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文档简介
1、XX超白玻璃项目生产线ups共电系统技术建议书XX电源有限公司二零壹壹年七月目录前言3第一章项目设计目标与原则4一、设计的目的4二、设计的基本原则4第二章XXXUPS系统建议书7一、系统设计71 .基本情况72 .方案设计81)设计原则82)设计依据10二、系统方案101.控制系统供电方案101)UPS主机102)电池配置103)设备清单124)系统图125)外部配电146)安装建议142.熔解区设备供电方案161)UPS主机162)电池配置163)设备清单174)系统图195)外部配电216)安装建议21第三章主机介绍23一、技术特点23二、其它安装参数37三、参数表38刖百承蒙对XXX电源
2、公司的信任和支持,提供我们参与贵厂不间断供电系统(UPS)的机会,我们不胜感激及深表荣幸。本公司将本着诚挚、科学的态度,充分考虑贵院的需求,利用我们先进的科技和丰富的设计、项目经验,提供最佳的专业服务,以及高性价比的系统设计方案,为数据中心提供一套优质的不间断电源建设方案。第一章项目设计目标与原则一、设计的目的不间断电源系统项目是为解决生产线熔解区及成型区设备不间断,并随时提供优质电源的供电,特别是成型区的设备供电更为重要。为此,需要考虑新建系统的安全、可靠为基本原则。本方案建设的目的,主要分为2个部分:保障所有设备的不间断供电,保障向所有设备提供优质电源。其次,还须坚持“绿色环保”的原则。在
3、我们的建议方案中所使用的设备都是目前具有先进可靠技术的环保绿色设备,在系统中尽量避免出现“单点故障”的瓶颈处,同时需合理布局电源机房及电池房。同时我们也考虑到未来几年的发展,并给出一些建设性意见。二、设计的基本原则这次项目的建设,主要以不间断供电、安全可靠和绿色环保这几个方面为基本原则,确保供电系统的正常运行。鉴于不间断电源系统在整个中心机房系统中的重要地位和关键作用,因此,我们制订并遵循如下的基本原则:安全可靠性为保证中心机房全部系统的毫无间断地正常运行,不间断电源系统必须具有高可靠性,以保障整个中心机房所有系统毫无丝毫的间断。实用性和先进性采用先进成熟的技术满足不间断供电的需求,兼顾成本的
4、投入,尽可能地完善设计达到整个系统在一段时期内保持技术的先进,并具有良好的发展潜力,以适应未来业务发展和升级的需要。灵活性与可扩展性根据业务的不断发展,具信息系统也会随之而发展。因此,不间断电源系统应该具有良好的扩展性。能够根据未来业务的不断深入发展的需要,方便地扩展、提高使用地灵活性。开放性/跨平台互连性系统能够具备与多种协议计算机通信网络互连互通的特性,确保可以使用网络系统对其进行管理和监控。在通讯界面上真正实现开放。经济性/投资保护以较高的性能价格比构建系统,使资金的产出投入比达到最大值。能以较低的成本、较少的人员投入来维持维护系统的可靠运转。提供高效能与高效益,使得系统投入使用后,有一
5、个合理的运行费用支出。绿色环保鉴于环保切实需要,目前不间断电源系统也正朝着这个利国、利民的趋势发展。为此,在设计建设时,采用绿色环保的材料及设备就显得至关重要。传统的UPS在运行时,将向电网注入大量的谐波电流,引起谐波损耗和干扰,同时还出现装置网侧功率因数恶化的现象,即所谓“电力公害”。谐波电流不仅污染电网,而且首先污染了系统本身。由于它的输入功率因数低,输入无功功率大,要求系统配电容量和系统中其他设备的功率容量都要增大50%这将使得电网的电压波形受到干扰,电网配线的载荷能力下降,严重时可能导致该线路供电系统的震荡或者其他设备工作异常。高次谐波还消耗大量无功功率,增大线路的损耗,引起电子保护装
6、置的误动作,使电机会产生附加力矩和附加损耗,影响仪器、仪表的计量准确度,对计算机网络、通信系统产生电磁干扰现象等。UPS在为所保护的负载提供纯净电源的同时,自身又会产生新的电磁干扰。如何有效消除这些电磁干扰已成为UPS技术发展的一个重要问题,用户对无污染的绿色UPS的呼声也越来越高。电源系统的绿色化有两层含义:首先是显著节电,这意味着发电容量的节约,而发电是造成环境污染的重要原因,所以节电就可以减少对环境的污染;其次这些电源不能(或少)对电网产生污染。国际电工委员会(IEC)对此制定了一系列标准,如IEC555、IEC917、IEC1000等。1996年1月1日起,欧洲联盟EU(15国)开始强
