www.mgeups.com2.2 UPS电源电源系统的设计系统的设计 第第2章章 机房供配电技术机房供配电技术MGE UPS SYSTEMS梅兰日兰电子(中国)有限公司2.2.1 UPS的基本组成和相关设备的基本组成和相关设备UPS电源系统包括电源系统包括UPS本身和与本身和与UPS相配套的输入输出设备相配套的输入输出设备w电源和电源和UPS的输入的输入一台一台UPS至少应具有一路或两路输入：至少应具有一路或两路输入：主交流输入主交流输入，由主电源提供；旁路交流输入旁路交流输入，由备用电源提供。但在一般情况下，旁路输入也可以通过单独的电缆与主电源输入取自同一个主低压开关柜。 建议将UPS的主交流输入和旁路交流输入同时连接到主电源或备用电源上，由主低压开关柜中的两个独立的断路器分别供电，因为这样会增加整个系统的可靠性。page 2page 3如果只有一路电源(10)(11)主交流输入(6)旁路交流输入(7)去楼宇监控系统去电话网络(14)modem通信接口板(13)监控PC机(5)维修旁路市电电网(12)FAH滤波器(3)电池(9)电池断路器(8)逆变器输出开关输入配电(15)保护开关负载(16)输出配电保护开关(1)整流器充电器(2)逆变器静态开关(4)(10)(11)主交流输入(6)旁路交流输入(7)去楼宇监控系统去电话网络(14)modem通信接口板(13)监控PC机(5)维修旁路(12)FAH滤波器(3)电池(9)电池断路器(8)逆变器输出开关输入配电(15)保护开关(16)输出配电保护开关(1)整流器充电器(2)逆变器静态开关(4)2.2.1 UPS的基本组成和相关设备的基本组成和相关设备page 4w主交流输入主交流输入主输入电压U1：380V15%主输入频率F1：50Hz 10%输入范围越宽，对市电的要求越低，电池放电的机会越少，受市电影响也越小。启动电流：小于In（额定电流）UPS应具有斜坡启动的功能，以减小启动电流对电网的冲击，造成输入开关跳闸。输入功率因数PF：0.8(SCR-6p)或0.9(SCR-12p)，0.95(SCR+IGBT)，0.99(PFC+IGBT)输入电流谐波总失真度THDI：30%(SCR)，20% 到30% (SCR + IGBT)，10%(SCR-12p)，旁路输入电压U2：380V 10%旁路输入频率F2：50Hz 10%输入范围越宽，要求负载的输入范围也越宽短路电流ISC2：xxKA表示静态旁路的短路承受能力，对下线的保护装置很重要注：注：建议主电源与旁路电源采用分离供电方式，因为这样能提高系统的整体可靠性；但如果主低压开关柜中没有两个分离的回路时，主交流输入和旁路交流输入也可以由同一主电源提供(分为二根电缆)。2.2.2 UPS的基本技术参数的基本技术参数page 6wUPS交流输出交流输出稳态输出电压：380V+0.5% 到 +3%输出电压越精确,对计算机的供电越稳定，但IEC标准仅要求小于5%,计算机即可接受同步跟踪速率：0.5Hz/秒到2Hz/秒同步速率越快，输出电压的波动也越大，有利于热备份联结；同步速率越慢，对输出电压的波动也越小，有利于直接并联动态响应：+5%，恢复时间10到20毫秒动态电压越小，表示动态调整能力越强，适应负载变化的能力越强；响应时间越短，表示恢复速度越快，适应非线性负载的能力越强输出功率因数：0.8滞后，(IEC标准)输出电压总谐波失真度THDU：2% 到5%（线性负载或非线性负载）2.2.2 UPS的基本技术参数的基本技术参数page 7wUPS交流输出交流输出三相输出电压不平衡度在100%不平衡负载电流下的最大不平衡电压：30%不平衡度时小于+1%，100%不平衡度时小于+5%输出电流峰值因数：大于等于3：1峰值因数高，则承受非线性负载的能力强逆变器过载能力：125%10分钟； 150%1分钟逆变器同时应具有限流能力旁路过载能力：10倍额定电流承受20毫秒旁路与逆变器的切换时间：小于等于5毫秒并机负载电流不平衡度：小于等于52.2.2 UPS的基本技术参数的基本技术参数page 8wUPS损耗损耗空载损耗小于等于额定容量的10%满载损耗反应一次性投资的效益，例如损耗小则意味着导线的截面减小，开关的容量减小，环境空调的容量减小。wUPS主机效率主机效率50%负载时的效率100%负载时的效率10KVA以上应大于等于90%；反应长期运行的经济效益，特别是轻载或并联运行时很有意义。2.2.2 UPS的基本技术参数的基本技术参数w噪声噪声55dBA到75dBA取决于UPS容量w重量，体积，占地面积等重量，体积，占地面积等w平均故障间隔时间平均故障间隔时间 MTBF单机大于20万小时双机热备份为55万小时公共旁路并联为50万小时双机直接并联为45万小时w平均修理时间平均修理时间 MTTR ：2到10小时w电池管理功能电池管理功能wUPS与计算机智能通讯功能与计算机智能通讯功能page 9w满足国际标准满足国际标准IEC60146 ：UPS性能及安全IEC60950 ：UPS安全IEC61000-2-2 ：低频传导干扰IEC61000-3-2 ，-4：小于等于16A和大于16A的谐波干扰IEC61000-3-5 ：电压波动干扰IEC61000-4-2 ：抗静电放电IEC61000-4-3 ：抗射频磁场IEC61000-4-4 ：抗瞬态电冲击IEC61000-4-5 ：抗浪涌能力w认证证书认证证书ISO9001 ：设计，生产，销售，服务，ISO14001：环境保护独立实验室认证2.2.2 UPS的基本技术参数的基本技术参数w输入输入-输出电缆的设计输出电缆的设计UPS输入输出电缆取决于UPS的输入输出电流值。