UPS基础培训PPT.ppt

1、UPS基础知识培训,培训目标,了解UPS UPS的不同运行方式 了解UPS的日常维护,了解UPS,UPS的定义： UPS是英文 Uninterruptable Power Supply 的缩写，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机会，这才是UPS的主要设计思想； UPS的价格之所以昂贵，就是贵在这种不间断切换的特点上。,.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在负载之前，即使电网中的骚扰不影响负载，又

2、使负载对电网不会产生骚扰：,UPS的主要作用 .两路电源之间的无间断相互切换：,.频率变换作用： 输入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的主要作用,和是保证对负载供电的连续性； 、和是保证对负载供电的质量。,.提供一定的后备时间： 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的主要作用,按照运行原理分类（GB分类）： 被动后备式-VFD 线互动式-VI

3、 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） 中功率（10-50kVA） 大功率(50kVA以上) 按照设计理念分类 传统UPS 模块UPS,UPS的基本拓扑结构（类型）,GB/T 7260.3描述了UPS的三种分类方法和拓扑结构： VFD级 - 被动后备式(Passive Standby- “Off-line” ) 负载的电压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

4、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的基本拓扑结构（类型）,（1）被动后备式VFD (Passive 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，价格便宜； 缺点：频率不能调节，切换时有间断。,IEC 62040-3/GB 7260.3定义,UPS的基本拓扑

5、结构（类型）,充电器,电池,负载,交流输入,滤波器,调压器,/,逆变器,（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：频率不能调节，动态特性差。,IEC 62040-3/GB 7260.3定义,UPS的基本拓扑结构(类型),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,（3）双转换式-VFI (Double Conversion，又称为在线式On-Line) 基本组成： 整流器/

6、充电器 逆变器 静态旁路开关 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,IEC 62040-3/GB 7260.3定义,UPS的基本拓扑结构(类型),如果只有一路交流输入,手动维,修旁路,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,(),（3）双转换式-VFI (Double Conversion，又称为在线式On-Line) 应用： 在这种配置中，由于使用了静态开关，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

7、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的基本拓扑结构（类型）,UPS的组成 关键词： 整流器、逆变器、蓄电池、静态旁路、维修旁路,维修旁路,静态旁路,整流器,逆变器,蓄电池,一台在线式（双转换）UPS单线图,UPS图示,传统UPS,模块化UPS,UPS常用术语,1 、 VA & W UPS 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功率因数两个不同的参数，功率因数绝对值介于0于

8、1之间，它是W（有功功率）与VA（视在功率）之间的比数。 输入功率因数越高表明UPS对电网利用效能越高。 从输出端考虑，输出功率因数越高则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2400W/3000VA=0.8,UPS常用术语,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2.4-2.6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

9、真等，不论是体积失真，皆以百分比来计算，其失真的大小与谐波、电压、电流以及功率因数有关系。,UPS常用术语,6、效率（EFFICIENCY）： 是输出瓦特数与输入瓦特数之比，若此数越接近1，则显示其效率越好，以在线式UPS而言，一般的效率约为85%90%之间，即输入1000W，输出约为850W900W之间，UPS本身即消耗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。,UPS常用术语,9

10、、工频机： 采用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，因此称为无功功率，它组成了视在功率的另一部分。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部分，它组成了视在功率的一部分。,UPS的不同运行方式 在基本功能基础上通过不同的运行方式 进一步提高供电可靠性,优点：系统配置简单，硬件购置成本低 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

11、接切换到市电供电 如果UPS故障，系统没有冗余 多单点故障系统,page 21,UPS的不同运行方式单机系统,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 22,UPS的不同运行方式串联运行,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；不增大占地；价格适当；负载均分。是目前使用最多的运行方式。,page 23,UPS的不同

12、运行方式并联运行,提高UPS可靠性的方法公共旁路并联 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 24,UPS的不同运行方式公共旁路并联运行,UPS的配置方法 购买的UPS设备要合适,UPS的配置方案,个案中涉及到UPS配置的基本问题 1 负载容量决定配多大的UPS，多少台UPS 2 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 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

13、哪些选项 6 与UPS项目有关的工程(机房建设、配电建设、系统监控) 决定自己独立完成或合作完成此项目,UPS的配置方案,1 UPS容量的确定 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1：1.2(1.3、1.5、2、2.5） 例：计算机类负载按1：1.3或1：1.4配置UPS 电动机类负载按1：2或1：3配置UPS,UPS的配置方案 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 例如对可以有计划停电或可以临时决定停电的用户 2） 并

14、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点的需求单位 案例介绍,UPS的配置方案,造价最低的无单一故障点 UPS系统,UPS的配置方案,造价较高的并机双总线 供电系统,UPS的配置方案,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 设计输出容量的双总线镜相冗余UPS系统，每套UPS系统由5台4

