UPS供配電安全課件

國內營銷產品技術部2012年2月14日

UPS常識與供配電安全目錄

一、UPS常識及供配電基本概念二、UPS供配電安全與原則三、EP500KUPS供配電實例演示第一部分

UPS常識及供配電基本概念電源故障種類電網計劃停電：限電，電源系統(tǒng)改造和維護電網故障停電；超負荷、供電線路和設備故障自然原因停電：火災、雷電、水災、施工等電源質量故障：電涌、高壓尖脈沖、瞬態(tài)高壓干擾、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、閃變、電壓不平衡、諧波畸變、暫態(tài)停電、持續(xù)欠電壓或過電壓、系統(tǒng)接地故障和和泄漏電流形成的安全性故障、諧波電流與零地電壓差問題在計算機故障中，有50－70％的原因是電源故障造成的電源問題是數(shù)據(jù)丟失的最大原因(45%以上)國際上,一半企業(yè)估計每小時停工造成的損失US$1000美圓,9%的企業(yè)每小時停工損失US$50000以上(來源:YankeeGroup)

電源問題帶來的損失數(shù)據(jù)來源:ContingencyPlanning目前我國的電力狀況目前國內電力可靠率99.89％用戶平均停電時間9.77小時與國外的比較: 東京 20分鐘， 法國94分鐘， 美國58分鐘, 新加坡20分鐘國內可用性平均水平:0.998UPS的分類按工作原理分類:后備式在線式在線互動式從結構上分:直流交流從備用時間分:標準型長效型從輸出電壓的相數(shù)分:為單相UPS三相UPS從容量分:大容量中容量小容量相關概念有功功率: 直接被負載消耗而變成熱量的功率

P=S

功率因數(shù)F

=W瓦特無功功率: 被儲能器件吸收并存儲在里面而不被消 耗的功率乏

無功功率可以轉變成有功功率視在功率:

S=電壓V電流A=VA伏安無功功率和有功功率都是 組成視在功率的一部分

S

QP功率因數(shù)的定義：UPS本身的輸入功率因數(shù)負載功率因數(shù)功率因數(shù)校正功率因數(shù)視在功率S有功功率P無功功率Q

功率因數(shù)FP=cos輸出電壓穩(wěn)定度：偏離額定值的電壓百分數(shù)大部分UPS的電壓穩(wěn)定度為1~3%輸出電壓失真度：≤5%輸出電壓頻率50Hz(1±5%)國家規(guī)定的電網頻率范圍：50Hz±0.2Hz電壓波形失真度3%~5%轉換時間:市電電池狀態(tài),或電池狀態(tài)市電所需要的時間。三相不平衡能力：100%關于UPS的輸出

對負載的適應能力?UU×100%負載功率因數(shù):與負載功率因數(shù)匹配負載電流峰值因數(shù)：指UPS輸出所能達到的峰值電流與有效值電流之比3:1輸出過載能力:負載異常時，UPS的輸出承受能力125%時10分鐘整機效率：UPS輸出的有功功率與輸入的有功功率的比值≥90%輸出功率因數(shù)：越高證明帶負載能力越強。0.8-0.9關于UPS的輸出（續(xù)）

--輸出能力及可靠性其他性能旁路功能:UPS給定的旁路電壓范圍：

380V/220V(1±10%)冷啟動功能：使用蓄電池直流啟動接發(fā)電機功能：一般小功率發(fā)電機的輸出波形一般失真度較大，且頻率波動范圍比較大。因此，UPS必須具有良好的跟蹤發(fā)電機頻率的性能，保持與發(fā)電機同步工作，并且保持質量較高的輸出波形和穩(wěn)定的輸出電壓?？剖窟_具有良好的接發(fā)電機性能。UPS的標稱備用時間:市電斷電后UPS能夠供給計算機等設備的最大供電時間UPS的一般負載性質線性負載/電阻性負載：負載上的電流與電壓同相時。非線性負載之電容性負載：負載上的電流超前電壓一個相位時。非線性負載之電感性負載：負載上的電流滯后電壓一個相位時。一般UPS不能帶容性負載：帶容性負載時，電容不但不輸出功率去抵消感抗，而且還吸收功率，使負載上得到的有功功率減小，容易過載滿足計算機類負載要求的一般性的

