UPS原理及基础课件

UPS原理及基础维护目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接交流电压也是稳定的，但交流电压的大小和方向随着时间发生周期性变化。交流与直流直流电压是稳定的，这从直流电压随着时间的推移它的大小和方向都未发生改变。1.直流电相对交流电，它不存在周期性的变化，显得更加稳定。2.直流磁路与交流磁路相比更加稳定，重要场合的继电保护一般均采用直流供电的继电器。3.0、1信号容易区分，所有大多数家用电器使用直流电控制。1.交流电的电压变换通过变压器实现，比直流电更加容易。2.交流电产生的电弧比直流电产生的电弧更加容易熄灭。3.交流电驱动的三相异步电动机结构简单、性能稳定且工作可靠，比直流电动机更容易控制。特征特点交直流的波形图电压/时间电流=I，电压=U，电阻=R，功率=PU=IRI=U/RR=U/IP=UII=P/UU=P/IP=U²/R=I²RR=U²/P=P/I²基本公式交直流的波形图电压/时间交流电的有效值是根据它的热效应确定的。交流电流i通过电阻R在一个周期内所产生的热量和直流电流I通过同一电阻R在相同时间内所产生的热量相等,则这个直流电流I的数值叫做交流电流i的有效值,用大写字母表示,如I、

U等。一个周期内直流电通过电阻R所产生的热量为：交流电通过同样的电阻R，在一个周期内所产生热量：根据定义，这两个电流所产生的热量应相等，即将代入上式i=Imsinωt正弦交流电的有效值与最大值的关系：

注：IU

是电流、电压的有效值，Im、Um是电流、电压的最大值交流电的有效值三相交直流的波形图电压/时间三相交流电是由三个频率相同、电势振幅相等、相位差互差120°角的交流电路组成的电力系统。目前，我国生产、配送的都是三相交流电。当线路Y接时，线电压=√3相电压，线电压超前30度，线电流等于相电流。当线路三角连接时，线电压等于相电压，线电流=√3相电流，线电流滞后相电流30度。三相交流电U线=√3U相I线=I相Y型U线=相I线=√3