7、制执行89/336/EEC有关EMC欧洲电工委员会)的指令,要求所有的电子电器产品(含变频器和UPS装置)必须符合EMC要求,并加贴CE标记才能在欧洲市场上销售。IEC国际电工委员会对电磁兼容定义为:“设备或系统在其电磁环境中能正常工作,且不对环境中任何事物构成不能承受的磁干扰的能力”由电磁兼容的定义可见:设备系统不仅应具有抑制外部来的电磁干扰能力,而且其所产生的电磁干扰不得影响同一电磁环境中其他电子设备的正常工作。UPS既是一个受电设备,电网在向它提供有功、无功功率的同时,电网中的浪涌、尖波毛刺等谐波及辐射、感应偶合进来的电磁干扰信号也一并输入;UPS又是一个干扰源,它除了向负载提供稳频、稳
8、压净化电源外,具整流部分对电网产生的高次谐波反向注入电网,造成电网电压畸变,影响同一个电网上的电气设备,它变成干扰源。另外,这些高次谐波还以电磁场方式,向内部和外部空间产生射频干扰,会影响计算机、电子仪器仪表,通信和无线电设备正常工作。传统6脉冲整流UPSft工作时,会产生30犯上的谐波干扰。为了使UPS对电网造成干扰,必须抑制传统可控硅整流技术产品的高次谐波,并限制其电磁干扰。抑制UPS电源输入侧高次谐波,需要增加一定的补偿功率因数环节或滤波器,增加整流器的脉冲数,改6脉冲整流为12脉冲整流等。但各种滤波器不但增加了配置UPS的费用,效果也并不理想,且必须消耗额外的电能为代价,系统运行效率大
9、大降低。由于12脉冲整流是在6脉冲的基础上增加一套6脉冲整流电路,因此,其中的一套6脉冲整流必须通过变压器作30度的相移,而变压器工作时的损耗大大降低了整机的效率,另一方面也增加了体积和重量。由于两套6脉冲整流器并联工作,就需要对并联的整流器增加电流分配均衡电路,从而又增加了故障环节。为了降低采用可控硅整流器的电流谐波,需要在原本单一的整流器环节外,增加移相变压器、多一套整流器、并联均流器等3个以上的故障节点!在大功率UPS系统中,使用12脉冲整流器和增加谐波滤波器后的体积及重量会增加23倍,既增加安装成本也限制了安装场地。而采用有源滤波装置,虽然重量体积不需要增加很多,但是需要耗费比12脉冲
10、整流更多的电能,去抵消谐波,可以说是不得已而为的补救措施。从以上分析得知,采用传统可控硅整流技术的UPS低污染、低能耗、靠可靠是完全矛盾的,无法兼顾。第二章XXXUPS系统建议书一、系统设计1 .基本情况一厂UPS供电设备列表(工N)窑炉溶解区域工段设备名称设备功率(KW)数量运行数量备注DCS控制系统1011池炉仪表控制1011投料机5.542变频主横通路天然气控制311支横通路天然气控制1.522熔化池天然气控制522主横通路助燃风机1121用1备1支横通路助燃风机3032软启用2备1通道助燃风机3764软启用4备2通道燃烧盘控制系统244备用柴油泵520备用备用才有控制燃烧系统510备用
11、成型区域工段设备名称设备功率(KW)数量运行数量备注成形压延机1144变频过渡段传动344输送辐传动344退火窑主传动1544变频主传动(备用)1510变频冷端应急落板前传动344应急横切机344根据生产设备的重要性及区域,分别配置UPS从筹建处及设计院了解到,熔解区的控制系统要单独配置UPS该区域其它设备的功率在360kW需要配置一台UPS成型区的设备功率约190kW该区域的设备特别重要,供电绝对不能中断。2 .方案设计1)设计原则由于生产设备24时运转,要求UPS及配电系统也必须24小时连续不间断运行,为确保供电安全可靠,UPS系统需要有充足的负载余量及系统冗余能力,特别是成型区设备,要求
12、采用冗余运行。在保证系统可靠性的前提下,降低乃至消除返灌谐波电流,同时保障系统的运行效率。选择高可靠的、成熟的节能环保产品,减少UPS设备自身的功耗,在降低碳排放的同时,也能够降低用户的电费开支,包括可以减小空调配置、节省空调运行费用。以目前市场上技术最先进、产品最成熟、可靠性最高为原则,我们选择XXXXXX的全IGBT技术产品。XXXUPS基于军用级的可靠性要求设计,配合优秀的热同步无数据线并机技术,可以彻底消除并机单点故障点,将并联系统的内的设备融为一体;本方案所推荐的XXX9395系列,采用IGBT整流、逆变技术,且都是XXX公司的成熟产品,具有广泛的高端客户、重要机房应用案例。IGBT