UPS的主要電性能指標國際標準是容許輸入電壓變化范圍是-15～+10%UPS輸入功率因數(shù)>0.95UPS輸入電流諧波<10%UPS輸出電壓穩(wěn)定精度<5--10%UPS電池供電時的輸出電壓頻率穩(wěn)定精度<1%市電掉電時輸出電壓切換時間<10msUPS輸出電壓波形失真度<5%UPS輸出電壓三相不平衡度<5%UPS輸出電流峰值系數(shù)>3：1UPS輸出電壓在輸入電壓和負載變化時動態(tài)響應幅度<5%UPS輸出電壓在輸入電壓和負載變化時動態(tài)響應<5%可靠性與可用性MTBFMTTRt(年) 11可用性U==MTBF+MTTRMTTR1+MTBF平均無故障時間平均修復時間UPS配電安全與原則輸入/輸出配線原則：TNS三相五線制。輸入電纜、開關載流量，按UPS過載150%的1.3倍選擇。輸出電纜、開關載流量，按UPS過載150%的1.1倍選擇零線配線原則：輸入、輸出分離；不得和地線共用。載流量按（2-3）*In原則。且零線回路不得接斷路器或保險絲地線配線原則：執(zhí)行TNS零地原則。建筑防雷地不得和設備保護地共用。如需連接只能采用等電位體實現(xiàn)。且地線回路不得接斷路器或保險絲。地線不得替代零線使用。且所有連接必須采取硬連接方式。接零/接地原則

現(xiàn)在的接地，接零系統(tǒng)多采用國際電工委員會(IEC)及現(xiàn)行的國家標準《低壓配電設計規(guī)范》（GB50054）規(guī)定的標準。按IEC規(guī)定，低壓

配電接地，接零系統(tǒng)分有IT、TT、TN三種基本形式：在TN形式中又分有TN—C、TN—S

和TN—C—S三種派生形式：

其形式劃分的第1個字母反映電源中性點接地狀態(tài)；

T——表示電源中性點工作接地；

I——表示電源中性點沒有工作接地(或采用阻抗接地)；

形式的第2個字母反映負載側的接地狀態(tài)；

T——表示負載保護接地，但與系統(tǒng)接地相互獨立；

N——表示負載保護接零，與系統(tǒng)工作接地相連。

第3個字母C—表示零線(個性線)與保護零線共用一線；

第4個字母S—表示零線(中性線)與保護零線各自獨立，各用各線。

接零/接地系統(tǒng)簡介TN—C—S系統(tǒng)：是一種TN—C與TN—S系統(tǒng)的混合配電方式，同屬保護接零。

PEN線分出獨立的N線后，不能再使之與保護零線PE線合并或互換。它兼有TN-C系統(tǒng)和TN-S系統(tǒng)的特點，常用于配電系統(tǒng)末端環(huán)境較差或有對電磁抗干擾要求較嚴的場所。在我國的物業(yè)管