I相△型交流导线的选择交流导线的截面积按发热条件来选择。已知导线需要通过的最大电流（有效值）I，可按2A~4A/mm2来选取多股铜芯绝缘导线的线芯截面积。线芯标称截面积（mm2）系列为：1、1.5、2.5、4、6、10、16、25、35、50、70、95、120、150、185、240等。机房内的交流导线应采用阻燃型电缆。通信电源用阻燃软电缆有ZA-RV型和ZA-RVV型，前者为铜芯阻燃聚氯乙烯绝缘软电缆，后者是铜芯阻燃聚氯乙烯绝缘聚氯乙烯护套软电缆。电压等级和电网电压等级一般划分：1：安全电压（通常36V以下）；2：低压（又分220V和380V）；3：高压（10KV-220KV）；4：超高压330KV-750KV；5：特高压1000KV交流、±800KV直流以上；目前我国常用的电压等级：220V、380V、6.3kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，1000kV。电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常将35kV以上的电压线路称为送电线路。电边丛生产到分配，通常要通过发电、输电、变电、配电等环节考虑到发电机组绝缘和运行安全等因数，发电机输出端电压不能很高，一般低压发电机输出端压一般为400V，高压发电机输出端压为6～20KVTN-S系统（三相五线制）·N为中性线即工作零线（简称零线，接了地的中性线称为零线），用于流过三相不平衡电流，N线不准重复接地；·PE为为保护零线即保护地线，专门用于保护接地（设备机壳接地）。·布线时N线与PE线必须彼此绝缘、严格分开，不得混用。·变压器中性点直接接地的接地电阻值，在变压器容最不超过100kVA时不宜大于10Ω：当变压器容量超过100KVA时，不宜大于4Ω。TN－S系统即三相五线供电系统，除三相线（U、V、W）和中性线（N）外，还有一条保护接地（PE）线。相线为U相（A相）黄色、V相（B相）绿色、W相（C相）红色；零线（N）为兰色；保护地线（PE）为黄绿双色。TN-S供电系统的特点如下。（1）系统正常运行时，专用保护线上没有电流，只是工作零线上有不平衡电流。PE线对地没有电压，所以电气设备金属外壳接问零保护是接在专用的保护线PE上，安全可靠。（2）工作零线只用作单相负载回路。（3）专用保护线PE不许断线，也不许进入漏电开关。■交流供电应采用三相五线制，零线禁止安装熔断器，在零线上除电力变压器近端接地外，用电设备和机房近端不许接地。通信电源的概念■基本要求：通信电源系统必须保证稳定、可靠和安全地供电。■系统组成方式：集中供电分散供电混合供电一体化供电■定义：通信电源系统是对局（站）内各种通信设备及建筑负荷等提供用电的设备和系统的总称。■基本组成：通信电源系统由交流供电系统、直流供电系统和接地系统组成。通信交、直流供电系统■交流供电系统：通信局（站）的交流供电系统，由主用交流电源（一般为10kV市电）、专用变电站、备用发电机组或移动电站、市电油机转换屏、低压配电屏、交流配电屏、交流不间断电源设备（UPS）以及相关的配电线路组成。■直流供电系统：通信局（站）的直流供电系统，由直流不间断电源设备（开关电源）、整流器、蓄电池组、直流配电屏和相关的馈电线路组成。直流供电系统向各种通信设备和逆变器等提供不间断直流电源。UPS（交流不间断）380V开关电源（直流不间断）-54V高压配电、变压器、低压配电、楼层配电（交流）汽油、柴油发电机（交流）蓄电池组(直流)通信接地要求各类通信局站联合接地装置的接地电阻值应符合下表要求：通信局（站）名称 接地电阻值（Ω）■一类通信局站 ＜1■二类通信局站 ＜1■三类通信局站 ＜3■四类通信局站 ＜10■五类通信局站 ＜10注：一类通信局站：包括集团级通信机楼、省级通信机楼、国际出入口局、大区客服中心等。二类通信局站：包括地市级通信机楼、省级客服中心等。三类通信局站：包括县市级通信机楼、省际传输中继站/光放站、超级通信基站等。四类通信局站：包括省内传输中继站/光放站、城域传输网骨干节点机房、城域传输网汇聚站等。五类通信局站：包括通信基站、接入（网）机房、城域传送网中继站/光放站等。■每年检测一次接地引线和接地电阻，其电阻值应不大于规定值。联合接地方式，这就是按均压、等电位原理，使局（站）内各建筑物的基础接地体和其他专设接地体相互连通形成一个共用地网，并将电气电子设备的工作接地、保护接地、逻辑接地、屏蔽体接地、防静电接地以及建筑物防雷接地等共用一组接地系统的接地方式。■联合接地系统由接地网、接地引入线、接地汇流排和接地线组成。通信局站配电结构（a）不间断（b）可短时间中断（c）允许中断目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接电源基础知识电源是提供电能的装置。电源因可以将其它形式的能转换成电能，所以把这种提供电能的装置叫做电源。广义上讲，电源分为直流电和交流电。两端极性不随时间改变的是直流电源两端极性随时间改变的是交流电源特点：电压、电流的大小/方向随时间不断变化表达式：u

=Umsin(ωt+) 最大值：Um=220*=311周期T：交流电变化一次所需的时间频率f：每秒变化的次数，反映波形变化快慢（工频50Hz）ωtπ2πu单相正弦交流220311最大值有效值＋－T单相交流电uA

=Umsin(ωt)uB

=Umsin(ωt－120°)uC

=Umsin(ωt－240°)

三相交流三相电字母表示——

A（黄色）、B（绿色）、C（红色）、N（蓝色）、GND（黄绿色）（或U、V、W、N、GND）相电压——火线与中线间的电压（有效值220VAC）线电压——两火线之间的电压（有效值220*=380VAC)一般交流电压表、电流表的刻度为有效值三相交流电电路元件的阻碍作用使得电流对其做功电功的概念用于发光，发热，以及电力拖动的所消耗的电能，叫做有功用于建立交变磁场电场，从而使互相转换的叫无功功的基本单位是焦耳（电费）视在、有功、无功功率在数值上的联系有功功率，单位W无功功率，单位Var视在功率，单位VA目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接UPSUPS-UninterruptedPowerSystem信息及网络设备蓄电池市电什么是UPS一种可以提供两个以上供电线路的设备，当主要供电失效时，可以切换至备份的供电路径。为什么用UPS？－电网问题波形下限市电断电电压浪涌电线噪声瞬态尖峰频率漂移谐波失真……电网为什么用UPS？－电网问题电网问题引发原因现象市电断电停电、空气开关跳闸零电压持续2个周波以上电压浪涌大型设备关闭或雷击引起电压高于110%额定值，持续一个或多个周波波形下陷大型设备突然启动、电网切换电压低于80-85%额定值，持续一个或多个周波

