UPS供配電安全課件

國內(nèi)營銷產(chǎn)品技術(shù)部2012年2月14日

UPS常識與供配電安全目錄

一、UPS常識及供配電基本概念二、UPS供配電安全與原則三、EP500KUPS供配電實例演示第一部分

UPS常識及供配電基本概念電源故障種類電網(wǎng)計劃停電：限電，電源系統(tǒng)改造和維護(hù)電網(wǎng)故障停電；超負(fù)荷、供電線路和設(shè)備故障自然原因停電：火災(zāi)、雷電、水災(zāi)、施工等電源質(zhì)量故障：電涌、高壓尖脈沖、瞬態(tài)高壓干擾、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、閃變、電壓不平衡、諧波畸變、暫態(tài)停電、持續(xù)欠電壓或過電壓、系統(tǒng)接地故障和和泄漏電流形成的安全性故障、諧波電流與零地電壓差問題在計算機(jī)故障中，有50－70％的原因是電源故障造成的電源問題是數(shù)據(jù)丟失的最大原因(45%以上)國際上,一半企業(yè)估計每小時停工造成的損失US$1000美圓,9%的企業(yè)每小時停工損失US$50000以上(來源:YankeeGroup)

電源問題帶來的損失數(shù)據(jù)來源:ContingencyPlanning目前我國的電力狀況目前國內(nèi)電力可靠率99.89％用戶平均停電時間9.77小時與國外的比較: 東京 20分鐘， 法國94分鐘， 美國58分鐘, 新加坡20分鐘國內(nèi)可用性平均水平:0.998UPS的分類按工作原理分類:后備式在線式在線互動式從結(jié)構(gòu)上分:直流交流從備用時間分:標(biāo)準(zhǔn)型長效型從輸出電壓的相數(shù)分:為單相UPS三相UPS從容量分:大容量中容量小容量相關(guān)概念有功功率: 直接被負(fù)載消耗而變成熱量的功率

P=S

功率因數(shù)F

=W瓦特?zé)o功功率: 被儲能器件吸收并存儲在里面而不被消 耗的功率乏

無功功率可以轉(zhuǎn)變成有功功率視在功率:

S=電壓V電流A=VA伏安無功功率和有功功率都是 組成視在功率的一部分

S

QP功率因數(shù)的定義：UPS本身的輸入功率因數(shù)負(fù)載功率因數(shù)功率因數(shù)校正功率因數(shù)視在功率S有功功率P無功功率Q

功率因數(shù)FP=cos輸出電壓穩(wěn)定度：偏離額定值的電壓百分?jǐn)?shù)大部分UPS的電壓穩(wěn)定度為1~3%輸出電壓失真度：≤5%輸出電壓頻率50Hz(1±5%)國家規(guī)定的電網(wǎng)頻率范圍：50Hz±0.2Hz電壓波形失真度3%~5%轉(zhuǎn)換時間:市電電池狀態(tài),或電池狀態(tài)市電所需要的時間。三相不平衡能力：100%關(guān)于UPS的輸出

對負(fù)載的適應(yīng)能力?UU×100%負(fù)載功率因數(shù):與負(fù)載功率因數(shù)匹配負(fù)載電流峰值因數(shù)：指UPS輸出所能達(dá)到的峰值電流與有效值電流之比3:1輸出過載能力:負(fù)載異常時，UPS的輸出承受能力125%時10分鐘整機(jī)效率：UPS輸出的有功功率與輸入的有功功率的比值≥90%輸出功率因數(shù)：越高證明帶負(fù)載能力越強(qiáng)。0.8-0.9關(guān)于UPS的輸出（續(xù)）

--輸出能力及可靠性其他性能旁路功能:UPS給定的旁路電壓范圍：

380V/220V(1±10%)冷啟動功能：使用蓄電池直流啟動接發(fā)電機(jī)功能：一般小功率發(fā)電機(jī)的輸出波形一般失真度較大，且頻率波動范圍比較大。因此，UPS必須具有良好的跟蹤發(fā)電機(jī)頻率的性能，保持與發(fā)電機(jī)同步工作，并且保持質(zhì)量較高的輸出波形和穩(wěn)定的輸出電壓。科士達(dá)具有良好的接發(fā)電機(jī)性能。UPS的標(biāo)稱備用時間:市電斷電后UPS能夠供給計算機(jī)等設(shè)備的最大供電時間UPS的一般負(fù)載性質(zhì)線性負(fù)載/電阻性負(fù)載：負(fù)載上的電流與電壓同相時。非線性負(fù)載之電容性負(fù)載：負(fù)載上的電流超前電壓一個相位時。非線性負(fù)載之電感性負(fù)載：負(fù)載上的電流滯后電壓一個相位時。一般UPS不能帶容性負(fù)載：帶容性負(fù)載時，電容不但不輸出功率去抵消感抗，而且還吸收功率，使負(fù)載上得到的有功功率減小，容易過載滿足計算機(jī)類負(fù)載要求的一般性的