理區(qū)自配變壓器的獨立電網中，一般都是采用此系統(tǒng)。

零線的安全作用解析UPS安裝環(huán)境安全現(xiàn)場環(huán)境：UPS不能置于潮濕、骯臟、無空氣對流的環(huán)境中；小型UPS不應直接堆放于地面，底部應設有墊物，以防春季潮濕機內結露！中、大型機器最好能置于專用機房，良好的運行環(huán)境（如少灰塵、合適的環(huán)境溫度、濕度等）可大大延長機器及用戶各種負載的使用壽命。環(huán)境溫度25℃以上，每升高10℃蓄電池的使用壽命減半！環(huán)境溫度40℃以上，每升高10℃，本機器的使用壽命減半！安全接地安全接地：檢查接地地線，其接地電阻是否合乎國家標準，這對機器安全運行及防雷均有利。在機器輸入前端的配電箱柜內應設置輸入空氣開關或斷路器（零線不得單獨設置），用于UPS的蓄電池定期放電檢測，但其型號不應過小，應稍大于UPS最大輸入電流，避免其功率過小而造成頻繁跳閘。UPS輸入前端不得接入任何漏電保護開關！負載安全用電平衡用電：用戶配電箱柜內三相用電的功率分配應盡量分配平衡，如分配相差過大會造成中性線（零線）電流過大及零對地電壓偏高，會造成機器運行的不安全甚至引發(fā)火災事故！對服務器等精密負載會造成損害，甚至直接的損壞！輸出配電安全輸出安全防范：用戶布線時，機器的輸出必須單獨拉線！設置的輸出專用插排/插座必須與日常用電插排/插座嚴格區(qū)分，且要標記醒目的標識。機器的輸出插排、插座不應與普通插排插座并置或堆放在一起！以防不小心而使機器亂插上裝修的電鉆、吸塵器等動力設備損壞本電源！電池安全注意事項化學危險從閥控式鋁酸性電池溢出的任何凝膠體或液體都是電解液，它含有對皮膚和眼睛有害的釋稀硫酸，它有導電性和腐蝕性。如果電解液沾到皮膚，請馬上用水徹底清洗，如果電解液進入眼睛，馬上徹底地用純凈水清洗10分鐘，或者用一種特別的壓制清洗眼的方法，并且立即尋求醫(yī)治。用含有蘇打的碳酸鹽來中和溢出的任何電解液。電池使用安全防火災、爆炸和熱危害過充的情況下，鉛酸電池可能含有排出的氫氣的爆炸混合物，在電池附近不要吸煙或造成任何火花。處理電池時身體要接觸一個接地的金屬物，如金屬架，以消除可能在你身體上產生的任何靜電。不要在一個密閉空間內給電池充電，在單個電池之間推薦有0.5英寸寬的間隙以便電池通風冷卻，若要包裝，應確保包裝箱或機箱內有足夠的通風空間以防止?jié)撛谖ｋU氣體的積聚。電池安裝儲存安全如果安裝前電池要貯藏，那么它們必須至少每3個月充電一次以保證最佳的性能和最大的電池服務壽命。提供后備電源的電池組，含有危險電壓。電池的檢查和更換必須由專業(yè)人員來執(zhí)行。電池連線不允許連在機箱的底盤上。電池短路可能引起火災甚至爆炸。電池必須每3－6個月檢查一次，檢查它的裂紋，泄漏或者膨脹。要更換相同型號和容量的電池，千萬不要安裝舊的或者沒有測試過的電池。處理電池或者在機箱內工作時，避免使用不絕緣工具或其它感性材料。老化或者損壞的電池能污染環(huán)境，所以通常應回收用過的電池第三部分

EP500KUPS供配電實例演示UPS供配電系統(tǒng)的組成如下以藍寶石（EP500K*4）項目為例：UPS輸入、輸出配線示意圖輸入母排輸出母排：實例：EP500KVAUPS的配線UPS輸入配電：UPS系統(tǒng)的輸入為市電和發(fā)電機兩路電源輸入經過母線（R、S、T、N4相）到UPS房內經過母線銅排分到各UPS對應的輸入位置，各UPS交流輸入端走線從UPS側面附加的走線架向上經過輸入開關連接到對應的UPS輸入母線銅排上。每臺UPS輸入開關為1250A（該開關需客戶配備）。每臺UPS輸入線線徑：黃線（R相）、綠線（S相）、紅線（T相）、藍線（N相）185mm2銅線2根并聯(lián)，黃綠地線線徑：70mm2。輸入/輸出線徑選擇出入線徑選擇：機器輸入、輸出線徑的選擇，不能低于國家用電安全標準，特別注意：對于三進單出的機器，其旁路火線及零線的進線線徑必需為其它兩相火線的3倍！線型/線載最大電流參考：(1)2.5m㎡型:2.5×8A,(2)6m㎡型:6×7A（3）10m㎡型:10×6A(4)16m㎡型:16×5A(5)25m㎡型:25×5A(6)35m㎡型:35×4A(7)55m㎡型:55×4A(5)75m㎡型:75×3A