在UPS的安装手册中通常直接给出电流数值，有些厂家甚至直接给出最小的电缆截面积，这样有利于电缆的设计和选择。例如某UPS产品安装手册的数据如下：page 102.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计电缆截面的选择主要取决于两个因素：电缆截面的选择主要取决于两个因素： 所允许的导线温升；所允许的导线温升； 所允许的传输压降。所允许的传输压降。压降（压降（Voltage drops）电缆所允许的最大压降： 交流电路（交流电路（50HZ或或60HZ）为为3%； 直流电路为直流电路为1%。w输入输入-输出电缆的设计（续）输出电缆的设计（续）2.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计page 11中线电缆中线电缆在由众多的单相负载组成的三相配电系统中，由于三次谐波电流H3在中线上得以迭加，因此应选择： 中线电缆截面中线电缆截面=1.5 x 相线电缆截面相线电缆截面这对于这对于UPS的旁路输入或的旁路输入或UPS输出电缆都是十分重要的。输出电缆都是十分重要的。w输入输入-输出断路器的设计输出断路器的设计UPS断路器的选择是一个极为专业何复杂的过程，应由设计部门完成； UPS的输入断路器在UPS的安装手册上一般具有明确的说明，例如：page 122.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计w输入输入-输出断路器的设计（续）输出断路器的设计（续）UPS的输出断路器在UPS的安装手册上一般具有明确的说明，如果没如果没有按照所推荐的下线保护装置选择，则当某路输出发生短路时，其结果可有按照所推荐的下线保护装置选择，则当某路输出发生短路时，其结果可能是使能是使UPS所有其它各路的输出都中断。所有其它各路的输出都中断。例如：page 132.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计page 14断路器的选择性断路器的选择性脱扣曲线脱扣曲线CB3脱扣曲线CB2脱扣曲线1011000.10.010.001110100Im下线Im上线以秒计算的脱扣时CB2曲线CB3曲线发电机短路电流静态开关热过载上线断路器的电流比I/In Ir：过载整定 Im：短路整定 Inst：瞬间短路整定Ir上线Ir下线变压器的起动电流UPS全部负载的起动电流CB1：主电源输入 CB2：旁路输入 CB3：输出为主电源的短路保护选择CB1和CB2的分断容量(上线电源通常为变压器)当下线发生短路时，CB1和CB2必须脱扣 (特别是电源为发电机时)当负载发生短路时，CB2必须能够保护UPS的静态开关静态开关的过载能力通常为10到16 In持续20毫秒w运行环境的确定运行环境的确定1）UPS的热损耗的热损耗UPS的热损耗通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值，按照该数值确定空调系统的制冷容量即可。但在机房设计时，可能UPS的品牌尚不能完全确定，这时可按照下式进行估算：式中：表示UPS的整机效率。page 152）UPS的排风量的排风量UPS的排风量通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值（立方米/小时），需要按照该数值计算空调系统的通风量，如果通风量要求不能满足，则UPS的环境温度仍然不能降低到所允许的温度。3）UPS运行的海拔高度运行的海拔高度UPS在高原、山地运行时，由于空气的稀薄，气压低，造成UPS不能带额定负载运行，这就是所谓的功率折算的问题。UPS的功率折算表通常在用户手册或安装手册中都会有明确的数值，在设计计算机房UPS电源系统时，应予以重视。2.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计2.2.3 UPS电源系统的设计电源系统的设计wUPS通信与监控管理的确定通信与监控管理的确定UPS与其环境的通信与其环境的通信，在各个UPS产品中都以标准配置或选件的形式配备了通信接口板，用来与不同的环境交换数据或指令，这包括：电力环境电力环境 (PLC、监控，等等)；计算机环境计算机环境(网络和计算机系统)。page 16数字通信技术是通过标准网络实施的数字通信技术是通过标准网络实施的，使用的接口板有四种：RS232 U-talk 或或 RS485 JBUS，用于通过点对点连接、本地总线或公共电话交换网(PSTN)与电气环境进行通信；SNMP/以太网以太网，用于在以太网上与计算机环境进行通信；http 或或 XML，用于将UPS直接连接到因特网；USB/HID，通过Solution-Pac或Manage-Pac软件在 Windows 2000 或 OS Mac 9.04的电源管理功能上提供信息。