大输出功率多在200KV A以下，如需要更大功率输出，只能靠单台UPS内多个IGBT 并联，或多个逆变模块并联功率合成的方式。

如采用双机并联冗余模式，一台故障停机时，另一台必须能承担全部负荷，所以不要理解成是增容。

要注意单台逆变器故障时，并联的两台会同步动作为静态旁路输出，没有逆变输出，如教育电视台停播事故。

因此要求UPS内部具备电子保护功能，一旦内部故障不能造成主机外部的前级开关跳闸。

同时设备还应具备软启动功能，不能因启动电流过大，造成前级开关跳闸一般每路电源均配置相应UPS，众多不同机房的供电尽量不要接入同一台UPS。

考虑长时间连续工作的安全性，如果高海拔地区还要降容使用。

因此负荷（KW）多控制在UPS容量（KV A）的60%以下。

UPS工作方式，逆变交流静态开关、旁路交流静态开关以及几个手动开关的功能，以及操作注意事项：
在线式UPS一般有（4）种工作方式：（市电逆变）、（电池逆变）、(电子静态旁路) 、(维修旁路)。

UPS设备的正常送电，应先保证断开手动应急及检修旁路开关S3，并机械锁定。

然后合来电电源侧开关S1、逆变器故障旁路开关S4及电池组开关S5。

当逆变器正常工作时，可选择控制逆变交流静态开关导通，或旁路静态开关导通，向负荷送电。

如果确认采用逆变输出，在检查输出电压、周率正常后，再合上出线开关S2。

UPS设备逆变器故障或过流保护，设备将自动的停止逆变器工作，自动切断逆变交流静态开关，以极快的速度转换到旁路交流静态开关回路供电。

此时可以解锁并手动合上应急及检修旁路开关S3，再切断S1、S2、S4、S5开关，退出UPS运行，进行检修。

整个过程播出负荷不停电。

在逆变器无故障情况下，如果需要进行计划性检修保养，可以通过主机操作面板的操作，人为的切断逆变交流静态开关，转换到旁路交流静态开关回路供电，切换速度极快，不会造成负荷停电。

此时可以安全的手动合上应急及检修旁路开关S3，再切断S1、S2、S4、S5开关，退出UPS运行，进行检修。

整个过程播出负荷不停电。

切记：1、不得在设备逆变状态时合S3。

2、电源输入和旁路电源输入的相序必须正确。

3、输出端N应重复接地。

综上所述，可以看到该设备使用的特殊性，要求电气人员必须熟练掌握本设备的原理、操作、故障应急处理。

●蓄电池组：
由于蓄电池组是停电后逆变器的唯一能源，所以电池的质量、工作环境和检测保养至关重要。

电池组容量配置，应根据设备功率和应急延时要求，一般可以选择应急供电15---30分钟（根据不同品牌UPS的输入直流电压，选择串联电池的个数组成一组，通过并联组数提高电池放电容量来增加延时）。

在市电停电后逆变时间段内，可以从容的进行发电机组投入前的倒闸操作，以及启动后备发电机组等工作。

电池市场上各类品牌繁多，但是假冒伪劣的太多，使用中经常发现停电后逆变时，电池迅速放电失效的问题。

故经济条件允许的单位，一般选用原装进口德国阳光胶体免维护型电池，其寿命分别为5、8、10年等。

招标订货时注意：
2、蓄电池应首选国内外知名品牌原厂产品，诸如大力神、汤浅、德国阳光等原厂生产的高效节能免维护电池，电池允许工作温度允许5---40度，电池额定寿命不小于10年（25℃条件下），在10-12倍放电时间可充电到额定容量的95%，例如允许放电0.5小时的电池，应在5小时内充电到额定容量的90%，电池应分组安装在配套电池架内。

3、蓄电池生产厂家及生产的产品应具有以下证书和证明：生产许可证书、泰尔认证证书、质保承诺书。

4、蓄电池必须为原厂生产，提供的蓄电池不得是其他厂商代工贴标（OEM）的产品。

蓄电池组保护要求：UPS主机在检测到电池放电电压过低时，应能够及时将直流保护开关断开，防止电池组深度放电。

运行中注意蓄电池室的通风问题、温度限制问题。

对UPS室、电池室温度一般要求恒定在20--25度，特别要防止设备损坏，电池冻坏或过热提前报废。

●UPS的维护保养：
作为应急电源的UPS 设备的保养尤为重要，必须定期对设备内部进行清扫，
清除强迫风冷电机带进机内的尘土飞絮，检查元件情况、机内外线路连接情况，调测各项指标。

发现可疑问题应提前及时调整或更换元件。

例如某品牌UPS内部直流电容一般使用寿命只有五年，到时必须提前更换。

如果你订购的UPS不具备市电供电情况下在线电池自动放电功能，应定期（一般为半年）进行放电并检测放电曲线，如发现性能下降、漏液、变形等现象必须及时更换。

这些检查维护必须由设备厂家维修人员进行。

因此要在原始订购时，就要选用有售后技术服务力量和有充足备品备件的厂家，并签订委托维护保养合同。

要求厂家在合同规定时间（一般半年）来进行维护保养，同时必须承诺在设备故障时，在规定的时间内到达现场，尽快修复。

应急电源EPS介绍：
EPS是根据消防规范要求，从UPS设备演变而来的应急供电设备。

主要负荷为消防应急照明、消防监测设备、消防联动装置、消防泵等。

一般要求电池容量满足应急90分钟。

设备容量从几十KV A---几百KV A。

广电系统用它来实现市电停电后，机房的应急照明。

从它的负荷可以看出，主要是照明、动力设备，对输出波形要求不高。

因此就是个低档的低频UPS。

它有两种运行方式：
A、旁路式：正常市电供电时，逆变器不工作，电源从旁路供电。

一旦市电停电，自动转入逆变状态供电。

市电恢复时，恢复为旁路供电。

切换时间多为几个毫秒。

B、在线式：无论市电是否正常，均采用逆变方式输出。

逆变故障转为旁路输出。

以上两种状况，可根据需方要求选择。

但是必须要求厂家加上手动检修旁路开关，一旦EPS设备故障，可以停机后断开S1、2、4、5，再合上S3，在保证供电的情况下，对设备进行检修。

操作要求同UPS，千万注意在逆变情况下，不能合上手动检修旁路开关S3。