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通信电源专业技术交流 2008 2 浙江省电信有限公司 2 动力技术专业的分类 电源专业 空调专业 交流系统 直流系统 专用空调 中央空调 通信用电 UPS 一般通信电 专用空调电源 非通信用电 照明 插座 中央空调 通信用电 48V 24V直流电源 通信机房使用 办公室使用 4 通信枢纽大楼配电系统 市电2 自备电源 S 设备1 设备3 设备2 设备4 油机开关1 油机开关2 联络开关3 变压器1 发电机组 变压器2 市电1 5 UPS电源 6 UPS为交流不间断供电电源系统的英文缩写 UPS系统原理 UPS系统由整流模块 逆变器 蓄电池 静态开关等组成 整流模块 AC DC 和逆变器 DC AC 都为能量变换装置 蓄电池为储能装置 除此还有间接向负载提供市电电源 或备用电源 的旁路装置 UPS系统两大功能 一是在市电掉电时 UPS系统由蓄电池供电 并输出纯净交流电 二是在市电供电时 UPS系统输出无干扰的工频交流电 1 UPS系统基础知识 UPS的分类 后备式UPS优点 结构简单 价格便宜 噪声低 缺点 只有在蓄电池供电的有限时间内 负载方可得到高质量的交流电压 当市电异常 市电电压 频率超出后备式UPS允许的输入范围或市电中断 时 后备式UPS通过转换开关切换到电池状态 逆变器进入工作状态 此时输出波形为交流正弦波或方波 后备式UPS存在切换时间 一般为4毫秒 10毫秒 但对一般的计算机设备的工作不会造成影响在线式UPS优点 供电质量高 缺点 结构复杂 价格高 1 UPS系统基础知识 7 8 并联冗余UPS系统 并联冗余 正常情况下由多台逆变器一起均分向负载供电 并联逆变器在控制电路中具有 锁相同步 的功能 时刻跟踪市电 以实现与市电同步的目的 当其中一台逆变器发生故障时 由其并联分路中的静态开关将该逆变器从供电系统中退出 负载由其他逆变器供给 若所有逆变器都发生故障时 则由市电向负载供电 优点 供电质量好 可靠性高 1 UPS系统基础知识 9 1 UPS系统基础知识 1 UPS系统基础知识 UPS单机框图 1 UPS系统基础知识 UPS并机框图 UPS的重要概念 UPS在正常运行情况下都是由逆变器产生的交流电给负载供电 但由于逆变器是由IGBT绝缘栅双极晶体管组成的 IGBT本身的过载能力是有限的 对于较小的过载 1 6In 逆变器是可以承受的 但对于较大的过载或是某一部分负载的短路则是不能承受的 但UPS本身又是一种电源 它不能象一般负载那样一旦过载就保护停电 这就失去了电源的意义 为了解决这一矛盾 通常是在较大过载发生的时候将负载从逆变器切换到旁路市电上供电 因为市电的内阻较小 可以允许充分大的电流 提供足够的承受时间使过载部分的电路开关跳闸断电以保护其它路的负载能够继续工作 UPS的重要概念 静态开关电路为负载由逆变器向市电的切换提供了一条电气通路 它通常是由无触点 无机械动作的电子开关制成 逆变器与电源2之间进行不间断切换的条件是电压幅值 频率 相位必须一致 但电源2是市电的电网电压 它受当地供电情况及负载特性的影响 幅值 频率 相位 波形 时时刻刻都在变化 为了保证在随机的任意时刻 逆变器与电源2之间的切换总能成功 逆变器产生的正弦波就应与电源2同步 即每时每刻都随着电源2的变化而变化 也就是所谓的锁相 UPS主机现场应放置操作指南 指导现场操作 UPS的各项参数设置信息应全面记录 