CSB蓄電池EVX12260/12V26AH安防系統(tǒng)

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 工業(yè)UPS常用案例分析（一）

典型工業(yè)UPS系統(tǒng)常用的電源保護解決方案包括單機系統(tǒng)、并機系統(tǒng),、2N（雙母線）供電系統(tǒng),。如何選擇合適的供電方案，起決于系統(tǒng)所帶負載的特點和重要性,。對于運行當中可以有計劃中斷或停止運行的設(shè)備,，可以選用單機供電；對于運行當中不能停電的重要單電源負載,，選用并機供電,；對于可以接入兩路UPS電源的負載，優(yōu)先選用2N（雙母線）供電方案,。本文從現(xiàn)場應(yīng)用案例入手,，通過操作和運行維護闡述,，提供工業(yè)UPS系統(tǒng)供電解決方案的一些建議和思路。
　　
　　1 單機系統(tǒng)的應(yīng)用
　　
　　單機系統(tǒng)是能源行業(yè)應(yīng)用多的解決方案,，根據(jù)UPS的設(shè)計,，單機運行UPS主機本體可以進行系統(tǒng)不停電維護。
　　
　?。?） UPS單機供電方案四種工作狀態(tài)
　　
　　單機運行供電方案的各點交流負載獨立地由一臺UPS提供動力保護,，不停電維護是通過切換到手動維修旁路退出運行當中的UPS主機，進行不停電維護的,。手動維修旁路的切換,，可以進行無中斷的“先通后斷”切換過程，不會引起負載中斷供電的問題,。實現(xiàn)主機,、旁路之間的無間斷切換過程。如圖1所示,，UPS單機供電方案四種工作狀態(tài)所對應(yīng)的開關(guān)操作順序為：
　　　　
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　　Q1、Q2,、Q4,、Q5、BATMCB在接通位置,，Q3閉鎖在斷開位置,。UPS通過整流器、逆變器,、逆變靜態(tài)開關(guān)向負載供電,，同時向電池進行充電管理。
　　
　?、?主電源消失或者整流器故障轉(zhuǎn)直流電池組工作
　　
　　Q1,、Q2、Q4,、Q5,、BATMCB在接通位置，Q3閉鎖在斷開位置,，所有開關(guān)位置不發(fā)生變化,。UPS直流母線電壓低于電池電壓時，將自動把負載切換到電池系統(tǒng)上,。UPS電池系統(tǒng)經(jīng)逆變器,、逆變靜態(tài)開關(guān)向負載供電。
　　
　　此時若主電源恢復(fù)或者整流器故障消失,，UPS邏輯判斷無誤時,，UPS可自動恢復(fù)至正常工作狀態(tài),。
　　
　　③逆變器電源消失或逆變器故障轉(zhuǎn)旁路工作
　　
　　Q1,、Q2,、Q4、Q5,、BATMCB在接通位置,，Q3閉鎖在斷開位置,，所有開關(guān)位置不發(fā)生變化,。UPS通過邏輯檢測，根據(jù)直流母線情況和逆變器的情況,，會自動將負載通過逆變靜態(tài)開關(guān)無擾動的切換到旁路系統(tǒng)上,。UPS旁路系統(tǒng)經(jīng)旁路靜態(tài)開關(guān)向負載供電。
　　
　　此時若逆變器電源恢復(fù)或逆變器故障故障消失,，UPS邏輯判斷無誤時,，UPS可自動恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。
　　
　?、芫S修供電方式
　　
　　維修供電方式需要人工操作才能完成,，首先在逆變器與旁路的同步情況下，人工操作將UPS負載切換到靜態(tài)切換開關(guān)旁路,，此時的工作狀態(tài)由1或2切換到了3,；在此情況下，先合上Q3開關(guān),，再斷開Q2開關(guān),，再斷開Q4開關(guān)，通過先通后斷的切換,，就實現(xiàn)了UPS退出運行時對負載的連續(xù)供電,。所有負載的供電，由旁路系統(tǒng)實現(xiàn),。
　　
　　當然,，此時的供電可靠性，由旁路電源決定,。因此,，不建議在生產(chǎn)裝置運行時對單機運行的UPS進行檢修和維護。
　　
　　上述方案實現(xiàn)了UPS系統(tǒng)的典型應(yīng)用,，但也有不利于維護的一些缺點,。在此基礎(chǔ)上，實踐采用的單機系統(tǒng)解決方案做了一些優(yōu)化,，主要有下面幾種應(yīng)用：