13、整流技术的优势在于,可轻易地将功率因数提高到接近1,从根本上解决了对电网回馈干扰的问题,如下图所示。增加整流器的脉冲数会减少高次谐波电流的次数及数值。若采用6脉冲叠加的方式,即12脉冲、18脉冲、24脉冲,则随着脉冲数的增加,电源侧输入谐波电流也随着降低,但会导致整流结构复杂、成本增加及可靠性降低。一般大于12脉冲较少有实际采用。使用IGBT整流技术的整流器利用高频切换脉宽调制电流,达到正弦波式输入电流的目的。IGBT整流技术可将输入谐波电流降至极低,IGBT整流技术还不受负载量的影响,克服了滤波器效率随功率大小变化的问题,滤波器实现无输入电流真正正弦波输入。IGBT整流技术的UPS单一的输入
14、功率因数0.99,对于电网表现为近似纯阻性负载。IGBT整流技术的优势明显。目前对于大功率三相整流电路进行功率因数校正通常只能做到无源功率因数补偿,6脉冲整流不加滤波器仅为0.65左右,12脉冲整流仅为0.8左右,而且滤波器体积大、重量高、价格昂贵。表1为三者具体参数对比。以发电机兼容性为例:300kVA的6脉冲UPS需要配置750kVA的柴油发电机组的功率容量;300kVA的12脉冲UPS需要配置450kVA的柴油发电机组的功率容量;300kVA的IGBT整流UPS只需要配置300kVA的柴油发电机组的功率容量。简而言之,使用IGBT整流技术的UPS*有重量轻,拓扑结构简单的特点,稳定性更高
15、,电流谐波值小,可以适应各种负载,功效与负载多寡无关,且组件少、体积小,无共振及过容量危险。使用IGBT整流技术的UPS可以实现双向保护,除了可以降低自身对电网的污染外,还可以消除所带负载对电网谐波污染和校正功率因数。采用IGBT整流技技术,为UPS&端提供纯净的正弦波,对于电网前端其所带的负载组表现为低谐波的近似阻性负载。表1三种整流技术对比输入功率因数输入谐波电流(对电网污染)无功损耗,入配置容景与发电机组功率匹配比输入电压范围6脉冲整流(滤波器)0.65,8020%T0%11.2512,5410%12脉冲整流(源波器)0.80-0,9010%45%11.1511,5410%IGB
16、T高频整流0.99<3%<1%111I+15%-30%2)设计依据UPS主机设备采用节能环保、无污染的绿色电源;并根据负载量及设备是否分区域来规划供电系统,熔解区控制系统,下称控制系统单独配置三进单出UPS一台,熔解区除控制系统以外的设备下称熔解区设备,和成型区设备不在同一地点,我们准备了两个方案供选择。鉴于熔解区的设备用电量为360kW,重要性相对较低,至少配置一台450kVA单机UPS;而成型区的设备用电量为180kW,负载重要性很高,至少配置2台300kVA并机UPS。两区合计540kW,按照正常运行80%实际用电量计算为430kWo综合安全性与经济性的考量,建议将2区做集中
17、供电,配置3台300kVA不间断电源并联,组成2+1冗余系统。系统在负载量不大于480kW时,具备1台300kVA的UPS容错能力。集中供电的好处是,在不损害成型区核心设备供电安全性的情况下,可以降低熔解区的UPS容量,并且使得该区域的供电具备冗余性。二、系统方案1.控制系统供电方案1 )UPS主机熔解区控制系统的额定功率为20kW的单相负载,运行时按照80%计算实际功率约16kW。按照UPS安全运行建议,配置一台XXX9155-30kVA三相输入单相输出UPS,带载率为6070%。2)电池配置熔解区控制系统按实际20kW负载计算,电池配置2组并联,以提高可靠性。30分钟和15分钟后备时间配置
18、如下:厅PUPS型号后备时间电池型号电池数量单位备注19155-30-N30分钟12HR8072节2组并联29155-30-N15分钟12HR6072节2组并联选择法国RUZET路盛电池科技公司高倍率HR系列电池(10年寿命HR系歹【),查RUZETHR系列数据彩页中的恒功率放电参数表(DischargeratingsinWattspercell),在30分钟列、放电终止电压为1.67V时:12HR80型电池在30分钟、终止电压至1.67V的恒定放电功率参数为52.2(瓦特/2伏单元),大于计算要求值48.75瓦特/单元.采用2组并联,每组36节12HR80型RUZET法国路盛电池能够满足XX
19、X30KVAUPS(实际负载20KW)后备不小于30分钟的要求,终止电压大于10.02伏/节。ITIGTIRATESeriesDataSlieer-DieliniingRillingsinWaitsPerCell(ft2572(77T)Type./cellD值cha喈eTime-MinuterDisdia鲤Tiine-Hours515Ju3'j451234s681012HR6D1.7594.272.255.347.636.227.422.212.79.527.516.235.434.423.751JDiioo.e76.958.249.737.528.422.B13.29.777,696