瞬态尖峰闪电、电子开关工作，电焊电压峰值高达6000V，持续时间一般为0.5-5个周波谐波干扰电动机、电焊机、广播通信设备、无线通信设备、微波设备频率漂移小水电，发电机电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲——造成服务器、路由器、磁盘阵列等精密设备数据丢失、设备损坏、死机、停止工作等。谐波污染、线间噪声、频率漂移——造成网络传输误码率大增，数据传输速度低下等。为什么用UPS？－电网问题对设备的危害高可靠性不间断供电电网稳压、净化功能电池管理功能智能监控功能UPS的四大功能保证动力的连续性高质量供电、绿色电源延长电池使用寿命解决UPS维护问题四种架构UPS性能对比市电负载逆变器电池组充电器175～264V220±4％～±10％V功率等级0.25-3KVA左右后备式UPS的基本原理市电正常时，它向负载提供的是抽头变压器稍加稳压处理的“低质量”交流电，逆变器不工作，蓄电池由独立的充电器充电。当市电超出规定范围时，负载由继电器转为电池逆变供电。市电负载低通滤波器逆变器/充电器降压绕组升压绕组电池组175～264V150～175V264～276V功率等级0.7-20KVA左右互动式UPS的基本原理在线互动UPS与后备式比，主要区别在于：逆变器与充电器合二为一，输出通过变压器的抽头跳变，实现分段稳压。功率等级10-480KVA左右市电负载主变换器电池组Delta变换器175～264V220±4％～±10％V补偿变压器Dalta变换UPS的基本原理－市电正常时，85％能量有市电直接提供，15％能量有一个逆变器提供，－当市电异常时，100％能量有电池提供。－无法解决市电上的谐波污染，比如：频率异常、浪涌、噪声等，将直接输入到重要负载。整流逆变充电器电池组输入EMI输出EMI负载市电维修开关旁路输入空开市电输入空开切换开关1234功率等级0.7-1500KVA左右在线式UPS的基本原理

在主路市电正常时，UPS一方面通过整流器、逆变器给负载在线提供高品质交流电源；另一方面通过整流器为电池充电，将能量储存在电池中，如图：

在线式UPS原理：市电逆变工作模式当主路市电掉电或不正常时，系统自动无间断地切换到电池工作模式，由电池逆变出用户所需的三相四线交流电源向负载供电。市电恢复后系统自动无间断地恢复到正常工作模式，如图：

在线式UPS原理：电池逆变工作模式旁路工作方式有两种，一种能自动恢复到正常工作模式；另一种需人工干预才能回到正常工作模式。在逆变器过载延时时间到、逆变器受大负载冲击等情况下，系统自动无间断切换到静态旁路电源向负载供电。在UPS恢复正常后，系统自动恢复正常供电方式。当用户关机，或主路市电掉电（或不正常）且电池储能耗尽，或发生严重故障等情况下，逆变器关闭，系统会停留在旁路工作模式。此后若需恢复到正常工作模式，则需要用户重新开机，如图：

在线式UPS原理：静态旁路工作模式需要对UPS电源及电池等进行全面检修或设备故障需维修时，可以通过闭合维护开关Q3BP，将负载转向维修旁路直接供电，以实现对UPS不停电维护。维修需要断开UPS内部的主路、旁路输入电源和电池输入开关以及输出开关，实现UPS内部不带电而对负载仍然维持供电的维修工作模式，如图：