妥善归档保存并及时更新 检查各种自动 告警和保护功能均应正常 定期进行UPS各项功能测试 检查其逆变器 整流器的启停 UPS与市电的切换等是否正常 定期检查主机 电池及配电部分引线及端子的接触情况 检查馈电母线 电缆及软连接头等各连接部位的连接是否可靠 并测量压降和温升 经常检查设备的工作和故障指示是否正常 定期查看UPS内部的元器件的外观 发现异常及时处理 定期检查UPS各主要模块和风扇电机的运行温度有无异常 保持机器清洁 定期清洁散热风口 风扇及滤网 2 UPS系统维护规程介绍 13 定期检查并记录UPS控制面板中的各项运行参数 便于及时发现UPS异常状态 其中电池自检参数宜每季记录一遍 如设备可提供详尽数据的 可作为核对性容量试验的参数 以此作为电池状态的定性参考依据 经常察看告警和历史信息 发现告警及时处理并分析原因 当输入频率波动频繁且速率较高 超出UPS跟踪范围时 严禁进行逆变 旁路切换的操作 在油机供电时 尤其应注意避免这种情况的发生 UPS宜使用开放式电池架 以利于蓄电池的运行及维护 对于UPS使用的蓄电池 应按照产品技术说明书以及本规程中关于蓄电池维护的要求 定期维护 2 UPS系统维护规程介绍 14 UPS单机逆变器停机故障处理当发生UPS单机逆变器停机故障时 首先查看负载是否已由该系统中的其他UPS分担 然后 根据告警提示等判断该UPS逆变器停机原因 在排除逆变器故障或厂方认可后方可恢复运行 如果无法立即恢复运行 应加强对该系统的保障力度 UPS单机整流器停机故障处理当发生UPS单机整流器停机故障时 首先查看该UPS蓄电池组放电是否正常 然后 根据告警提示等判断该UPS整理器停机原因 如果为输入电源的问题 应尽快恢复对该UPS的正常供电 如果为整流器故障 在排除整流器故障方可恢复运行 如果无法立即恢复运行 应加强对该UPS蓄电池组放电情况的观察力度 根据放电情况 做好停该UPS逆变器的准备 3 UPS系统常见故障处理 16 UPS系统旁路电源超限告警处理当发生UPS系统旁路电源超限告警时 首先分析超限的原因 然后 针对原因尽快使旁路电源恢复正常 在旁路电源未恢复之前 严禁进行UPS手动切换到旁路电源的工作 同时应加强对该UPS系统主用电源的保障力度 UPS系统主用电源告警处理当发生UPS系统主用电源告警时 首先查看该系统蓄电池组放电是否正常 然后 分析告警的原因 针对原因在15分钟之内使主用电源恢复正常 在主用电源未恢复之前 应加强对该系统蓄电池组放电情况的观察力度 3 UPS系统常见故障处理 17 UPS系统转旁路电源告警处理在UPS系统正常运行期间出现突然转旁路电源运行时 首先要检查UPS系统负载是否出现超载 短路等情况 确认上述情况已经排除后 遵照具体设备的操作步骤使负载恢复到UPS输出电源上 3 UPS系统常见故障处理 18 19 直流电源 直流系统的设备构成1 整流模块部分主要作用是把交流电源转换为直流电源 分为相控整流电源和开关整流电源 目前主要使用开关整流电源模块 2 蓄电池部分主要负责在市电断电后向负载供电 3 直流配电部分主要负责电源的配出和电源的保护 1 直流系统基础知识 20 直流系统的基本框图 1 直流系统基础知识 21 接地 整流模块 AC输入 整流模块 AC输入 整流部分 DC输出 DC输出 配电部分 电池部分 开关电源的基本框图 1 直流系统基础知识 22 整流电路 滤波电路 开关电路 高频隔离变压器 滤波电路 AC DC 控制电路 保护电路 开关电源的特点1 效率高 