可靠電源UPS的選擇及使用

汪燕東，顧生鋒，于 曉

鶴煤公司煤化工籌建處電氣公司，河南鶴壁 458000

可靠電源UPS的選擇及使用

汪燕東，顧生鋒，于 曉

鶴煤公司煤化工籌建處電氣公司，河南鶴壁 458000

UPS即為不間斷電源系統(tǒng)，它能夠?yàn)樨?fù)載提供連續(xù)穩(wěn)定的電能，能夠應(yīng)急使用，防止突然斷電而影響正常工作。本文重點(diǎn)介紹了UPS電源系統(tǒng)的基本原理、選型、安裝及應(yīng)用維護(hù)等內(nèi)容。

UPS；選型；容量；安裝；蓄電池；維護(hù)

0 引言

現(xiàn)代企業(yè)選用的計(jì)算機(jī)監(jiān)控自動(dòng)化程度高，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，其微機(jī)控制系統(tǒng)及其它安全控制裝置對工作電源的連續(xù)性要求很高，要求電源穩(wěn)定可靠。因此，需要配置不間斷電源UPS。UPS電源對設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行至關(guān)重要。

1 UPS電源簡介

從原理上來說，UPS是一種集數(shù)字和模擬電路，自動(dòng)控制逆變器與免維護(hù)貯能裝置于一體的電力電子設(shè)備。UPS按工作原理分成后備式、在線式與在線互動(dòng)式3大類。

后備式UPS最常用的，它具備了自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等最基礎(chǔ)也最重要的功能，雖然一般有10ms左右的轉(zhuǎn)換時(shí)間，逆變輸出的交流電是方波而非正弦波，但由于結(jié)構(gòu)簡單而具有價(jià)格便宜，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。因此，廣泛應(yīng)用于微機(jī)、外設(shè)、POS機(jī)等領(lǐng)域。

在線式UPS結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但性能完善，能解決所有電源問題，但是需要較大的投資，通常應(yīng)用在關(guān)鍵設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心等對電力要求苛刻的環(huán)境中。

在線交互式UPS具有濾波功能，抗市電干擾能力很強(qiáng)，轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms，逆變輸出為模擬正弦波，但是控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。保護(hù)性能介于在線式與離線式UPS之間，浪涌抑制能力較差，所以能配備服務(wù)器、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，或者用在電力環(huán)境較惡劣的地區(qū)。

2 UPS選型

2.1 UPS容量的選擇

1）實(shí)際負(fù)載情況，可以根據(jù)公式：P=∑Pi/f

即實(shí)際所有負(fù)載的總和∑Pi，再除以功率因數(shù)f，f=0.6～0.8，即可得到實(shí)際負(fù)載容量P。

2）預(yù)留擴(kuò)容：

隨著現(xiàn)代電子化的發(fā)展，UPS所帶設(shè)備需求量越來越大，因此在選擇UPS 容量時(shí)還應(yīng)考慮到今后設(shè)備的增加所帶來的增容，在不大量追加投資情況下，增加UPS輸出容量，這可通過兩種途徑實(shí)現(xiàn)：1）選擇可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場擴(kuò)容的UPS產(chǎn)品，如現(xiàn)在市面上銷售的模塊化UPS產(chǎn)品；2）提前購買大容量UPS，但需提前投入大量的資金。

2.2 UPS備用時(shí)間的選擇

UPS依備用時(shí)間可分為標(biāo)準(zhǔn)型及長效型。標(biāo)準(zhǔn)型UPS備用時(shí)間為5～15min，長效型為1～8h。UPS備用時(shí)間的長短是由UPS的儲(chǔ)能裝置決定的，現(xiàn)在的UPS一般都用全密封的免維護(hù)鉛酸蓄電池作為儲(chǔ)能裝置，電池容量的大小由“安時(shí)數(shù)（AH）”這個(gè)指標(biāo)反映，其含義是按規(guī)定的電流進(jìn)行放電的時(shí)間。相同電壓的電池，安時(shí)數(shù)大的容量大；相同安時(shí)數(shù)的電池，電壓高的容量大。

后備式UPS一般內(nèi)置4AH或7AH的電池，其備用時(shí)間是固定的。如果是個(gè)人用戶單機(jī)使用，這種小型后備式UPS就值得選購。在線式與在線互動(dòng)式UPS有內(nèi)置7AH電池的標(biāo)準(zhǔn)機(jī)型，也有外配大容量電池的長效機(jī)型，用戶可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)的備用時(shí)間而確定配備多大容量的電池。對于公司，企事業(yè)單位等電腦等設(shè)備比較多的情況，就有必要選擇提供大容量電池組的UPS，以提供更長的備用時(shí)間。

