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UPS不间断电源选型设计方案

UPS不间断电源选型设计方案
1 UPS不间端电源的工作原理
UPS（uninterrupted power supply）电源包括两部分主机和蓄电池，按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式 UPS电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池 逆变器对负载供电；因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。在线式UPS电源工作原理如图：

图一、在线式UPS框图
2 UPS额定输出容量的选择
首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功 率的60-80%，但一般情况下80%为临界点，必须保持UPS的负载功率在80%以下。
在XX园区系统中需要不间断供电的有视频监控、防盗报警、巡更等系统，总功率统计见下表：

设备总功率估算表
序号
名称
数量
功率（W）
总功率（W）
备注
一、
监控系统
1
红外枪机
113
8
904

2
室外红外球机
8
20
160

3
网络视频存储系统（含扩展阵列柜）
1
1150
1150

4
报警联动系统
1
50
50

5
解码器
16
20
320

6
22寸液晶监视器
16
50
800

7
分控工作站
2
200
400

8
编码器
27
20
540

9
交换机
6
84.2
505.2

合计功率：
4829.2

二、
报警系统
1
主机
1
20
20

2
ABH-100
14
1
14

3
ABH-200
1
1
1

合计功率：
35

三、
机房电脑设备（以四台计）
1
电脑
4
200
800

合计功率：
800

总功率合计：
5664.2

备注：
1.以上为估算值，并非实际发生的功率值。

2.所有设备功率的采集都是根据该设备额定功率进行计算的。
如上表所列总功率约为5664.2VA，那么根据前文所讲的“一般负载功率应满足UPS额定功 率的60-80%，但一般情况下80%为临界点，必须保持UPS的负载功率在80%以下”。5664.2÷80%≈7080.25VA，所以就选择了10KVA的在线式主机。
3 计算蓄电池的工作时间
蓄电池的基本参数：电压（2V、6V、12V等）、容量（65AH、100AH等） 在实践过程中，我们总结出下面的公式，可以计算出蓄电池的工作时间：蓄电池组容量×电压/实际功率×0.7（功率因数）=满载时蓄电池工作时间：
本方案中UPS系统的实际工作功率约为5664W，1个电池柜共20块铅酸蓄电池，每块电压12V，所以电池组电压=12V×20=240V，供电时间为12小时，该系统蓄电池组的容量为：5664W×0.7×12小时/240V≈198，从经济和现场环境进行分析的角度看，该方案中电池容量选择100AH为最佳，则电池组为2组（共40节电池）。
4 配线选择
合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾；线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ,铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以参考下表选择配线和空气开关。
表一、配线的选择

表二、空气开关的选择

5 UPS维护
1）主机的维护及注意事项，UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。
2）尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的：
l 它对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短；
l 要防止电池短路或深度放电，深度放电会造成电池内阻增大或充电电压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越短；
l 要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；
l 由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障；
l 对于不经常停电的地区，建议用户每隔一个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命；
l 搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；
l 不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；
l 不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有晶体淅出，有晶体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。
6 设备选型
综上所述我们选用目前市场占有率高，质量好，并且综合性能优越的国际品牌ZLPOWER UPS 主机
T6KL UPS 主机

1）T6KL~3T20KL系列采用双转换纯在线式的架构，是有效解决所有电源问题的最佳架构设计。该架构能够有效阻隔异常电源对负载的冲击，同时还能保证输出电源的稳定、可靠，让负载安全的运行。采用数字化控制技术，实现并联扩容和并联冗余的功能，为用户提供电源规划的弹性和更安全的保障。产品适用于大型通信机房，数据机房，银行，政府，军队，石油，通信、税务等行业用电设备。
2）产品性能
正弦波输出
无论在市电模式或电池模式，均可输出低失真度的正弦波电源，为用户的负载设备供最佳的电源保障。
零转换时间
当市电停电或复电时，UPS在市电模式与电池模式之间的切换是完全没有转换时间的，有效保证了负载运行的可靠性。
旁路输出人性化
为了避免中龙用户让UPS工作于BYPASS MODE不开机使用，造成市电中断，UPS与设备均异常关机。中龙T6K~3T20K输入正常市电，默认无旁路输出。必须开机，才会有正常逆变输出。（也可设置上市电就有旁路输出，按客户要求做）
功率因数修正（PFC）
T6K~T20K系列UPS具备输入功因修正功能，在满载情况下，输入功因可以达到0.95以上，使用户的电网环境不会受到污染。
直流启动
在市电停电状态下，若需要使用UPS启动计算机或其它负载设备，T系列UPS可以直接以电池进行直流开机，使UPS的使用更加方便、可靠。
长效型供电设计
T系列UPS全面提供长效机供用户选择。配置合适的电池组，可以使用户放电使用时间达到需要的时间，以满足不同电网环境的要求。（长效机型带“L”表示）
长效机强大充电能力
T系列UPS长效机除了放电时间延长，电池回充能力也很强，可以提供约5～10A的初始充电电流。
自我检查功能
T6K~3T20K系列UPS可以进行模拟断电的情况，进入电池模式供电，此功能既可通过面板上的自检按键随时执行，也可以配合中龙公司监控软件，按定期或不定期方式进行。
强力抗干扰
针对电磁干扰与射频干扰，T6K~3T20K系列UPS依循国际标准EN50091－2和IEC61000-4系列标准设计，有效提高了UPS使用的安全性与可靠性。
可搭配发电机使用
宽广的输入电压与频率范围，T系列可以与主要品牌发电机搭配使用，使用时间更加延长，同时有效去除了发电机所产生的不良的电力，为负载提供纯净、安全、稳定的电源。
绿色环保型
本产品为绿色环保型产品, 符合欧盟环保指令RoHS的各项要求和国家电子信息产品污染控制管理办法, 在产品正常使用情况下,不会对人体及环境造成危害
配备Intelligent Slot 智能插槽
T6K~3T20K系列UPS配备一个Intelligent Slot智能插槽，用户可以选购AS400卡，AS400标准通讯信号，用户利用AS400界面来作Remote Display，包含声音报警及灯光显示。或选购中龙SNMP智能监控卡，通过Internet国际互联网进行全球化管理，或者通过SNMP网管，实现集中监控及远程监控等功能。

3）技术参数
产品型号
T6K
T6KL
T10K
T10KL
3T10KL
3T15KL
3T20KL
额定容量
6KVA/4200W
10KVA/7000W
10KVA/7000W
15KVA/10500W
20KVA/14000W
输入
配线
单相二线+接地
三相四线+接地
电压
176~276VAC
304~478VAC
频率
46~54Hz/56~64Hz
输出
电压
220/230/240（1±1%）VAC
频率
50/60Hz（可设定）
50Hz市电模式：同步市电（市电在46~54Hz范围）；电池模式：50Hz
60Hz市电模式：同步市电（市电在56~64Hz范围）；电池模式：60Hz
电流
峰值比
3：1
输出波形
正弦波
备用时间
满载
≥7′
可配置
≥5′
可配置
半载
≥20′
≥13′
电池标称电压
240VDC
转换时间
0ms
过载能力
105%~130% 10min,150%以上1min
通讯界面
RS-232+Intelligent Slot
操作环境
温度
0℃~40℃
湿度
15%~90%
外观尺寸（W*D*H）mm
260*570*717
净重（Kg）
90
35
93
38
39
55
55