电气培训-UPS系统概述、组成、原理、运行规定

• 后备式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电， 当市电超出其工作范围或停电时，通过转换开关转 为电池逆变供电。其特点是：结构简单，体积小， 成本低，但输入电压范围窄，输出电压稳定精度差， 有切换时间，且输出波形一般为方波。
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UPS概述-负荷
• UPS系统主要供给以下设备用电： • 发电机组的计算机电源。 • 部分热工自动控制系统、重要机炉电保护、
数据采集系统的电源。 • 电气、热工各种仪表变送器、远动变送器、
计算机变送器的工作电源。 • 通信、火灾报警。 • 重要电磁阀等设备的电源。
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电气培训教材
UPS系统
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UPS概述
• 随着大容量、高参数机组的发展，电厂自动 化水平的不断提高，各种自动控制设备成为 机组安全运行必不可少的保证。同时对这些 自动化设备的供电电源的电能质量和不间断 供电提出了更高的要求。交流不停电电源装 置就是为了满足这个要求而设置的。
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UPS概述-负荷
• 一期UPS装置所带负荷：
• #1机：1CAB097(热工交流电源柜)、 1CAB095（DCS电源柜）、1CAB096 （DCS电源柜）、网控模拟屏、励磁调节器、 网控1号操作元件。
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UPS概述-分类
• 按输出容量分类 • 按输出容量，可分为微型UPS（输出功率小
于或等于1kVA）、小型UPS（输出功率大于 1kVA而小于5kVA）、中型UPS（输出功率 大于5kVA而小于或等于30kVA）以及大型 UPS（输出功率大于30kVA而小于或等于 100kVA）。
• 不停电电源又称输出无瞬变的不间断电源， 简称UPS系统。一般为单相或三相正弦波输 出。为负荷提供与系统隔离防止干扰的、可 靠的不停电交流电源。
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UPS概述-配置
• (1)静态旁路开关
• 静态旁路开关为无触点开关，由可控硅晶闸管开 关器件构成。所谓电子式静态转换开关，是将一 对反向并联的快速晶闸管连接起来，作为UPS在 执行由市电旁路供电切换操作时的元件。转换时 无间断，但损耗较大。
• (2)动态旁路开关
• 动态旁路开关为有触点开关，由接触器和断路器 构成，靠机械动作完成转换，动态开关转换过程 会有几十毫秒的供电中断，损耗较小，故不能应 用于重要的负载场合，现代的UPS己很少采用。
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二期UPS装置概述
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二期UPS装置概述-运行模式
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UPS概述-分类
• 按后备时间分类 • （1）标准机：配备有内置蓄电池组的UPS称
为标准机。一般配置蓄电池容量较小，用于 短时间供电（如5-15分钟），使用户及时保 存数据和系统正常关机。由于受体积和重量 的限制，标准机仅局限于中、小功率的UPS。 • （2）长效机：需外接蓄电池组的UPS称为长 效机，长效机的容量从几百伏安到几十千伏 安可供选择。在实际应用中长效机有着很大 的机动性，用户可以根据自己所需后备时间 的长短来确定采用何种容量的蓄电池。
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二期UPS装置概述-组成
• UPS装置由整流器输入隔离变压器、整流器、 逆变器（起动特性：可在额定负载下可靠起动； 同步跟踪：能自动跟踪旁路系统相位、频率和 电压）、输出隔离变压器、静态旁路开关（具 有双向切换，自动或手动切换功能。当逆变器 输入电压高于或低于极限工作值或输出失压时， 能自动无间断进行切换至旁路系统。逆变器输 出恢复正常后，经同步检测延时5～10秒自动 切换至逆变器供电。静态切换开关转换时间不 大于2ms）、手动检修旁路开关、直流回路逆 止二极管、旁路隔离变压器、旁路调压器、控 制仪表和馈线屏等组成。
• #2机：2CAB097(热工交流电源柜)、 2CAB095（DCS电源柜）、2CAB096 （DCS电源柜）、值长台微机电源、励磁调 节器、网控2号操作元件、电量传输屏电源 （继电小间）。
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UPS概述-分类
• 按输出波形分类 • 按输出波形，可分为输出波形为正弦波的
UPS和输出波形为方波的UPS。输出波形为 方波的UPS不适合带感性负载，因为感性负 载会使方波产生瞬态尖波，从而给UPS和负 载设备造成破坏。大多数后备式UPS的输出 波形为方波。
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UPS概述-负荷
• 二期UPS装置所带负荷：
