(整理)UPS基础培训PPT

1、UPS根底(gnd)知识培训第一页，共七十七页。培训(pixn)目标了解UPS UPS的不同(b tn)运行方式 了解UPS的日常维护第二页，共七十七页。 了解(lioji)UPS第三页，共七十七页。UPS的定义：UPS是英文 Uninterruptable Power Supply 的缩写(suxi)，中文译为“不间断电源；它是能够实现两路电源之间不间断地相互切换的电气装置；从严格意义上讲，UPS不是一种电源，它不是依靠能量形式的转换来提供电能，它只是提供一种两路电源之间无间断相互切换的时机，这才是UPS的主要设计思想(sxing)；UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。第

2、四页，共七十七页。.隔离作用：将瞬间间断、谐波、电压波动、频率波动以及电压噪声等电网骚扰阻挡(zdng)在负载之前，即使电网中的骚扰不影响负载，又使负载对电网不会产生骚扰：UPS的主要作用.两路电源(dinyun)之间的无间断相互切换：第五页，共七十七页。.频率变换作用：输入(shr)频率等于或不等于输出频率，如50Hz/50Hz，50Hz/60Hz，包括稳频作用：.电压变换作用：输入(shr)电压等于或不等于输出电压，如380V/380V，380V/220V，包括稳压作用：UPS的主要(zhyo)作用第六页，共七十七页。和是保证(bozhng)对负载供电的连续性；、和是保证对负载供电的质量。

3、.提供(tgng)一定的后备时间：UPS的电池贮存一定的能量，在电网停电或间断时继续供电一段时间来保护负载；后备时间为10分钟、30分钟、60分钟或更长。UPS的主要(zhyo)作用第七页，共七十七页。按照运行原理分类GB分类：被动后备式-VFD线互动式-VI双转换式-VFI按照供电环境分类单进单出220V/220V三进单出(380V/220V)三进三出(380V/380V)按照功率分类小功率10KVA以下(yxi)中功率10-50kVA大功率(50kVA以上)按照设计理念分类传统UPS模块UPSUPS的根本(gnbn)拓扑结构类型第八页，共七十七页。描述了UPS的三种分类方法和拓扑结构：VF

4、D级 - 被动后备式(Passive Standby- “Off-line )负载(fzi)的电压V和频率F取决于电网电源(Depends)电压和频率都没有经过调整VI级 - 线交互式(Line Interactive)负载的电压V与电网电源无关(Independent)频率没有经过调整VFI级 - 双转换式(Double Conversion - “On-Line )负载的电压V和频率F都与电网电源无关(Independent)负载的电压和频率都是经过“再生调整的(re-generated)UPS的根本(gnbn)拓扑结构类型第九页，共七十七页。1被动(bidng)后备式VFD(Passiv

5、e Standby，也称离线式OFF-Line)组成:充电器逆变器电池滤波器/调压器应用：小于2KVA的UPS；优点：电路简单，价格廉价；缺点：频率不能调节，切换时有间断。定义(dngy)UPS的根本(gnbn)拓扑结构类型充电器电池负载交流输入滤波器调压器 / 逆变器正常方式电池后备方式第十页，共七十七页。2线交互式-VI (Line Interactive)组成：静态开关双向逆变器电池旁路开关应用：此种配置不太适合中-大功率和为敏感性负载的供电，因为无法进行频率的调节。优点：电路简单，效率高；缺点(qudin)：频率不能调节，动态特性差。定义(dngy)UPS的根本拓扑结构(jigu)(类

6、型)电池负载主交流输入如果只有一路交流输入旁路交流输入逆变器维修旁路静态开关正常方式电池方式旁路方式第十一页，共七十七页。3双转换式-VFI (Double Conversion，又称为在线式On-Line)根本组成：整流器/充电器逆变器静态(jngti)旁路开关手动维修旁路开关电池 逆变器串联在交流输入与 负载之间定义(dngy)UPS的根本拓扑(tu p)结构(类型)如果只有一路交流输入手动维修旁路正常方式电池方式整流器充电器/电池负载主交流输入旁路交流输入逆变器静态开关静态旁路()旁路方式第十二页，共七十七页。3双转换式-VFI (Double Conversion，又称为在线式On-L