20、,375.534.483.781.67109.782.360.452.430228.823.413.510.17.936.425例4.543.8612HR801.75125.696.373.763.536.529.617.012.710.08.317.245.895.001.70134.5102677.666.24-9.937.830.517.613.010.38.497.3SS.975.051.67146.2109.780.469.8.38.431.318.013.510.68.557.526.055.14选择法国RUZET路盛电池科技公司高倍率HR系列电池(10年寿命HR系歹【),查RUZ
21、ETHR系列数据彩页中的恒功率放电参数表(DischargeratingsinWattspercell),在15分钟列、放电终止电压为1.67V时,12HR60型电池在15分钟、终止电压至1.67V的恒定放电功率参数为60.4(瓦特/2伏单元),大于计算要求值48.75瓦特/单元.采用2组并联,每组36节12HR60型RUZET法国路盛电池能够满足XXX30KVAUPS(实际负载20KW)后备不小于15分钟的要求,终止电压大于10.02伏/节。HIGHRATESeriesDataSheef-DitebaiginaRatingsinWattsPerCell25L1(77T)BatterjrTyp
22、eWlrS/ceUDiehaieTimaQlhiut时DiwihftreTin忧"Hours5101520304513456sw12HR501.7594.272.255,3J7.6茹,227.422.21279.527.516.235.434.423.751.70100.976.968.249.737.52i.422.813.29.777.696.375.534483.731.67109.762.3|60.4)52.43022e.a23.413.510.17.936.425.644643.8612HR&01.75125.656.373l53£48.236.&
23、29.617.012.710.D8.317,245895.001.7D134.5102.677.6S&.240937.B30.517.613.01036.437.38S.975.051.67146.2109.7S0.469.852.23B.431.315.013.510.6B.557.520.055.143)设备清单厅p设备规格型号数量单位尺寸(W*D*H)/说明1UPS9155-30-NC1台494*762*16842通彳什AS4001块干接点告警3电池柜定制含开关1台800*762*16844电池12HR8072节30分钟(2组*36节)12HR6015分钟(2组*36节)4)系统
24、图ECN9155-30-MCTITLECHECKEDSAFETYTCR口W4息一1直RAWDESIGNBNE1£EU皿SBCT<MSMECHAMEALMATERIALCOATMGUNITSmaiSHEETV*PART5)外部配电开关规格电缆规格主输入80A3P3x16mm2旁路输入160A1P2x50mm2检修160A1P2x50mm2输出160A1P2x50mm2注:零线不通过开关6)安装建议Ji15分钟配置30分钟配置UPS-19155-MkVA2040kVAUPS主机外型尺寸图P=逆变器效率yX一组12V电池个数NX60.97X36X6692W/Cell2 .熔解区设备供
25、电方案1)UPS主机综合安全性与经济性的考量,建议将2区做集中供电,配置3台300kVA不间断电源并联,组成2+1冗余系统。系统在负载量不大于480kW时,具备1台300kVA的UPS容错能力。集中供电的好处是,在不损害成型区核心设备供电安全性的情况下,可以降低熔解区的UPS容量,并且使得该区域的供电具备冗余性。正常工作时,三台UPS并联运行共同承担430kW负载,并自动均分,每台UPS承担33%约合145kW,负载率约60%。一旦其中一台UPS因故退出供电系统,剩余的2台UPS将承担所有负载,此时每台UPS的带载率约90%o2)电池配置熔解区控制系统按实际430kW负载计算,每台UPS至少配