15、00KVA 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。,UPS的配置方案,例 ：做一个UPS配置方案 项目背景：山西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服务器，总负载容量接近30KVA。设计单位要求提供UPS配置方案。 1 重要性判断此项目比较重要，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安全要求 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。,UPS的配置方案3 后备时间的确定,UPS

16、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 每串电池由多少只12V 电池组成 计算 384/12=32只,电池开关,UPS UPS中的电池,酸性电池每个单元电池(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1.2V 碱性电池一般不做成电池组,2V,2V,2V,2V,2V,2V,12V,一

17、个电池组,UPS中的电池,梅兰日兰各种UPS的直流电压 Galaxy pw 384V-408V Galaxy 384v-408v Galaxy 5000 360432V Galaxy 6000 384-408v Planet 3000 220v -还有一些其他的电压等级,UPS的配置方案,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 电池放电时UPS效率（0.9-0.96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）,UPS的配置方案,例 1台Galxy 5000

18、 120KVA UPS 配30分钟电池， 要求：电池选用MGE M2AL电池，应如何配置 已知Galaxy 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 120KVA0.8/0.96=100KW=100000W 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1.7V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,UPS的配置方案,2 根据实际负载和后备时间配电池 根据实际负载配

19、置电池可节省投资，避免不必要的浪费 计算每只单元电池功率时，P为实际功率值，其他步骤相同,UPS的配置方案,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S 2 UPS输出功率因数PF 3 UPS直流关机电压Udcmin 4 电池供电时UPS效率 5 环境温度15-25 6 UPS额定直流电压U 或 7 每串电池单体电池个数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),UPS的配置方案,二 计算： 1 求单体电池放电终止电压Udcmin / N 2 求电池需要提供的总功率PS PF / 3 求每个

20、单体电池（2V）需要提供的功率P1P/N 以下2步视需要计算 4 求每个电池组（12V）需要提供的功率，如P26*P/N 5 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,UPS的配置方案,三 对照电池资料确定电池型号和数量： 根据以上计算结果，对照电池资料选择合适的电池。 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,也可以根据自己的意

21、愿选择单体2V或6V的电池.,UPS的日常维护,环境,以下项目在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、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。,房间的类型,应注意检查是否存在以下隐患： 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； 室内温度受室外温度的影响很大（变化剧烈）。 温度的升高同时

22、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；,测量温度,如果安装环境的检查结果正常，则测量房间的温度（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。,房间的通风,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。,通风结

23、构和布局,前侧,逆变器,电路板,250mm,两个独立的通风系统： -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，但是为了方便维护，建议留有一定的安装距离。,房间的洁净度,如果房间里灰尘很大，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 安装过滤网 安装空调系统 室内加压 地板刷漆,UPS的维护使用技术及典型故障的处理,目检,检查UPS外壳、内部防护挡板均完好，且没有遗失。 清除堆放在UPS上的杂物或设备。 检查设备使用手册是否丢失。 检查UPS的洁净程

24、度,电气环境,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：铜或铝； 电缆的摆放,电气环境,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） 使用要点： 优先选用主输入与旁路输入分离的供电方式 优先选用高质量的市电为UPS供电,典型故障,UPS整流

25、器故障导致负载供电中断 电池放不出电（蓄电池寿命过早到期）,典型故障,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：主输入与旁路为同一路电，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,电气测量,测量工具：数字万用表和示波器 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,接地,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输出零地电压高； （与UPS无关）； 由于操作不当导致负载服务器电源

26、板烧毁。 （在UPS维护测试过程中应特别注意零线的状态）,接地,零地电压升高的原因： 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。,接地,“保护接零”和“保护接地”混接,UPS内部组件的检测,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 金属部分是否氧化； 检查不同的模块之间，电路板之间的连接，采样线、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，避免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。,UPS的洁净度,检

27、查UPS内部及各个部件是否有积尘，必要时应进行UPS内部除尘。 UPS应定期进行除尘；除尘后应注意检查个部分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,温度,检测电池室的温度 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。,电池的外观检查,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动或有腐蚀现象； 检查电池极柱是否严重被氧化或损坏 对损坏现象进行评估，采取必要的措施,检

28、查电池组的绝缘,断开电池断路器，分别测量电池正负极与电池柜（架）的金属支架之间的电压。,电池的参数,例如： 品牌： 后备时间：10 mn 类型：M2AL 12-100 容量：100Ah 电池只数：2 x 32 调试时间 (1)：15/07/00 （1）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。,电池电压的测量,检测电池单体数量是否与充电电压（直流母线电压）相匹配： 合适的浮充电压； 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。,查找有问题的电池,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，并假定充电器的电压是正确的。 计算电池组充电电压：U = Nc x Uc Nc: 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 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%，则该块电池可能损坏。,放电测试,电池放电曲线： 通常为恒功率放电,预报警电压 终止电压.