7、ine)应用：在这种配置中，由于使用了静态(jngti)开关，将负载切换到逆变器所需的时间可以忽略不计；而且，输出的电压和频率完全独立于输入电压和频率。这意味着这种类型的UPS可以被设计作为频率转换器使用。实际上，这种类型是中大功率的主要配置10KVA以上。 注意： 这种类型的UPS常常被称作“在线式，这表示负载由逆变器连续供电而不管交流输入电源的状态如何。优点：稳压稳频、切换无间断；缺点：价格昂贵。UPS的根本拓扑(tu p)结构类型第十三页，共七十七页。UPS的组成关键词： 整流器、逆变器、蓄电池、静态旁路(pn l)、维修旁路(pn l)维修(wixi)旁路静态(jngti)旁路整流器逆

8、变器蓄电池一台在线式双转换UPS单线图第十四页，共七十七页。 UPS图示传统(chuntng)UPS模块化UPS第十五页，共七十七页。UPS常用(chn yn)术语1 、 VA & WUPS 的容量单位，VA 为视在功率，W 为有功功率。2 、功率因数PF 对一台设备有输入功率因数和输出(shch)功率因数两个不同的参数，功率因数绝对值介于0于1之间，它是W有功功率与VA视在功率之间的比数。 输入功率因数越高说明UPS对电网利用效能越高。 从输出端考虑，输出功率因数越高那么UPS带载能力越强。 例如：一台UPS的参数为：3000VA/2400W ，可以知道输出功率因数为第十六页，共七十七页。U

9、PS常用(chn yn)术语3、峰值因数CF： 指周期波形的峰值与有效值之比。 由于计算机性负载接受正弦波电压 会产生CF介于倍的电流，因此，UPS设计时常需能提供CF值3的规格，以满足电脑性负载的应用。4、输入电压范围： UPS允许市电变化的范围，范围越大说明UPS适应性越好。5、失真： 失真分为波形失真，电压失真等，不管是体积失真，皆以百分比来计算(j sun)，其失真的大小与谐波、电压、电流以及功率因数有关系。第十七页，共七十七页。UPS常用(chn yn)术语6、效率EFFICIENCY： 是输出瓦特数与输入瓦特数之比，假设此数越接近1，那么显示其效率越好，以在线式UPS而言，一般的效

10、率约为85%90%之间，即输入1000W，输出约为850W900W之间，UPS本身(bnshn)即消耗100W150W的功率；7、可靠性MTBF: 用来描述设备平均能正常工作的时间长短的参数，MTBF越大表示该设备的寿命越长。8、高频机： 利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中笨重的工频变压器的UPS俗称高频机，高频机体积小、效率高。第十八页，共七十七页。UPS常用(chn yn)术语9、工频机： 采用(ciyng)工频变压器做为整流器和逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定、可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。10、无功功率： 单位是 VA ，它不为负载所吸收，因此

11、称为无功功率，它组成了视在功率的另一局部。降低无功功率有利于提高电网的利用率。11、有功功率： 单位是W，是负载真正吸收转换的能量局部，它组成了视在功率的一局部。第十九页，共七十七页。 UPS的不同(b tn)运行方式 在根本功能根底上通过不同(b tn)的运行方式 进一步提高供电可靠性第二十页，共七十七页。优点：系统配置简单，硬件购置本钱低 UPS系统得到充分的利用，因为UPS的容量和系统负载的容量接近。缺点：UPS出现问题时系统的可用性降低。 对UPS进行维护时系统将直接切换到市电供电 如果UPS故障(gzhng)，系统没有冗余 多单点故障系统page 21UPS的不同(b tn)运行方式