26、置2组电池并联运行,提高可靠性。30分钟和15分钟后备时间配置如下:厅pUPS型号后备时间电池型号电池数量单位备注19395-300kVA30分钟12LPG20072节2组并联29395-300kVA15分钟12LPG15072节2组并联每台UPS实际负载P1=145kW,XXX9395系列UPS的逆变器效率取4=0.97,一组12V电池个数N=36节(XXXUPS要求为3642节/组12伏电池),2伏单元的放电终止电压取1.67伏/单元。本项目要求蓄电池至少采用2组及以上并联,以确保在一组中有电池故障时,可由其他电池组保障供电来提高可靠性;但不能超过4组并联,以确保减少电池内环流,保证安全性
27、;由于现场负载大部分为容性负载(泵负载),建议使用15年设计浮充寿命的胶体蓄电池。在30分钟里,每个2伏单元蓄电池(12伏电池内有6个2伏单元)应持续向UPS提供的恒定功率P:UPS实际负载功率kWX1000145KWX1000如果用2组并联,则每节的放电功率为P/2=346瓦特/2伏单元。选择法国RUZET路盛电池科技公司高耐用胶体系列电池(15年寿命LPG系列):查RUZETLPG系列恒功率放电参数表(DischargeratingsinWattspercell,在30分钟列、放电终止电压为1.67V时,12LPG200型电池在30分钟、终止电压至1.67V的恒定放电功率参数为365.4(
28、瓦特/2伏单元),大于计算要求值346瓦特/单元.因此每台UPS配置2组并联,每组36节12LPG200型RUZET法国路盛电池能够满足XXX300KVAUPS(实际负载145KW)后备不小于30分钟的要求,终止电压大于10.02伏/节。12LPGData与加印Di时JurgingRatingsmWattsPeiCell5t(77下)ZETTypeWitscellDischa华eTimMinuterDischargeTimje-Hours1015205045123456S101.75414.2S43.4297.5241.1180.2153.2100.876.161.G51.345.436630
29、.712LPG1501.70457.43260261B202.0167.910S.979.964.254.147538.031.91.674867吃工227412119172.5109.282.866555749039.232.71754970Ljr?nhszo22581910121091.273,861654d43.838.212LPG16Q1705488150.B391.2314224242016127296077.065057045638.21.67584.04790413.032082M.2207.0131099.479066856847.03S.21.75552.3457939673
30、215251.3212.31344101402.168460.648.64ag12LPG2OO1.70609.8501.04344W269.3223.9141.3106.805.672.263.450.642.51.67648.95323458.3365i2&2.S2M.0145.6110.4BB.674.265.452.243.61.75690.4572349ST3117湛A16801268102685.57S760.861.212LPG2251707623625433436.4336727991766133.2902726335311.67811266545737J56835312
31、8751820130110892B817653545查RUZETLPG系列恒功率放电参数表(DischargeratingsinWattspercell,在15分钟列、放电终止电压为1.67V时,12LPG150型电池在15分钟、终止电压至1.67V的恒定放电功率参数为399(瓦特/2伏单元),大于计算要求俏346瓦特/单元.因此每台UPS配置2组并联,每组36节12LPG150型RUZET法国路盛电池能够满足XXX300KVAUPS(实际负载145KW)后备不小于15分钟的要求,终止电压大于10.02伏/节。3)设备清单厅p设备规格型号数量单位尺寸(W*D*H)/说明1UPS9395-300
