UPS不间断电源选型设计方案分析

UPS不间断电源选型设计方案

1 UPS不间端电源的工作原理

UPS（uninterrupted power supply）电源包括两部分主机和蓄电池，按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式 UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池逆变器对负载供电；因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。在线式UPS电源工作原理如图：

图一、在线式UPS框图

2 UPS额定输出容量的选择

首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS 的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60-80%，但一般情况下80%为临界点，必须保持UPS的负载功率在80%以下。

在XX园区系统中需要不间断供电的有视频监控、防盗报警、巡更等系统，总功率统计见下表：

2.所有设备功率的采集都是根据该设备额定功率进行计算的。

如上表所列总功率约为5664.2VA，那么根据前文所讲的“一般负载功率应满足UPS额定功率的60-80%，但一般情况下80%为临界点，必须保持UPS的负载功率在80%以下”。5664.2÷80%≈7080.25VA，所以就选择了10KVA的在线式主机。

3 计算蓄电池的工作时间

蓄电池的基本参数：电压（2V、6V、12V等）、容量（65AH、100AH等）在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：蓄电池组容量×电压/实际功率×0.7（功率因数）=满载时蓄电池工作时间：本方案中UPS系统的实际工作功率约为5664W，1个电池柜共20块铅酸蓄

电池，每块电压12V，所以电池组电压=12V×20=240V，供电时间为12小时，该系统蓄电池组的容量为：5664W×0.7×12小时/240V≈198，从经济和现场环境进行分析的角度看，该方案中电池容量选择100AH为最佳，则电池组为2组（共40节电池）。

4 配线选择

合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾；线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ,铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以参考下表选择配线和空气开关。

表一、配线的选择

表二、空气开关的选择

5 UPS维护

1）主机的维护及注意事项，UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。

2）尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的：

●它对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于

15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度

过高（大于30℃）其寿命就会缩短；

●要防止电池短路或深度放电，深度放电会造成电池内阻增大或充电电

压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越

短；

●要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性

物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；

●由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出

线时应有安全保障；

●对于不经常停电的地区，建议用户每隔一个月对UPS进行一次人为的

断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以

便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命；

●搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；

●不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；

●不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响

整组蓄电池的性能。同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记

录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单

体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电

压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；

检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电

池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标

称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有晶体淅出，

有晶体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、

负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压

异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时

更换有故障的蓄电池。

6 设备选型

综上所述我们选用目前市场占有率高，质量好，并且综合性能优越的国际品牌ZLPOWER UPS 主机

T6KL UPS 主机

1）T6KL~3T20KL系列采用双转换纯在线式的架构，是有效解决所有电源问

题的最佳架构设计。该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击，同时还能保证输出电源的稳定、可靠，让负载安全的运行。采用数字化控制技术，实现并联扩容和并联冗余的功能，为用户提供电源规划的弹性和更安全的保障。产品适用于大型通信机房，数据机房，银行，政府，军队，石油，通信、税务等行业用电设备。

2）产品性能

正弦波输出

无论在市电模式或电池模式，均可输出低失真度的正弦波电源，为用户的负载设备供最佳的电源保障。

零转换时间

当市电停电或复电时，UPS在市电模式与电池模式之间的切换是完全没有转换时间的，有效保证了负载运行的可靠性。

旁路输出人性化

为了避免中龙用户让UPS工作于BYPASS MODE不开机使用，造成市电中断，UPS与设备均异常关机。中龙T6K~3T20K输入正常市电，默认无旁路输出。必须开机，才会有正常逆变输出。（也可设置上市电就有旁路输出，按客户要求做）功率因数修正（PFC）

T6K~T20K系列UPS具备输入功因修正功能，在满载情况下，输入功因可以达到0.95以上，使用户的电网环境不会受到污染。

直流启动

在市电停电状态下，若需要使用UPS启动计算机或其它负载设备，T系列UPS可以直接以电池进行直流开机，使UPS的使用更加方便、可靠。

长效型供电设计

T系列UPS全面提供长效机供用户选择。配置合适的电池组，可以使用户放电使用时间达到需要的时间，以满足不同电网环境的要求。（长效机型带“L”表示）

长效机强大充电能力

T系列UPS长效机除了放电时间延长，电池回充能力也很强，可以提供约5～10A的初始充电电流。