12、单机系统第二十一页，共七十七页。提高UPS可靠性的方法串联热备份：可由两台不同容量的UPS组成，主机带重要(zhngyo)负载，备机带次要负载或不带载；主机到备机的切换无间断。优点：可靠性高；连接简单。缺点：不能增容；过载能力不能增大；UPS不能充分利用。page 22UPS的不同运行方式(fngsh)串联运行第二十二页，共七十七页。提高UPS可靠性的方法直接并联由2到4台单机型UPS组成，每台UPS具有各自的静态旁路，可实现：并联冗余；并联增容。优点：并联简单；不增大(zn d)占地；价格适当；负载均分。是目前使用最多的运行方式。page 23UPS的不同运行方式(fngsh)并联运行第二十

13、三页，共七十七页。提高UPS可靠性的方法公共旁路并联(bnglin)由2到6台同等容量的并联型UPS组成，采用大容量的公共静态旁路开关柜，以便实现：并联冗余；或并联增容。优点：公共旁路过载能力大；可靠性高。缺点：占地面积稍大；价格较贵。page 24UPS的不同运行(ynxng)方式公共旁路并联运行(ynxng)第二十四页，共七十七页。 UPS的配置方法 购置的UPS设备(shbi)要适宜第二十五页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案个案中涉及到UPS配置的根本问题1 负载容量决定配多大的UPS，多少台UPS2 负载的重要程度决定UPS运行和配电方式3 所需要的后备时间决定配置多大的电池

14、4 对某些指标的特殊要求决定UPS型号的选择或选项5 对某些性能或功能的特殊要求决定配置哪些选项6 与UPS工程有关的工程(机房(j fn)建设、配电建设、系统监控) 决定自己独立完成或合作完成此工程第二十六页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案1 UPS容量确实定1 用户直接提出容量需求 可配置单机满足容量需求 可配置并机满足更大容量的需求 2用户只告诉你负载容量 认真了解实际(shj)负载量，并按高出负载的容量配置UPS 高出的比例视负载性质决定1：、2、 例：计算机类负载按1：或1：配置UPS 电动机类负载按1：2或1：3配置UPS第二十七页，共七十七页。UPS的配置方案(fng

15、n) 2 负载的重要程度1单机 对重要程度一般的用户，可配置一台单机 例如对可以有方案停电或可以临时决定停电的用户2 并机 对单机无法满足容量需求的用户，用并机提高供电容量3 冗余并机 对不允许停电或停电会造成经济、政治、社会各方面严重影响 和损失的用户需要配置冗余并机系统，提高供电可靠性4 单机或并机双总线供电、分布冗余方式供电 用于对供电可靠性极高，对供电无理论单一故障(gzhng)点的需求单位 案例介绍第二十八页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案造价最低的无单一(dny)故障点 UPS系统第二十九页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案造价(zoji)较高的并机双总线 供电系

16、统第三十页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案造价较高的大容量高可靠系统 系统组成 中国银联数据中心UPS系统共由10台400KVA GALAXY UPS组成1000KVA 设计(shj)输出容量的双总线镜相冗余UPS系统，每套UPS系统由5台400KVA UPS组成41冗余，一期共安装6台，每套3台及一台2000KVA的公共静态旁路柜。 第三十一页，共七十七页。第三十二页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案例 ：做一个UPS配置方案工程背景：山西(shn x)某铁路段道路控制系统，此系统不是一般的运输调度而是对火车运行道路的控制。其负载设备是多台单电源效劳器，总负载容量接近30K

17、VA。设计单位要求提供UPS配置方案。 1 重要性判断此工程比较重要，因为山西铁路线路繁忙，如控制系统瘫痪会发生撞车事故 2 UPS系统采用冗余并机可以满足供电平安要求 3 UPS容量选择2台40KVA 还有哪些问题希望知道？气候条件、后备时间、运行环境、 上游供电情况。第三十三页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案3 后备时间确实定UPS UPS中的电池UPS的额定直流电压可能是360、384知道了直流电压就知道应配多少只电池电池可能需要1组、2组多组并联是为延长(ynchng)后备时间 12V电池只数额定电压/12 2V电池只数额定电压/126 例 1台Galaxy pw UPS 每