32、kVA3台1350*880*18802CANBUS3块3通彳什AS4003块干接点告警4电池架定制含开关3套5电池12LPG20072节30分钟12LPG15015分钟4)系统图第甯审甯卒中1:可口分;珈U由W设的n5)外部配电开关规格电缆规格单机主输入630A3P4x240mm2+1x150mm2旁路输入500A3P4x240mm2+1x150mm2输出500A3P4x240mm2+1x150mm2并机系统检修旁路1000A3P2x(4x240mm2+1x150mm2)并机隔离输出1000A3P2x(4x240mm2+1x150mm2)注:零线不通过开关6)安装建议UPS主机安装外型及尺寸I
33、1600电池架尺寸图电池架效果图第三章主机介绍一、技术特点9395系列是XXXXXX公司推出的第五代大功率UPS电源,单机容量从250KVA至1200KVA0它由XXXXXX位于美国和芬兰的工厂联合研发,是美国军方指定的UPS产品。9395系列采用当今最先进的电力电子技术,充分考虑新时代用户负载的实际使用环境和使用特点,并且集其在电源系统设计方面40余年的先进技术与丰富经验,全力打造出的一款为最关键负载提供高可靠供电保护的、具有创造性的不间断电源系统。可以全面满足大型数据中心、通讯中心、机房、工厂自动化、大型医疗系统或大型办公等应用场所的电力保障要求。随着集成电路、各种高精密设备和仪器的广泛应
34、用,用户对于电源产品的质量与品质也提出了更高的要求,UPS不但要解决停电影响,还要能消除各种高频杂波、突波、电压下陷、瞬间断电等电力干扰对信息设备的危害,以确保信息网络的安全稳定运行。XXXXXX在充分结合自身优势和广泛听取用户的意见后,在保证产品优秀品质的同时融入更多更具人性化的设计。XXXXXX9395系列的卓越性能包括:全IGBT设计,输入功率因数>0.99,输入THDI<3%高达0.9的输出功率因数全球最高的整机效率,即使在半载时依然可达95%ABM智能化电池管理系统,延长电池使用寿命50%32位DSP数字控制技术整流器和逆变器的一体化、通用化、模块化设计Hot-Sync热
35、同步并机专利技术,模块化冗余并联设计风道式冷却系统,冗余风扇,风扇转速检测技术冗余逻辑电源设计Easy-Load负载测试专利技术简洁方便的可操作维护性强大的监控通讯能力1)全IGBT设计,输入功率因数0.99,输入THDI3%的电成9395系列JUPS采用了全IGBT结构,即UPS整流器和逆变器均采用IGBT作为功率开关元件。IGBT作为当今最先进的、技术成熟的功率子元件,已经被所有的UPS厂商用于逆变器电路,而XXXXXX更是自2000年起开始将IGBT功用于UPS的整流器,并成功造就了81200KVA的绿色电源系统。IGBT整流器所带来的结果是将UPS对电网的电力谐波污染降至前所未有的水平
36、,9395系列UPS的输入电流谐波总失真度3%,输入功率因数高达0.99以上,对电网而言UPS相当于纯阻性设备,电压和电流之间无任何相位差,真正实现了绿色环保电源的理念。随着越来越多的大功率开关电源的使用,注入市电的谐波电流也越来越多,谐波电流和电压导致的恶劣后果包括:导致电气开关误动作和跳闸导致计算机、无线电通讯设备、监视器、电子测试设备工作异常或死机占用大量的电网KVA资源,导致电力变压器发热烧毁产生电网谐振电力电缆发热,功率损耗影响发电机组运行,发电机被迫严重增容方能与UPS匹配在当今电力污染日益加重的今天,XXXXXX一直在全球积极倡导绿色环保节能的理念,以下是当今市面上各种形式的UP
37、S整流器的输入电流失真度比较:整流器方式输入电流谐波失真度(满载时)6脉冲整流器30%6脉冲整流器+输入滤波器10%12脉冲整流器8%12脉冲整流器+输入滤波器57%6脉冲整流器+有缘滤波器310%IGBT整流器3%传统的12脉冲整流器采用可控硅作为功率元件,其开关频率仅为50Hz,仅仅是为了达到5%的输入电流失真度要求,就需要为此加装沉重的移相变压器、输入滤波器。然而即便如此,5%的谐波失真也只有当12脉冲UPS满载时候才能达到,而实际情况是绝大多数UPS的负载率不到50%或更轻载,此时12脉冲UPS的输入电流谐波失真度将高达15%以上。无论是采用12脉冲整流器,还是采用6脉冲整流器加输入滤
38、波器,或是采用6脉冲整流器加有源滤波器的方式,其处理方式都是:先是由于UPS的可控硅整流电路不可避免的产生大量电流谐波污染,然后用户被迫再花费大量金钱去治理谐波污染,因此这些处理方式都属于被动式治理。在上述表格中的输入谐波失真度还都是指在满载时的效果,当负载半载或更轻时,谐波污染将更加严重。此外在加装大量的变压器和滤波器后,UPS的整机效率将下降57%,从而浪费了更多的电能。而XXXXXX的IGBT整流器,则是从根本上解决问题,即UPS从源头上抑制了谐波的产生源,因此也无需再进一步花费来抑制。这属于超前的主动式治理。以下是XXXXXXUPS的输入电压电流波形(示波器抓拍)IGBT整流器带来的好