在线式UPS原理：维修工作模式适用范围：中小功率机型优点：价格便宜，安装方式简单可靠。缺点：从机电池寿命缩短。对单机抗阶跃负载能力要求高。没有扩容能力。市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主路从机旁路从机输出UPS高可靠方案一：主从机串联“热备份”通常30KVA以内小容量UPS采用此结构适用范围：大功率机型优点：多台UPS平均分摊负载、可靠性高。缺点：控制电路复杂。成本高。形式较多：直接并机（N+1)、并机柜方式(并机旁路柜）、导航型方式、热同步方式。市电负载AC/DC----DC/ACAC/DC----DC/AC主机从机从机输出并机逻辑控制UPS高可靠方案二：直接并机型冗余供电现网大部分UPS结构为1+1冗余并机并联的目的1、可以组成很大容量的交流电源系统；2、可以组成冗余系统以提高系统的可靠性；3、可以灵活配置系统的容量，便于扩容，并降低用户的初始投资；4、系统具有很好的可维护性并联的基本条件：除并机系统各单机必须满足机型和容量相同，软件和硬件版本需一致外，还需满足以下条件：电压幅值相等输出滤波器参数一致电压频率一致控制系统稳定电压相位一致均流一致UPS高可靠方案三：双母线供电（2N）双母线供电：优点：－解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。－系统稳定性、可靠性高－维修方便缺点：－系统配置复杂－成本高BCB~~~~电子切换开关母线一母线二重要负载一般负载UPS系统1UPS系统2双母线系统，允许一段母线掉线，单系统负载率上限45%UPS高可靠方案四：三母线供电（3N）列头柜3UPS系统1UPS系统2UPS系统3列头柜1列头柜2母线1母线2母线3三母线系统，允许其中一段掉线，单系统负载率上限60%三母线供电：优点：－解决单母线运行方式存在的单点“瓶颈”问题。－系统稳定性、可靠性高－维修方便—提高负载率，减少设备投资缺点：－系统配置复杂－成本较高目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接UPS系统部分UPS系统一般包含部件：输入配电柜、UPS主机、输出配电柜、交流列头柜、蓄电池组。以枢纽楼1+1并机UPS为例UPS系统各部件功能部件功能输入配电柜1具备输入两路市电自动切换功能。工作方式有自动状态、手动状态（主用或备用）。该配电柜一般为ATS。（注意ATS极性、切换逻辑）输入配电柜2该机柜提供UPS主机主路或旁路分配接线功能。UPS主机控制主路交流电源输入，整流器将交流变成直流，逆变模块再将直流变成交流后输出。蓄电池组在UPS主机市电逆变供电时，将电能存储为化学能。在市电供电异常时，将化学能转换为电能，逆变后供给下级设备使用，蓄电池组的好坏关系整个UPS系统的供电安全。输出配电柜将UPS主机输出并联，并由断路器分配给各个列头柜使用。列头柜列头柜引自UPS系统输出配电柜，一般提供两路独立输入。由列头柜输出断路器分配给对应列各服务器机柜，再次配电给服务器使用。（注意列头柜结构是否两路完全分开，包括零线）UPS系统各部件故障故障部件操作方法输入配电柜1采用应急电缆跳过故障件（如ATS），将市电直接送至输入配电柜2，进而分配给UPS主机使用。输入配电柜2该配电柜与上级连接采用铜排，与下级连接采用断路器，该配电柜至下级断路器均有空余，如其中某一个断路器出现不能合闸等故障直接连接至下一个同型号断路器即可。UPS主机UPS主机采用1+1并机时，单机输出负载率上限为45%。如未出现输出短路、并机逻辑等严重故障时，故障单机退出服务，正常机器可带载全部负荷。此时应尽快恢复故障单机，如市电波动频繁可使用应急开关将故障机器电池并接至正常机器以提高备电时间。蓄电池组蓄电池故障分为容量不足、开路、短路。通过蓄电池容量测试，可分析蓄电池组中的故障电池，对于容量不足及短路电池应集中至一组同型号同批次中。对于开路电池应急可考虑短接，并应尽快更换处理。如单机故障退出服务时可用应急电缆将故障电池临时并接至正常UPS主机，提高备电时间。输出配电柜如输入断路器故障，根据不同厂家要求采取不同应急措施（如梅兰UPS输出断路器断开可能由于严重不均流调压至宕机），后续隔离后尽快更换故障断路器。如输出断路器故障可应急更换至同容量空置断路器上，并尽快更换故障断路器。列头柜如列头柜输入断路器故障，设备单边断电，应采取铺设应急电缆，并尽快更换故障断路器。如列头柜输出断路器故障可应急更换至同容量空置断路器上，并尽快更换故障断路器。列头柜并机系统1并机系统2市电1市电2UPS系统优选方案---并机双母线主旁不同源并机双母线单电源设备：STS、LBS同步目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接UPS维护原则维护工作的基本任务：保证通信设备的供电不间断，供电质量符合标准。维护界面：电力机房至各专业机房末级配电设备（列头柜、列尾柜、高阻柜、PDF）受电端子（含受电端子）及之间的设备和线缆，由通信电源专业负责维护，该端子以后部分由各相关专业负责维护。目前我省实行电力机房至各专业机房末级配电设备（列头柜、列尾柜、高阻柜、PDF）输出端子（含输出端子）及之间的设备和线缆，由通信电源专业负责维护，该端子以后部分由各相关专业负责维护。UPS、开关电源是负载不间断供电的最后一级保障，不容有失！落实清楚供电路由结构是故障处理的基础！在线式UPS主机显示及含义2026/8/15指示灯状态意义整流器指示灯绿色常亮整流器正常工作绿色闪烁市电正常，但整流器未工作红色常亮整流器故障灭整流器不工作，市电异常电池指示灯绿色常亮负载电源由电池提供绿色闪烁电池放电终止预告警红色常亮电池异常（电池故障、无电池或电池反接）或电池变换器异常（故障、过流或过温）灭电池和电池变换器正常，电池充电中旁路指示灯绿色常亮负载电源由旁路提供红色常亮旁路电源异常或超出正常范围，或静态旁路开关故障灭旁路正常逆变器指示灯绿色常亮负载电源由逆变器提供绿色闪烁逆变器开机、启动、同步红色常亮逆变器故障灭逆变器不工作输出指示灯绿色常亮UPS有输出，且正常红色常亮UPS有输出，但过载灭UPS无输出状态指示灯绿色常亮运行正常黄色常亮UPS告警（例如：交流故障）红色常亮UPS故障（例如：熔断器或硬件故障）部件编号功能1整流器指示灯2电池指示灯3旁路指示灯4逆变器指示灯5输出指示灯23451UPS日常维护关注点UPS主机、配电蓄电池组易损件：风扇、电容、防雷器整组电压、环境温度、电池温度运行状态：告警、显示单体电压：反极、过压（可能开路，放电时该组无电流）、欠压（落后单体）路由结构：1+1并机系统输出先并或先过空开、工频机输出柜零地短接外观：漏液、渗酸、鼓胀触点状态：接触不良过热、损坏绝缘（工作时红外检测）极柱松动或连接条异常（可在放电时采用红外检测）后备时间剩余容量参数：电池管理参数、系统时间绝缘接地：裸露端子、绝缘胶垫、电池架绝缘、电池架接地列头柜：三相平衡，零地电压容量预警：有功、视在差异UPS日常维护（易损件）2026/8/15防雷空开是否闭合、防雷器状态UPS日常维护（蓄电池管理参数）蓄电池组充电管理：浮充电压（13.5V\13.8V…）均充电压（14.1V\14.4V…）均充保护时间（过充出现电池鼓胀漏液）均充逻辑（PW\galaxy7000：停电xx秒/电池开关断