實例：EP500KVAUPS的配線UPS系統(tǒng)輸出每臺UPS輸出走線經過UPS兩側的走線架與輸出母線銅排相連接，4臺UPS的輸出通過輸出母線銅排并聯(lián)起來，在經過輸出總開關再分配送至20路熔爐。UPS輸出線：黃線（R相）、綠線（S相）、紅線（T相）、藍線（N相）185mm2銅線2根并聯(lián)；輸出總開關：4000A（該開關需客戶配備）；UPS和電池的布置和走線：UPS系統(tǒng)放置位置見附圖，為兩套UPS并列放置，UPS對應的3組電池及電池架放置在UPS的右側。UPS的輸入、輸出線及主機與電池組間的連線都經過金屬線槽。同層的電池之間采取銅排連接（3×30條銅排），同層不同架的電池可采用銅排（或電池線）連接（如為銅排連接需考慮一定的距離裕量，共3×5條），不同層之間的電池連接采用銅線連接（3×4條），電池開關需采用1250A（3組電池共一個）。

UPS到電池的連接線采用185mm2銅線2根并聯(lián)，紅線（電池正極）和黑線（電池負極）各2根，電池房通風安全第四部分

EP500KUPS后備時間計算演示電池概念Id

放電電流，AP

UPS額定功率，WF 負載功率因數(shù) 逆變器效率Umin UPS關機前一瞬間的電池電壓,一般每單元1.75V。放電時間h放電電流Id圖1C20Ah放電曲線查放電曲線法恒流放電曲線放電時間放電電流圖2容量合并放電曲線各種容量的電池放電曲線

容量增加方向恒流放電查表法表1恒流放電（A)至中止電壓1.75V(25C）100AH5837272218161413119.3

1h2h3h4h5h6h7h8h10h12h

150AH87564133282422191614200AH116755544373329262218250AH146946956474136332723300AH1751128367564944393328350AH2041319778665751463832解：設逆變器效率=90%，設放電中止電壓為1.75V，根據(jù)式（1）求得79.4A，由表1查得此值在2h放電到1.75V時,對應的相近規(guī)格是（75A,200Ah)，即采用200Ah32或（100Ah32）2例問：30kVAUPSF=0.8，要求后備時間t=2h，UPS電池電壓為3212V，要求用12V/100Ah電池，需多少節(jié)?恒功率放電查表法P—額定功率WPd—UPS放電功率，WF—負載功率因數(shù)—逆變器效率額定放電功率（W/Cell）

至中止電壓1.75V(25C）

350AH665603554449382296250187151112100AH190172158128109847152433120m25m30m45m1h1.5h2h3h4h6h150AH285258237192163127107796447200AH3803443162572181691431068565250AH47543039532127221117913310980300AH57051747538532725421316013096問：500kVAUPSF=0.8，要求后備時間t=20分鐘，UPS電池電壓為4012V，要求用12V/200/Ah電池，需多少節(jié)?例解：求放電功率，設逆變器效率=90%，設放電中止電壓為1.75V，根據(jù)式（2）算得放電功率Pd=444444W由表3對應200Ah和20分鐘的位置查得為p=380W，則所需電池單體數(shù)為：N=Pd/p=444444W/380W=1170，取整數(shù)。又因一個12V電池有6個單體，故電池數(shù)n=N/6=1170/6=19