39、处包括:对电网中的其他设备无任何干扰污染UPS输入端的线缆,保险,空开等容量可以减小,从而降低了用户的投资成本与发电机的容量能得到最佳匹配不会因加装滤波器而降低整机效率造成能量损失机器重量轻(易于安装和运输)2)全球最高的整机效率,即使在半载时依然可达95%在当今机房供电系统中,80%的UPS带载率都小于50%o由于并机、双总线冗余系统的大量使用,分摊到每台UPS的实际负载非常小,几乎所有的UPS的应用现状都是大马拉小车,因此对于用户而言,UPS在半载或更轻负载时的整机效率才真正具有实际意义。以下图表为XXX9395的整机效率图:效率/负载94.0%92.0%率效机整%90.0%88.0%Tr
40、aditionalUPS939584.0%82.0%80.0%25%50%75%100%负载率由上图可见,即使在半载情况下,9395整机效率依然可达95%。而竞争对手的UPS在半载时效率仅为9192%。此外要达到输入功率因数>0.95,输入谐波失真<5%的国家电力标准要求,所有的竞争厂商都必须选装有源输入滤波器或12脉冲选件才能实现,而这将进一步降低UPS整机效率34%,如此以来UPS的整机效率将只有88%左右。效率对于用户而言就意味着金钱。与12脉冲整流+11次滤波器的UPS(一月仅88%的效率),9395超过7%的效率差异将为用户带来显著的收益,以200kW的负载为例:效率差异
41、每小时每天每年14kW14度336度122640度每度电(工业)为¥0.8每年:98,112UPS寿命为10年:10年:血8,1120再加上为了抵消UPS散热而花费的制冷空调电耗,在10年间XXXXXX9395将为用户节省近200万元的电费!。对于负载率较低情况,VMM睡眠技术,进一步提高冗余系统的电源效率多机并联系统,有部分休眠功能多机井联系统-无休眠功能UPS1UP52UPS3并机系统的效率将自动根据负投率进行最优化提升3)ABM智能化电池管理系统,延长电池使用寿命50%对于占系统成本很大部分的电池,XXX公司9395系列的机器采用了ABM智能化“三阶”式电池充放电管理系统和DC
42、-Expert电池诊断系统。在线对电池进行诊断,并可对电池系统故障提前报警,提高了系统的可靠性。ABM(AdvanceBatteryManagement):ABM智能电池管理系统在充电过程中采用了三段式充电方式:1)限流均衡充电2)恒压浮充3)电池自放电状态的停止充电利用“均衡充电”及时消除位于电池组中的各个单元电池所可能发生的电池端电压的不平衡度,并缩短电池的充电时间。电池并非一直处于浮充状态,电池充满后从直流母线上脱开,此时注入电池的充电纹波电流为零,消除了电池极板的“钝化”和腐蚀现象。延长了电池50%的使用寿命与传统的永远浮充相比,XXXABM电池管理带来的好处是:顷目传统技术结果ABM
43、?结果浮充长期浮充极板钝化90%休息极板不钝化M充电长期充电,存在可能90%休息,不可能电流纹波长期充电,影响很大90%休息,不可能热失控长期充电,存在可能90%休息,不可能电池检测强制放电,影响整流器工作电池自放电,不影响整流器电池寿命无法延长电池寿命一延长电池寿命达50%为确保电池的安全,9395还配备了完善的电池在线检测软件,具有可编程定时“自诊断”测试电池容量和自动计算电池的实时后备供电时间的调控功能。由于采用包功率放电(0.25C恒放电速率)及小容量定量放电(自诊断测试时,仅释放10%电池安时容量)双控技术。其计算结果不仅精度高(误差±3%),而且与用户的操作水平无关。由于
44、整流器未关断,负载不会有任何危险电池包功率放电,使得计算出的电池后备时问精度为±3%该过程完全自动进行,毋需人工干预根据UPS的实际负载量自动调整它的“电池电压过低”自动关机电压值,可防止在小电流放电时,电池被深度放电的事故发生电池测试期间运行情况整流器/逆变器同时向负载提供电源整流器降低直流电压电池保持恒定放电(0.25C),电池放电功率与实际负载无关,不足部分由整流器提供(动态调节)4)32位DSP数字控制技术XXXXXX9395系列UPS采用32为的DSP数字信号处理器,比传统的CPU速度快50倍以上,大大缩短了闭环控制时间,提高UPS输出电压的精确性和稳定性及对故障的快速处理