• DCS总电源、热工仪表及控 制总电源、发变组变送器电 源、发变组电度表电源、远 动监测屏、脉冲吹灰控制柜、 励磁调节器电源、蒸汽吹灰 电源、转子绕组匝间短路在 线监测、全厂门禁系统、消 防控制系统、PMU和TSR电 源、励磁直流出线柜变送器 电源等。
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UPS概述-分类
• 按输入/输出方式分类 • 根据输入/输出方式，可分为单相输入/单相
输出UPS、三相输入/单相输出UPS和三相输 入/三相输出UPS。 • 小功率UPS都采用单相输入/单相输出方式， 而中、大功率UPS多采用三相输入/单相输出 和三相输入/三相输出方式，对于用户来说， 采用三相供电时市电配电和负载配电比较容 易，每一相都承载一部分负载电流。
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UPS概述-分类
• 在线式UPS在市电正常时，由市电进行整流提供 直流电压给逆变器工作，由逆变器向负载提供交 流电，在市电异常时，逆变器由电池提供能量， 逆变器始终处于工作状态，保证无间断输出。其 特点是，有极宽的输入电压范围，无切换时间且 输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高 的场合，但是成本较高。目前，功率大于3KVA的 UPS几乎都是在线式UPS。
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UPS概述-功能
• UPS装置具有下列功能： • 给在正常和事故运行期间的重要负载提供稳
定的正弦电压和频率。 • 使重要负载与电厂辅助系统产生的瞬变干扰
隔离。 • 在正常和事故运行下交流电源故障时对重要
• (1)可控硅整流器：输出容量大，可靠性高，工 作频率低，滤波器体积大，噪声大，适用于输入 电压低、功率大的UPS。
• (2)二极管与绝缘栅双极晶体管(IGBT)组合型整 流器：工作频率高，具有功率因数校正功能，滤 波器体积小，嗓声低，可靠性高，适用于中小功 率UPS。
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• 工作原理：是将输入的380V三相交流电通过 整流器整流，经过滤波转换为220V直流，与 直流电源连接，再经过逆变器转换为220V交 流电源输出。当输入电源故障时，将由直流 电源经逆变器供电；当逆变器故障时自动切 换为旁路运行，以实现不间断供电。
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UPS概述-配置
• 由于UPS功能的不同，其主电路结构和工作原理 区别很大，但一般都包括以下组成部分。
• 1.整流充电器
• 整流充电器可以把市电或柴油机输出的交流电能 变为直流电能，为逆变器和蓄电池提供能量，其 性能的优劣直接影响UPS的输入指标。
型逆变器工作频率高，滤波器体积小，噪声 低，可靠性高。
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UPS概述-配置
• 3.旁路开关
• 旁路开关是为提高UPS系统工作的可靠性而设置 的，能承受负载的瞬时过载或短路电流。因UPS 的逆变器采用电子器件，如IGBT管的过载能力 仅为125%，当UPS供电系统出现过载或短路故 障时，UPS将自动切换到旁路，以保护UPS的逆 变器不会因过载而损坏。UPS供电系统转入旁路 供电后，是由市电直接供给负载的，因市电的系 统容量大可提供足够的时间使过载或短路回路的 断路器跳闸，待系统切除过载或短路回路后，旁 路开关将自动转换回来，由UPS继续向其他负载 供电。旁路开关可分为以下几种。
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二期UPS装置概述
• 二期交流不间断电源系统（UPS装置）采用 由深圳威克赛自动化工程发展有限公司提供 的PEW1060-220/220EN-R型产品。每台机 设置2套，每套容量为60KVA。
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UPS概述-分类
• 在线互动式UPS在市电正常时直接由市电向 负载供电，当市电偏低或偏高时，通过UPS 内部稳压线路稳压后输出，当市电异常或停 电时，通过转换开关转为电池逆变供电。其 特点是：有较宽的输入电压范围，噪音低， 体积小等特点，但同样存在切换时间。
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UPS概述-配置
• 2. 逆变器 • 逆变器用以把市电经整流后的直流电能或蓄
电池的直流电能转换为电压和频率都比较稳 定的交流电能，其性能的优劣直接影响UPS 的输出性能指标。
• 二极管与绝缘栅双极晶体管（IGBT）组合
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UPS概述-配置
• 4.蓄电池 • 蓄电池用以为UPS提供一定后备时间的电能
输出。在市电正常时，由充电器为其提供电 能并转换为化学能；在市电中断时，其将化 学能再转换为电能，为逆变器提供能量。
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负载的电源供应不中断。 • 能充分承受所带负载的冲击电流，并且切除
支路故障时不会对系统产生不利的影响。
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UPS概述-分类
• 按电路主结构分类可分为后备式、在线互动 式及在线式三大类。