UPS的主要電性能指標(biāo)國際標(biāo)準(zhǔn)是容許輸入電壓變化范圍是-15～+10%UPS輸入功率因數(shù)>0.95UPS輸入電流諧波<10%UPS輸出電壓穩(wěn)定精度<5--10%UPS電池供電時的輸出電壓頻率穩(wěn)定精度<1%市電掉電時輸出電壓切換時間<10msUPS輸出電壓波形失真度<5%UPS輸出電壓三相不平衡度<5%UPS輸出電流峰值系數(shù)>3：1UPS輸出電壓在輸入電壓和負(fù)載變化時動態(tài)響應(yīng)幅度<5%UPS輸出電壓在輸入電壓和負(fù)載變化時動態(tài)響應(yīng)<5%可靠性與可用性MTBFMTTRt(年) 11可用性U==MTBF+MTTRMTTR1+MTBF平均無故障時間平均修復(fù)時間UPS配電安全與原則輸入/輸出配線原則：TNS三相五線制。輸入電纜、開關(guān)載流量，按UPS過載150%的1.3倍選擇。輸出電纜、開關(guān)載流量，按UPS過載150%的1.1倍選擇零線配線原則：輸入、輸出分離；不得和地線共用。載流量按（2-3）*In原則。且零線回路不得接斷路器或保險絲地線配線原則：執(zhí)行TNS零地原則。建筑防雷地不得和設(shè)備保護(hù)地共用。如需連接只能采用等電位體實現(xiàn)。且地線回路不得接斷路器或保險絲。地線不得替代零線使用。且所有連接必須采取硬連接方式。接零/接地原則

現(xiàn)在的接地，接零系統(tǒng)多采用國際電工委員會(IEC)及現(xiàn)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《低壓配電設(shè)計規(guī)范》（GB50054）規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。按IEC規(guī)定，低壓

配電接地，接零系統(tǒng)分有IT、TT、TN三種基本形式：在TN形式中又分有TN—C、TN—S

和TN—C—S三種派生形式：

其形式劃分的第1個字母反映電源中性點(diǎn)接地狀態(tài)；

T——表示電源中性點(diǎn)工作接地；

I——表示電源中性點(diǎn)沒有工作接地(或采用阻抗接地)；

形式的第2個字母反映負(fù)載側(cè)的接地狀態(tài)；

T——表示負(fù)載保護(hù)接地，但與系統(tǒng)接地相互獨(dú)立；

N——表示負(fù)載保護(hù)接零，與系統(tǒng)工作接地相連。

第3個字母C—表示零線(個性線)與保護(hù)零線共用一線；

第4個字母S—表示零線(中性線)與保護(hù)零線各自獨(dú)立，各用各線。

接零/接地系統(tǒng)簡介TN—C—S系統(tǒng)：是一種TN—C與TN—S系統(tǒng)的混合配電方式，同屬保護(hù)接零。

PEN線分出獨(dú)立的N線后，不能再使之與保護(hù)零線PE線合并或互換。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點(diǎn)，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴(yán)的場所。在我國的物業(yè)管