　　
　?。?）旁路帶備用開關(guān)的單機供電方案
　　
　　如圖2所示,，旁路帶備用開關(guān)的單機供電方案是典型的應(yīng)用方案。UPS系統(tǒng)的上游可以分別來自兩個獨立的不同接地點電氣系統(tǒng)（或者不接地系統(tǒng)）,，所有負載系統(tǒng)通過兩個隔離變壓器與上游*隔離,，負載側(cè)既可以采用TN-S系統(tǒng)，也可以采用IT系統(tǒng),。QF3備用開關(guān)用于緊急情況下的旁路直通,，也可用于并機系統(tǒng)的擴容，或者構(gòu)成雙輸出系統(tǒng)使用,。
　　　
　?。?)脫機旁路柜方式單機供電方案
　　
　　“脫機旁路柜”方式單機供電方案在實現(xiàn)典型單機應(yīng)用方案的基礎(chǔ)上，重點考慮了維護的安全性,。盡管各個廠家提供了無擾動退出UPS主機的切換方案,，但由于UPS維修旁路輸入和總輸出的端子排、UPS內(nèi)部采樣回路仍然帶電,，給維修工作帶來安全隱患,。因此在實踐應(yīng)用中，有時也采用如圖3所示：“脫機旁路柜”設(shè)計方式,。
　　
　　UPS系統(tǒng)正常運行時,，UPS主機內(nèi)部Q1、Q2,、Q4合上,，Q3斷開且掛鎖；旁路柜中QF1,、QF2,、QF4、QF5合上,，QF3斷開且掛鎖,。
　　
　　當UPS主機需要W維護時，先將UPS從逆變器輸出切換為靜態(tài)旁路輸出（斷開逆變器靜態(tài)開關(guān),，合上旁路靜態(tài)開關(guān)）,，再合上Q3到UPS主機維修旁路，然后將Q2,、Q4斷開,，切斷逆變器、靜態(tài)開關(guān)和輸出負載之間的聯(lián)系,，再通過等電位的操作,，將“脫機旁路柜”QF3合上，QF2,、QF4斷開,，就可以通過旁路隔離變壓器,、QF3、QF5向所有負載供電了,。
　　
　　此時,，切斷UPS的上游整流器電源和電池開關(guān)，則可使UPS內(nèi)部*停電,，安全檢修了,。
　　　
　　（4）雙輸出方式單機供電方案
　　
　　如圖4所示,，雙輸出方式單機供電方案能夠在投資有限的情況下,，為雙電源負載提供兩路獨立的電源供電。一路由UPS提供穩(wěn)定的電壓,，另一路由旁路系統(tǒng)提供經(jīng)過電氣隔離的電網(wǎng)電源,。這種方案在實現(xiàn)典型單機應(yīng)用方案的基礎(chǔ)上,，可以提供雙路交流輸出給下游的相關(guān)專業(yè),，也是一種給雙電源負載供電的you秀的解決方案。
　    　　
　　2  并機系統(tǒng)的應(yīng)用
　　
　　隨著大型控制系統(tǒng)在能源工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用,，UPS并機系統(tǒng)得到了大量和廣泛的應(yīng)用,。這種方案考慮到了裝置長周期的運行中對UPS主機進行維護，相比單機系統(tǒng)的應(yīng)用方案有很大的*性,。并機系統(tǒng)應(yīng)用有以下幾種典型設(shè)計：
　　
　　(1)標準并機供電方案
　　
　　如圖5所示,，正常運行時，1＋1并機運行供電方案的全部交流負載由2臺UPS平均分擔,，任何一臺UPS均可以帶100％負載長期工作,。因此，1＋1并機運行供電方案可以*退出1臺UPS主機進行維護,。
　　
　　這種典型并機方案應(yīng)用非常廣泛,。正常運行時，除每臺UPS主機的旁路維修開關(guān)Q3斷開且掛鎖外,，其余開關(guān)均正常閉合,。當需要檢修或者維護其中的一臺UPS時，斷開旁路柜及輸出配電柜的對應(yīng)開關(guān),，就能將所要退出的UPS主機設(shè)備*隔離,。
　　
　　　　
　　(2)輸出配電系統(tǒng)與UPS不同室的并機供電方案
　　
　　由于UPS的負載分散性以及跨專業(yè)管理等多種原因，會存在UPS的負載分配柜與UPS不同室,，或者距離UPS較遠的情況,，導(dǎo)致圖5標準UPS并機供電方案中，UPS出口點到電氣并機點的距離超出UPS控制范圍,，無法有效實現(xiàn)并機控制的情況,。因此出現(xiàn)了如圖6所示輸出配電系統(tǒng)與UPS不同室的并機供電方案.