45、能力。由于采用了DSP芯片,大大减少控制板数量(整机只有2块控制电路板)和控制板之间的传输连接线。确保UPS具有高可靠性和高一致性。9395系列UPS整机内部无任何电位器,避免了模拟控制固有的硬件差异及参数漂移等缺陷;整机系统的集成度高,减少板件,简化电路连接,降低故障率;处理速度快,事件处理及时、准确。实现对输出电压、频率及相位的精确控制。电压经输出滤波后成为波形畸变率小于2%的正弦波电源。输出电压的稳压范围380VAC±1%。频率窗口为0.5HZ-3.0HZ可调,逆变器同步跟踪市电电源的相位角差在1度之内。允许三相负载100%不平衡度在发生下列情况之一时,逆变器的输出电压瞬态值变
46、化不超过±3%:100%阶跃负载的增加或减少任何一台冗余机的UPS出故障逆变器满负荷切并换到旁路整流器和逆变器的一体化、通用化、模块化设计为了使9395UPS的制造、维修部件更加通用化和标准化,减少器件的数量和种类,缩短故障的分析及维修时间,9395UPS采用了独创性的结构设计技术,其整流器与逆变器采用完全相同的电路原理,完全相同的、可互换的结构设计,如下图所示:整流器及逆变器原理结构图与传统UPS必须从整流器、逆变器两类部件中查找分析故障相比,这种设计使维护人员对设备故障的查找分析简化为一种,加快了故障判断速度;同时也使备品备件的储备种类下降为原来的一半,减少了可能因个别备件储备不
47、足而影响修复时间的可能性,从而提高了用户的设备使用率。5)Hot-Sync热同步并机专利技术,模块化冗余并联设计XXX9395采用专利的热同步并机技术,彻底抛弃了传统UPS并联所需要的通讯线,消除了单点故障,提高了系统的可靠性。充分发挥了数字控制软件的功能,控制UPS的并联运行,将环流降到最小,负载的均分不平衡度<2%0UPS在并机时,不需要互相获取对方的实时频率、相位,电压,电流等参数信息,就能达到同步并均匀分担负载电流。这种技术在强大的数字处理器的直接数字合成技术和自适应调控功能的支持下,只需要自己关注自己的输出电压,电流及相位,就可达到输出同步并均分负载及故障UPS快速脱机等调控功
48、能,将UPS并机概念提高到一个崭新的高度。该技术的好处在于,由于没有两台UPS之间的信号通讯电缆,完全避免了传统技术中所常见的“公共故障故障点”型的“瓶颈”问题。热同步并机带来的优点在于:UPS间无需数据通讯电缆,消除单点故障隐患UPSil机均完整并独立工作,无任何主从关系在并机系统中,采用“高频度,小步长”的调控法,它在1秒内对UPS的逆变器执行3000次同步跟踪调节。采用自适应算法进行同步跟踪和负载均分单机的并机参数在线调试,不需要转旁路负载不平衡度2%6)风道式冷却系统,冗余风扇,风扇转速检测技术风扇作为易损件,在UPS各部件中占有非常重要的地位,一旦风扇出了故障,UPS主机轻则因温度过
49、高而导致元器件老化性能下降,重则会因过热而停止工作造成负载断电。按照IEEE及欧洲电子电工协会统计,电子器件在工作温度每升高10c时,寿命会下降50%,同时电气性能会大大下降。9395采用特殊的电路和机械设计,将UPS中的功放器件IGBT的温升降到很低水平(仅5c8C);在此基础上,可得到极高的可靠性,预期的平均无故障工作时间(MTBF)高达50万小时。1choring9395采用风道式冷却方式,前进风、上出风,风扇位于UPS中部,向外吹风,UPS进风口设有除尘过滤网,避免将灰尘抽入UPS机内。9395的风扇为冗余设计,采用N+1冗余设计,风扇为24V直流设计,可在线热插拔更换。此外,传统的U
50、PS对于风扇故障是无法监测的,它们的做法是监测散热片温度,当散热片温度超过90度时发出过温度告警,而对风扇故障没有告警。因此只有当UPS因过热而关机时,用户才会觉察到可能是有风扇故障了,而此时为时已晚,因为整个UPS系统已经故障停机,从而酿成重大事故。XXX9395则是利用霍尔传感器对于风扇转速进行实时检测,UPS的LCD面板可监测每个风扇故障,并通过监控系统进行声光报警。7)冗余逻辑电源设计逻辑电源是UPS的核心控制电源,一旦出现故障将会导致UPS整流逆变电路无法工作,因此每台9395UPS都采用了两块冗余的逻辑电源板,同时采用三路取电方式,逻辑电源板的获电来自市电输入,旁路输入,逆变器输出。这种冗余设计保证了主机控制电路在任何情况下都能正常工作。8)Easy-Load负载测试专利技术
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