理區(qū)自配變壓器的獨(dú)立電網(wǎng)中，一般都是采用此系統(tǒng)。

零線的安全作用解析UPS安裝環(huán)境安全現(xiàn)場環(huán)境：UPS不能置于潮濕、骯臟、無空氣對流的環(huán)境中；小型UPS不應(yīng)直接堆放于地面，底部應(yīng)設(shè)有墊物，以防春季潮濕機(jī)內(nèi)結(jié)露！中、大型機(jī)器最好能置于專用機(jī)房，良好的運(yùn)行環(huán)境（如少灰塵、合適的環(huán)境溫度、濕度等）可大大延長機(jī)器及用戶各種負(fù)載的使用壽命。環(huán)境溫度25℃以上，每升高10℃蓄電池的使用壽命減半！環(huán)境溫度40℃以上，每升高10℃，本機(jī)器的使用壽命減半！安全接地安全接地：檢查接地地線，其接地電阻是否合乎國家標(biāo)準(zhǔn)，這對機(jī)器安全運(yùn)行及防雷均有利。在機(jī)器輸入前端的配電箱柜內(nèi)應(yīng)設(shè)置輸入空氣開關(guān)或斷路器（零線不得單獨(dú)設(shè)置），用于UPS的蓄電池定期放電檢測，但其型號不應(yīng)過小，應(yīng)稍大于UPS最大輸入電流，避免其功率過小而造成頻繁跳閘。UPS輸入前端不得接入任何漏電保護(hù)開關(guān)！負(fù)載安全用電平衡用電：用戶配電箱柜內(nèi)三相用電的功率分配應(yīng)盡量分配平衡，如分配相差過大會造成中性線（零線）電流過大及零對地電壓偏高，會造成機(jī)器運(yùn)行的不安全甚至引發(fā)火災(zāi)事故！對服務(wù)器等精密負(fù)載會造成損害，甚至直接的損壞！輸出配電安全輸出安全防范：用戶布線時，機(jī)器的輸出必須單獨(dú)拉線！設(shè)置的輸出專用插排/插座必須與日常用電插排/插座嚴(yán)格區(qū)分，且要標(biāo)記醒目的標(biāo)識。機(jī)器的輸出插排、插座不應(yīng)與普通插排插座并置或堆放在一起！以防不小心而使機(jī)器亂插上裝修的電鉆、吸塵器等動力設(shè)備損壞本電源！電池安全注意事項化學(xué)危險從閥控式鋁酸性電池溢出的任何凝膠體或液體都是電解液，它含有對皮膚和眼睛有害的釋稀硫酸，它有導(dǎo)電性和腐蝕性。如果電解液沾到皮膚，請馬上用水徹底清洗，如果電解液進(jìn)入眼睛，馬上徹底地用純凈水清洗10分鐘，或者用一種特別的壓制清洗眼的方法，并且立即尋求醫(yī)治。用含有蘇打的碳酸鹽來中和溢出的任何電解液。電池使用安全防火災(zāi)、爆炸和熱危害過充的情況下，鉛酸電池可能含有排出的氫氣的爆炸混合物，在電池附近不要吸煙或造成任何火花。處理電池時身體要接觸一個接地的金屬物，如金屬架，以消除可能在你身體上產(chǎn)生的任何靜電。不要在一個密閉空間內(nèi)給電池充電，在單個電池之間推薦有0.5英寸寬的間隙以便電池通風(fēng)冷卻，若要包裝，應(yīng)確保包裝箱或機(jī)箱內(nèi)有足夠的通風(fēng)空間以防止?jié)撛谖ｋU氣體的積聚。電池安裝儲存安全如果安裝前電池要貯藏，那么它們必須至少每3個月充電一次以保證最佳的性能和最大的電池服務(wù)壽命。提供后備電源的電池組，含有危險電壓。電池的檢查和更換必須由專業(yè)人員來執(zhí)行。電池連線不允許連在機(jī)箱的底盤上。電池短路可能引起火災(zāi)甚至爆炸。電池必須每3－6個月檢查一次，檢查它的裂紋，泄漏或者膨脹。要更換相同型號和容量的電池，千萬不要安裝舊的或者沒有測試過的電池。處理電池或者在機(jī)箱內(nèi)工作時，避免使用不絕緣工具或其它感性材料。老化或者損壞的電池能污染環(huán)境，所以通常應(yīng)回收用過的電池第三部分