在额定负载的20 以上的时候 效率最高 达到90 以上 2 体积小 主要的原因是采用高频变压器 3 电气公害小 有害谐波小 4 噪声小 1 直流系统基础知识 23 1 直流系统基础知识 24 变流设备包括 相控整流器 开关整流器 变换器和逆变器 变流设备应安装在干燥 通风良好 无腐蚀性气体的房间 室内温度应不超过30 高频开关型变流电源设备宜放置在有空调的机房 机房温度不宜超过28 变流设备维护一般要求 1 输入电压的变化范围应在允许工作电压变动范围之内 工作电流不应超过额定值 各种自动 告警和保护功能均应正常 2 宜在稳压并机均分负荷的方式下运行 3 要保持布线整齐 各种开关 熔断器 插接件 接线端子等部位应接触良好 无电蚀 4 机壳应有良好的接地 5 备用电路板 备用模块应每年定期试验一次 保持性能良好 开关电源各整流模块器不宜工作在20 负载以下 如系统配置冗余较大可轮流关掉部分整流器以调整负荷比例 作为冷备份的模块宜放置在机架下方 2 直流系统维护规程介绍 25 开关电源维护周期表 周期项目月1 检查浮充电压 电流是否正常 2 检查模块液晶屏显示功能是否正常 翻看告警记录 3 测量直流熔断器压降或温升 汇流排的温升有无异常 4 检查各模块负载均分性能 5 检查各整流模块风扇运转是否正常 6 清洁设备 特别注意风扇 滤网的清洁 保证无积尘 季1 检查系统直流输出限流保护功能 2 检查整流器各告警点设置 测试必要的告警功能 3 测试系统自动均 浮充转换功能 4 检查各项电池管理功能 并调整均 浮充电压 充电限流 均充周期及持续时间等各项参数 校对均 浮充电压设定值 5 检查各开关 继电器 熔断器以及各接触元器件是否正常工作 容量是否匹配 包括交 直流配电屏 6 测量中性线电流以及对地电压 7 检查防雷设备能否正常 半年1 测试系统自启动功能 年1 测量衡重杂音电压 2 校准系统电压 电流值 3 检查各机架接地保护是否紧固牢靠 4 测试备用模块 2 直流系统维护规程介绍 26 单个模块故障处理当出现单个模块故障时 首先查看负载情况是否正常 然后 关闭故障模块的输入电源 并按具体设备的操作步骤进行故障处理 直流系统输入电源告警处理当出现直流系统输入电源告警时 首先查看该系统蓄电池组放电是否正常 然后 分析告警的原因 针对原因在15分钟之内使输入电源恢复正常 在输入电源未恢复之前 应加强对该系统蓄电池组放电情况的观察力度 直流系统负载告警处理当出现直流系统负载告警时 首先判断负载熔丝是否正常 然后 要检查负载是否出现超载 短路等情况 确认上述情况已经排除后 方可重新投入新的熔丝 3 直流系统常见故障处理 27 蓄电池组 28 目前通信机房内使用的电池绝大多数为阀控式少维护铅酸蓄电池 简称为免维护蓄电池 VRLA 它的主要特点是维护量小 无酸雾和氢气逸出 对安装环境无需做特别的防酸 防爆和通风处理 因此可以和其它电气设备安装在一起 适合分散式供电要求 它对安装地点的环境温度有一定要求 温度过低会影响电池的放电性能 温度过高会影响电池的使用寿命 具体环境温度视具体的设备略有不同 一般最佳的环境温度在摄氏20度到25度 阀控式铅酸蓄电池分为两种类型 胶体式和吸附式 1 蓄电池组基础知识 29 1 蓄电池组基础知识 30 31 一般以10小时率对蓄电池进行充电对蓄电池性能最好 UPS蓄电池也不例外 因此UPS充电一般设置为10小时充电电流 无论市电还是柴油机只要能满足蓄电池足够的充电电流容量即可 例如 