　　
　　這種應(yīng)用方案有效解決了輸出配電系統(tǒng)與UPS不同室的問題,。其檢修和維護時的操作，與標準并機供電方案相同,。用戶可根據(jù)下游專業(yè)的需要,，可提供單根電纜供電，或者冗余雙路電纜供電,。
　　
　　　　
　　(3)旁路隔離變壓器及輸出配電合一的并機供電方案
　　
　　如圖7所示,，某些用戶由于場地或者維護管理方面的原因，要求將配電輸出部分和旁路隔離變壓器合并設(shè)計,，這種并機應(yīng)用方案的實用性頗受用戶肯定,。
　　
　　正常運行時，除每臺UPS主機的旁路維修開關(guān)Q3斷開且掛鎖,，旁路隔離變壓器及輸出配電柜中的QF2斷開且掛鎖外,，其余開關(guān)均正常閉合（輸出配電部分根據(jù)實際運行要求確定）。當需要檢修或者維護其中的一臺UPS時,，直接將需要維修的UPS設(shè)備停機,，再斷開旁路隔離變壓器及輸出配電柜中的對應(yīng)開關(guān)，就能將所要退出的UPS主機設(shè)備*隔離進行維修,；當兩臺UPS同時需要檢修或者維護時,，先將兩臺UPS同時切換到旁路靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，再將每臺UPS的Q3合上,，在等電位的情況下,，閉合旁路隔離變壓器及輸出配電柜中QF2開關(guān)，再斷開閉合斷開旁路隔離變壓器及輸出配電柜的對應(yīng)開關(guān),，就能將兩臺UPS主機設(shè)備*隔離進行維修,，此時負載仍能夠由旁路直通電源供電。
　　
　　　　
　　3  2N（雙母線）供電系統(tǒng)的應(yīng)用
　　
　　2N系統(tǒng)應(yīng)用是近年開始應(yīng)用的一種交流不間斷電源UPS解決方案,，結(jié)合負載為如圖8所示雙電源的特點,，UPS系統(tǒng)為負載提供*獨立的兩路UPS電源。此種供電解決方案,，解決了UPS輸出端與終負載端之間發(fā)生“單點瓶頸”故障隱患,。
　　
　　　　
　　2N系統(tǒng)應(yīng)用方案典型設(shè)計有以下幾種:
　　
　　(1)一臺UPS單機與一路市電構(gòu)成雙路供電方案
　　
　　如圖9所示，某些用戶由于場地或者費用預(yù)算方面的原因,，采用1臺UPS單機與1路市電構(gòu)成雙路供電方案,。這種并機應(yīng)用方案成本低，相比普通單機來說是一個比較大的進步,。
　　
　　正常情況下,，UPS輸出和另1路市電輸出為雙電源負載提供兩路電源，UPS為單電源負載提供不間斷電源；當UPS輸出母線故障或需要維護操作時,，對于圖8所示雙電源負載,，在UPS切換到旁路后，仍有UPS旁路和另1路市電輸出母線供電,，避免了單機UPS輸出母線為單點故障的隱患的問題,，（此時系統(tǒng)的安全性起決于UPS旁路及另1路市電的可靠性）；對于單電源負載,，在UPS切換到旁路后,，可暫時由UPS旁路輸出為負載繼續(xù)供電，直至UPS輸出正常,。
　　
　　　　
　　(2）兩臺立UPS雙路輸出構(gòu)成雙路供電方案
　　
　　如圖10所示,，兩臺UPS雙路輸出構(gòu)成雙路供電方案，是目前典型的2N應(yīng)用方案,，其每套UPS單機系統(tǒng)都是一套完整的單機運行方式,，帶來的維護、管理也是獨立的,。
　　
　　正常情況下,，兩臺UPS輸出為雙電源負載提供兩路電源；即使有1臺UPS處于旁路檢修狀態(tài)下,，依然能保證1路UPS輸出和另1路UPS旁路輸出為雙電源負載提供兩路電源,；當其中一臺UPS輸出母線故障或其他原因需要*停機維護（含UPS旁路），對于圖8所示雙電源負載,，繼續(xù)由另一臺UPS輸出母線供電，避免了單機UPS輸出母線為單點故障隱患的問題,；對于單電源負載,，在UPS切換到旁路后，可通過人工切換下游開關(guān)至另1臺UPS輸出母線為負載繼續(xù)供電,，直至退出運行的UPS恢復(fù)正常,；或者在每個單電源負載群前端高速靜態(tài)切換開關(guān)STS，由靜態(tài)開關(guān)STS進行電源自動切換,，保證電電源負載的雙路供電保護,。