18、串电池由多少只12V 电池组成 计算 384/12=32只 电池(dinch)开关第三十四页，共七十七页。UPS UPS中的电池(dinch)酸性电池每个单元(dnyun)电池(CELL)电压为2V由6个单元电池组成的一块电池(BATTERY)，其端电压为12V由3个单元电池组成的一块电池，其端电压为6V碱性电池每个单元电池电压为碱性电池一般不做成电池组2V2V2V2V2V2V12V一个(y )电池组第三十五页，共七十七页。 UPS中的电池(dinch)梅兰日兰各种UPS的直流电压Galaxy pw 384V-408VGalaxy 384v-408vGalaxy 5000 360432VGal

19、axy 6000 384-408vPlanet 3000 220v-还有一些其他的电压(diny)等级第三十六页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案1 根据额定容量和后备时间配电池 电池放电时提供的功率 P=SPF/ 式中 P有功功率 SUPS视在功率 PFUPS输出功率因数(n l yn sh) 电池放电时UPS效率之间 步骤：1求出放电时每个单元电池应提供的功率 2查阅相应电池资料确定电池型号容量第三十七页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案例 1台Galxy 5000 120KVA UPS 配30分钟电池(dinch)， 要求：电池选用MGE M2AL电池，应如何配置Gala

20、xy 5000 可以配3035只12V电池；UPS直流电压下限为300V，暂且选择30只电池的配置1电池放电时需要提供的功率为 每个单元电池需要提供的功率为100000/30/6=556W 查电池资料：要用恒功率放电的表格，要用终止电压的 表格讲请原因可知选用M2AL 12-100电池3串，共计90只电池可满足要求 说明查表步骤，以及数据有偏差时的处理第三十八页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案2 根据实际负载和后备(hubi)时间配电池 根据实际负载配置电池可节省投资，防止不必要的浪费 计算每只单元电池功率时，P为实际功率值，其他步骤相同第三十九页，共七十七页。UPS的配置(pizh

21、)方案电池计算一般性的方法如下：一 需要确定和知道的条件：1 UPS容量S2 UPS输出功率因数PF3 UPS直流关机电压Udcmin4 电池供电时UPS效率5 环境温度15-256 UPS额定直流电压U 或7 每串电池单体(dn t)电池个数N ( U=2*N)8 所需要的后备时间9 准备选用的电池型号10该型号电池资料(需要单体电池恒功率放电时间表)第四十页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案二 计算：1 求单体电池放电终止电压Udcmin / N2 求电池需要提供的总功率PS PF /3 求每个单体电池2V需要提供的功率P1P/N 以下(yxi)2步视需要计算4 求每个电池组12V

22、需要提供的功率，如P26*P/N5 求每个电池组6V需要提供的功率，如P33*P/N 注：4 5 是在所提供的电池放电功率表是以每12V或每6V 的情况下时才需要第四十一页，共七十七页。UPS的配置(pizh)方案三 对照电池资料确定电池型号和数量：根据以上计算结果，对照电池资料选择适宜的电池。电池资料中有多个表格，各表格对应不同的终止电压，我们所需要的表格应由上面计算出的Udcmin / N数值，即单体电池放电终止电压来确定。根据放电时间和所需功率确定对应的电池型号.如果电池资料中也提供了6V和2V的表格,也可以根据自己(zj)的意愿选择单体2V或6V的电池.第四十二页，共七十七页。 UPS

23、的日常(rchng)维护 第四十三页，共七十七页。环境(hunjng)以下工程在UPS调试时，已由 工程师检查过，但在日常巡检中应随时注意检查：检查是否有可能阻塞UPS维护通道以及通风通道的杂物盒子(h zi)、包装箱或设备等；检查室内通风是否正常，UPS的进风口和出风口是否被杂物或灰尘堵塞；检查UPS机壳以及其他辅助柜是否已经可靠接地。第四十四页，共七十七页。房间(fngjin)的类型应注意检查(jinch)是否存在以下隐患：UPS严重积尘；有腐蚀性气体或房间内相对湿度很高；UPS上方有水管，喷淋装置等；UPS室的排水特别是安装于地下室内；房间内可能产生导电的粉尘，如碳粉，金属粉末等；室内温