2.3 電池容量的選擇

蓄電池最大放電電流I=S×COSφ/η×Ei

式中：S為UPS電源的標(biāo)稱輸出功率；COSφ為負(fù)載功率因數(shù)，一般取0.8；η為逆變器的效率一般也取0.8；Ei為蓄電池放電終了電壓。

根據(jù)公式可以先求出所需蓄電池的最大放電電流，然后再根據(jù)負(fù)載的性質(zhì)以及UPS電源要求蓄電池應(yīng)該提供的放電時(shí)間來求得蓄電池容量。蓄電池是UPS的重要組成部分，占有很大的價(jià)值比重，并且其質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到UPS的正常使用，所以應(yīng)慎重選擇有質(zhì)量保證的正牌蓄電池。

2.4 UPS輸入功率因數(shù)和諧波電流大小

輸入功率因數(shù)低和輸入電流諧波成份大意味著干擾破壞電網(wǎng)，影響同一電網(wǎng)中其他用電設(shè)備的正常運(yùn)行。加大電網(wǎng)以及供電系統(tǒng)中其他設(shè)備和部件的功率容量，特別是大功率UPS，由于輸入端有整流電路，往往其輸入功率因數(shù)只有0.8，而諧波電流高達(dá)25%～30%。如果由柴油發(fā)電機(jī)帶動(dòng)這樣的UPS，就需要發(fā)電機(jī)的功率容量是UPS功率容量的2.5～3倍。

3 UPS的安裝

UPS應(yīng)該在干凈、平穩(wěn)的環(huán)境中安裝，避開震動(dòng)、灰塵、高濕、可燃性氣體、可燃性液體或腐蝕性物質(zhì)環(huán)境。

為了機(jī)器風(fēng)冷散熱以及維護(hù)的方便，UPS機(jī)柜前門與障礙物間必須有至少1 000mm的距離，機(jī)柜后門距離障礙物至少有800mm的距離。

用戶為UPS提供的輸入市電其波動(dòng)值一般要小于UPS標(biāo)稱的允許市電波動(dòng)值，這樣有利于UPS正常運(yùn)行。

UPS為了消除共模干擾，零、火線對地之間都加了濾波電容。UPS前級及負(fù)載回路不能裝帶漏電保護(hù)的斷路器，以免造成UPS及其負(fù)載意外掉電。

UPS輸入斷路器是專為單獨(dú)控制UPS輸入電源的通斷的，所以UPS輸入斷路器的下口不要再接其它的用電設(shè)備，以免影響UPS輸入電的正常通斷。

在為UPS選配輸入輸出斷路器時(shí)，首先要求斷路器標(biāo)稱的額定電壓要符合UPS的額定輸入輸出電壓。

為延長電池壽命，蓄電池應(yīng)安裝在環(huán)境溫度為15℃～25℃范圍內(nèi)，室內(nèi)溫度也不能太大。

4 UPS使用及維護(hù)

UPS電源設(shè)備對環(huán)境、溫度、濕度、潔凈度有較高的要求應(yīng)，應(yīng)該放置在干燥、通風(fēng)、清潔的環(huán)境中，避免陽光直射在設(shè)備上，環(huán)境溫度最好保持在18℃～25℃之間。

在使用中應(yīng)熟悉UPS電源開機(jī)、關(guān)機(jī)的正確操作順序：開機(jī)時(shí)，先開主機(jī)電源，然后根據(jù)負(fù)載從大到小順序開啟；關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉負(fù)載，再關(guān)閉主機(jī)電源。須注意不要頻繁開關(guān)UPS電源，在UPS電源關(guān)閉后，至少停1min以上再開啟。 盡可能的減少開關(guān)機(jī)的次數(shù)，盡量減少對UPS的沖擊。

UPS應(yīng)定期打開機(jī)殼檢查測試，檢查內(nèi)容一般包括清灰、元器件有無松動(dòng)、過熱、電容有無漏液變形、電池有無漏液變形、電池電壓容量是否合格等項(xiàng)目，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)，避免故障擴(kuò)大，造成損失。

對于長期閑置不用的UPS電源，為保證UPS蓄電池具有良好的充放電特性，在重新開機(jī)使用之前，最好先不要加負(fù)載，讓UPS電源利用機(jī)內(nèi)的充電回路對UPS蓄電池浮充電10～15h以后再用。

TN86

A

1674-6708（2010）24-0145-02