一台UPS连接4组180AH蓄电池 一般设置充电电流为4 18 72A左右 免维护蓄电池技术指标 1 标称容量在25 的环境下 以10小时率电流放电至终了电压所能达到的最低限度的电量 Ah 2 实用容量在一定温度下 以非标称电流连续放电所能达到的最低容量 C3 0 75C10 C1 0 55C10 I3 2 5I10 I1 5 5I103 终止电压放电电流0 25C10 放电终止电压可取1 75V 2V单体 10 5V 12V 1 蓄电池组基础知识 阀控密封蓄电池运行环境的要求阀控式密封蓄电池 包括UPS蓄电池 以下简称密封蓄电池 可不专设电池室 但运行环境应满足以下要求 1 安装密封蓄电池的机房应配有通风换气装置 温度不宜超过28 建议环境温度应保持在10 25 之间 2 避免阳光对电池直射 朝阳窗户应作遮阳处理 3 确保电池组之间预留足够的维护空间 4 UPS等使用的高电压电池组的维护通道应铺设绝缘胶垫 2 蓄电池组维护规程介绍 32 密封蓄电池的一般维护1 密封蓄电池和防酸式电池禁止混合使用在一个供电系统中 不同规格 型号 设计使用寿命的电池禁止在同一直流供电系统中使用 新旧程度不同的电池不应大量在同一直流供电系统中混用 2 密封蓄电池和防酸式电池不宜安放在同一房间内 3 如具备动力及环境集中监控系统 应通过动力及环境集中监控系统对电池组的总电压 电流 标示电池的单体电压 温度进行监测 并定期对蓄电池组进行检测 通过电池监测装置了解电池充放电曲线及性能 发现故障及时处理 2 蓄电池组维护规程介绍 33 密封蓄电池的一般维护 接上页 4 需经常检查下列项目 发现问题及时处理 1 物理性检查项目 1 极柱 连接条是否清洁 有否损伤 变形或腐蚀现象 2 连接处有无松动 3 电池极柱处有否爬酸 漏液 安全阀周围是否有酸雾酸液逸出 4 电池壳体有无损伤 渗漏和变形 5 电池及连接处温升有否异常 2 相关参数设置的检查和调整 1 据厂家提供的技术参数和现场环境条件 检查电池组及单体均 浮充电压是否满足要求 浮充电流是否稳定在正常范围 2 检测电池组的充电限流值设置是否正确 3 检测电池组的告警电压 低压告警 高压告警 设置是否正确 4 如直流系统中设有电池组脱离负载装置 应检测电池组脱离电压设置是否准确 2 蓄电池组维护规程介绍 34 密封蓄电池的充放电1 密封蓄电池的均衡充电 一般情况下 密封蓄电池组遇有下列情况之一时 应进行均充 有特殊技术要求的 以其产品技术说明书为准 充电电流不得大于0 2C10 充电方式参照充电时间 电压对照表 1 浮充电压有两只以上低于2 18V 只 2 搁置不用时间超过三个月 3 全浮充运行达6个月 4 放电深度超过额定容量的20 2 蓄电池组维护规程介绍 35 密封蓄电池的充放电2 密封蓄电池充电终止的判据 1 充电量不小于放出电量的1 2倍 2 充电后期充电电流小于0 005 电池的额定容量 3 充电后期 充电电流连续 小时不变化 达到上述三个条件之一 可视为充电终止 3 蓄电池的放电 1 每年应做一次核对性放电试验 对于UPS使用的密封蓄电池 宜每季一次 放出额定容量的30 40 2 对于2V单体的电池 每三年应做一次容量试验 使用六年后应每年一次 对于UPS使用的6V及12V单体的电池应每年一次 3 48V系统的蓄电池组 放电电流不得大于0 25C10 4 蓄电池放电期间 应定时测量单体端电压 单组放电电流 有条件的 应采用专业蓄电池容量测试设备进行放电 记录 分析 以提高测试精度和工作效率 5