24、度受室外温度的影响很大变化剧烈。温度的升高同时也会影响UPS机内电解电容的寿命。 如果UPS室受外界环境影响，请特别注意温度差的影响；第四十五页，共七十七页。测量(cling)温度如果安装环境的检查结果正常，那么(n me)测量房间的温度环境温度将决定UPS及其电池是否运行在最优的条件下。 使用要点：常见UPS可在35摄氏度的环境温度下连续运行，或在40摄氏度的环境温度下最长连续运行8个小时； 超过25摄氏度时，电池、交流直流电容以及风扇等部件的使用寿命将显著减少。第四十六页，共七十七页。房间(fngjin)的通风首先注意房间通风的类型，包括：自然通风，空调或强制通风；检查：空调或风扇(fng

25、shn)的温度阀值的设定；检查UPS底部进风口通风是否通畅；如果UPS室还需安装其他设备，应注意要考虑其热损耗和房间的通风。第四十七页，共七十七页。通风结构(jigu)和布局前侧逆变器电路板250mm两个独立的通风(tng fng)系统：-逆变器,控制电路 专用排风口-变压器,电抗器 专用排风口进风口距墙UPS具有后背排风和顶部排风两种排风方式。顶部排风可靠墙安装，但是为了方便(fngbin)维护，建议留有一定的安装距离。第四十八页，共七十七页。房间(fngjin)的洁净度如果(rgu)房间里灰尘很大，应立即进行清扫注意：UPS机内的清洁度直接取决于UPS室的清洁度。提高UPS清洁度的措施 安

26、装过滤网 安装空调系统 室内加压 地板刷漆 第四十九页，共七十七页。 UPS的维护使用技术(jsh)及典型故障的处理 第五十页，共七十七页。目检检查(jinch)UPS外壳、内部防护挡板均完好，且没有遗失。去除堆放在UPS上的杂物或设备。 检查设备使用手册是否丧失。检查UPS的洁净程度第五十一页，共七十七页。电气(dinq)环境检查电缆的线径是否符合安装手册中的要求，或满足长期连续以额定电流运行的要求电缆线径的选择取决于：电流的大小；允许的电压降落50或60赫兹交流电路：3%；直流电路：1%。电缆允许的温升，取决于：电缆材质(ci zh)：铜或铝；电缆的摆放第五十二页，共七十七页。电气(din

27、q)环境确定UPS上线和下线断路器的位置，各断路器应有标记或贴标签；注意观察在操作断路器前是否还有其他的限制条件；检查断路器的容量是否与安装手册中的相符并进行了正确的整定；人身没有保护，断路器没有选择性，电缆过热，断路器频繁跳闸(tio zh)使用要点：优先选用主输入与旁路输入别离的供电方式优先选用高质量的市电为UPS供电第五十三页，共七十七页。典型(dinxng)故障UPS整流器故障导致负载供电中断(zhngdun)电池放不出电蓄电池寿命过早到期第五十四页，共七十七页。典型(dinxng)故障旁路超限UPS由发电机供电，引起频率或电压超限；市电电压超限，问题一：主输入(shr)与旁路为同一路

28、电，旁路电压报超限而整流器运行正常；问题二：旁路电压在容限范围以内，而旁路依然报电压超限旁路电压超限时的影响：UPS的切换将引起负载供电中断此时，应注意控制负载第五十五页，共七十七页。电气(dinq)测量测量工具：数字(shz)万用表和示波器一般巡检可参考显示屏给出的测量值故障：整流器故障的检测第五十六页，共七十七页。接地(jid)了解UPS上线、下线的接地制式检测零地电压UPS对零地电压不作调整。典型故障UPS输出(shch)零地电压高；与UPS无关；由于操作不当导致负载效劳器电源板烧毁。在UPS维护测试过程中应特别注意零线的状态第五十七页，共七十七页。接地(jid)零地电压升高(shn o