开xx秒开启均充 NXr\HipulseU：转均充电流）参数设置以电池要求为准;UPS建议关闭均充，定期开启均充（3month/6month）;UPS日常维护（后备时间）1+1并机系统单机退出（故障或人为）：考虑将退出单机电池（同型号）临时并接至正常主机（建议过开关）根据UPS负荷及电池剩余容量，可估算出系统后备时间，应急情况有侧重点。相关参数：UPS主机输出功率因数、实际输出功率因数、电池剩余容量（通过核对性或全容量测试确定）、电池节数UPS日常维护（主机、配电红外）UPS日常维护（蓄电池）蓄电池端子应按规定扭力要求拧紧，如无防滑垫片需定期调整。UPS日常维护（蓄电池）2026/8/15开路：以12V电池为例，电压明显过高反极：正常红正黑负，实测红负黑正串并方式：较优方式先并后串其它外观问题：极柱腐蚀、漏酸、渗酸等UPS日常维护（列头柜问题）2026/8/15三相平衡/由上往下接线ATSUPS容量预警UPS三相负荷尽量平衡常见UPS用户密码2026/8/15设备型号普通用户管理员备注帐号密码帐号密码艾默生HipulseU/12345//调整均浮充艾默生Nxr/12345//

施耐德GalaxyPW////

施耐德Galaxy7000////

中达DPS/0000/0000

目录通信局站配电结构电源基础知识UPS基础UPS系统结构UPS维护UPS系统割接UPS割接方案（断电割接）重点：断电割接重点清查下挂设备明细，涉及业务。