EP500KUPS供配電實例演示UPS供配電系統(tǒng)的組成如下以藍(lán)寶石（EP500K*4）項目為例：UPS輸入、輸出配線示意圖輸入母排輸出母排：實例：EP500KVAUPS的配線UPS輸入配電：UPS系統(tǒng)的輸入為市電和發(fā)電機(jī)兩路電源輸入經(jīng)過母線（R、S、T、N4相）到UPS房內(nèi)經(jīng)過母線銅排分到各UPS對應(yīng)的輸入位置，各UPS交流輸入端走線從UPS側(cè)面附加的走線架向上經(jīng)過輸入開關(guān)連接到對應(yīng)的UPS輸入母線銅排上。每臺UPS輸入開關(guān)為1250A（該開關(guān)需客戶配備）。每臺UPS輸入線線徑：黃線（R相）、綠線（S相）、紅線（T相）、藍(lán)線（N相）185mm2銅線2根并聯(lián)，黃綠地線線徑：70mm2。輸入/輸出線徑選擇出入線徑選擇：機(jī)器輸入、輸出線徑的選擇，不能低于國家用電安全標(biāo)準(zhǔn)，特別注意：對于三進(jìn)單出的機(jī)器，其旁路火線及零線的進(jìn)線線徑必需為其它兩相火線的3倍！線型/線載最大電流參考：(1)2.5m㎡型:2.5×8A,(2)6m㎡型:6×7A（3）10m㎡型:10×6A(4)16m㎡型:16×5A(5)25m㎡型:25×5A(6)35m㎡型:35×4A(7)55m㎡型:55×4A(5)75m㎡型:75×3A

實例：EP500KVAUPS的配線UPS系統(tǒng)輸出每臺UPS輸出走線經(jīng)過UPS兩側(cè)的走線架與輸出母線銅排相連接，4臺UPS的輸出通過輸出母線銅排并聯(lián)起來，在經(jīng)過輸出總開關(guān)再分配送至20路熔爐。UPS輸出線：黃線（R相）、綠線（S相）、紅線（T相）、藍(lán)線（N相）185mm2銅線2根并聯(lián)；輸出總開關(guān)：4000A（該開關(guān)需客戶配備）；UPS和電池的布置和走線：UPS系統(tǒng)放置位置見附圖，為兩套UPS并列放置，UPS對應(yīng)的3組電池及電池架放置在UPS的右側(cè)。UPS的輸入、輸出線及主機(jī)與電池組間的連線都經(jīng)過金屬線槽。同層的電池之間采取銅排連接（3×30條銅排），同層不同架的電池可采用銅排（或電池線）連接（如為銅排連接需考慮一定的距離裕量，共3×5條），不同層之間的電池連接采用銅線連接（3×4條），電池開關(guān)需采用1250A（3組電池共一個）。

UPS到電池的連接線采用185mm2銅線2根并聯(lián)，紅線（電池正極）和黑線（電池負(fù)極）各2根，電池房通風(fēng)安全第四部分

EP500KUPS后備時間計算演示電池概念I(lǐng)d

放電電流，AP

UPS額定功率，WF 負(fù)載功率因數(shù) 逆變器效率Umin UPS關(guān)機(jī)前一瞬間的電池電壓,一般每單元1.75V。放電時間h放電電流Id圖1C20Ah放電曲線查放電曲線法恒流放電曲線放電時間放電電流圖2容量合并放電曲線各種容量的電池放電曲線

容量增加方向恒流放電查表法表1恒流放電（A)至中止電壓1.75V(25C）100AH5837272218161413119.3

1h2h3h4h5h6h7h8h10h12h

150AH87564133282422191614200AH116755544373329262218250AH146946956474136332723300AH1751128367564944393328350AH2041319778665751463832解：設(shè)逆變器效率=90%，設(shè)放電中止電壓為1.75V，根據(jù)式（1）求得79.4A，由表1查得此值在2h放電到1.75V時,對應(yīng)的相近規(guī)格是（75A,200Ah)，即采用200Ah32或（100Ah32）2例問：30kVAUPSF=0.8，要求后備時間t=2h，UPS電池電壓為3212V，要求用12V/100Ah電池，需多少節(jié)?恒功率放電查表法P—額定功率WPd—UPS放電功率，WF—負(fù)載功率因數(shù)—逆變器效率額定放電功率（W/Cell）

至中止電壓1.75V(25C）

350AH665603554449382296250187151112100AH190172158128109847152433120m25m30m45m1h1.5h2h3h4h6h150AH285258237192163127107796447200AH3803443162572181691431068565250AH47543039532127221117913310980300AH57051747538532725421316013096問：500kVAUPSF=0.8，要求后備時間t=20分鐘，UPS電池電壓為4012V，要求用12V/200/Ah電池，需多少節(jié)?例解：求放電功率，設(shè)逆變器效率=90%，設(shè)放電中止電壓為1.75V，根據(jù)式（2）算得放電功率Pd=444444W由表3對應(yīng)200Ah和20分鐘的位置查得為p=380W，則所需電池單體數(shù)為：N=Pd/p=444444W/380W=1170，取整數(shù)。又因一個12V電池有6個單體，故電池數(shù)n=N/6=1170/6=19