29、)的原因：三相负载不平衡或负载富含谐波成分；“保护接零和“保护接地 “混接；零线电阻大或零线开路。第五十八页，共七十七页。接地(jid)“保护(boh)接零和“保护(boh)接地混接第五十九页，共七十七页。UPS内部(nib)组件的检测将负载不间断切换至由维修旁路供电，UPS完全下电后进行检查：是否有过热现象金属局部是否氧化；检查不同的模块之间，电路板之间的连接，采样(ci yn)线、扁平电缆等的连接；检查变压器、电抗器和电解电容的外观检查功率连线的连接是否牢靠，防止接触不良引起的电缆局部过热损坏甚至UPS宕机。在不能停电检查的情况下，应使用红外线探测仪测量连接头的温度。第六十页，共七十七页。

30、UPS的洁净度检查UPS内部及各个部件是否有积尘，必要(byo)时应进行UPS内部除尘。UPS应定期进行除尘；除尘后应注意检查个局部的连接以及插接部件是否有松动。UPS内部灰尘积累过多的危害在于：机械器件或分断器件的故障 影响散热，危及系统的可靠性 减小绝缘间距第六十一页，共七十七页。温度(wnd)检测(jin c)电池室的温度 电池室的最优温度为15-25摄氏度使用要点：电池建议安装在有空调的房间，房间的温度保持在15-25摄氏度；超过25摄氏度时，温度每升高10度，电池的寿命缩短一半。第六十二页，共七十七页。电池(dinch)的外观检查检查电池是否鼓胀，有裂纹或渗液；检查电池的连接头是否松

31、动或有腐蚀现象；检查电池极柱是否严重被氧化或损坏(snhui)对损坏现象进行评估，采取必要的措施第六十三页，共七十七页。检查(jinch)电池组的绝缘断开(dun ki)电池断路器，分别测量电池正负极与电池柜架的金属支架之间的电压。第六十四页，共七十七页。电池(dinch)的参数例如：品牌： 后备时间：10 mn类型：M2AL 12-100容量(rngling)：100Ah电池只数：2 x 32调试时间 (1)：15/07/001指整组电池的最初安装时间注意电池的寿命以及显示屏上的电池后备时间。第六十五页，共七十七页。电池电压(diny)的测量检测电池(dinch)单体数量是否与充电电压直流母

32、线电压相匹配：适宜的浮充电压；向后面的负载逆变器供电的要求。在进行电池电压测量时应确保：对于后备时间为10分钟的电池至少应充电5个小时以上；对于后备时间为30分钟的电池至少应充电8个小时以上。第六十六页，共七十七页。查找(ch zho)有问题的电池用专用测量仪器测量电池的内阻24Ah，小于12毫欧；65Ah， 小于8毫欧。使用放电器测量每块电池放电时的端电压小于9V，电池损坏测量电池端电压前提：充电器正常运行，并假定(jidng)充电器的电压是正确的。计算电池组充电电压：U = Nc x UcNc: 电池单体的数量Uc: 每个电池单体的电压l计算每块电池的电压：Uth = Utotal / N

33、N 电池的只数测量每块电池的电压Un计算电压差 (Uth-Un)如果电压差 + 或 - 6%，那么该块电池可能损坏。第六十七页，共七十七页。放电(fng din)测试电池放电曲线(qxin)：通常为恒功率放电预报警电压终止(zhngzh)电压. 1 后备时间1335 V423 V463 VtU bat第六十八页，共七十七页。放电(fng din)测试电池放电测试应当在确保负载平安的前提下进行已经(y jing)用内阻仪或放电器对电池进行了检测；或使用UPS自带的电池自动检测功能使用(shyng)要点：断开UPS主路输入断路器Q1进行日常电池放电维护；进行电池放电测试同时也测试了以下内容：带载充电测试。获得较为准确的实际