石化院分析實(shí)驗(yàn)室UPS選型設(shè)計(jì)方案

一、不間斷電源簡(jiǎn)介

不間斷電源特點(diǎn)主要有以下幾個(gè):  

1、市電中斷的情況下，能利用自身所帶的蓄電池通過逆變器，將直流電轉(zhuǎn)換為380V或220V交流電給負(fù)載系統(tǒng)供電，保證精密儀器及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能正常運(yùn)行。  

2、對(duì)市電有穩(wěn)壓作用，能在電網(wǎng)電壓波動(dòng)時(shí)穩(wěn)定電壓。  

3、能抑制電網(wǎng)中電力諧波干擾、電壓瞬間跌落、高壓浪涌、電壓波形畸變、電磁干擾等電力污染。為精密儀器、計(jì)算機(jī)及其它設(shè)備提供電壓穩(wěn)定、波形純正的電力供給，保證精密儀器、計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的正常工作和數(shù)據(jù)不受干擾。  

4、高可靠性：對(duì)于一套高質(zhì)量UPS供電系統(tǒng)來說，它應(yīng)具有如下特性: 系統(tǒng)應(yīng)具有能提供365×24連續(xù)提供高質(zhì)量的UPS逆變電源的供電能力。這就意味著，在UPS供電系統(tǒng)的運(yùn)行中，既不允許出現(xiàn)任何瞬間供電中斷/停電事故，也不允許出現(xiàn)由普通的市電經(jīng)交流旁路直接向用戶負(fù)載供電的情況。

5、要求UPS供電系統(tǒng)應(yīng)滿足如下要求: UPS單機(jī)本身的故障率低，因此目前大型UPS產(chǎn)品的平均無故障工作時(shí)間(MTBF)為20萬～40萬小時(shí)。  

6、采用具有高度容錯(cuò)功能的“N+1”型UPS冗余并機(jī)系統(tǒng)來進(jìn)一步提高UPS供電系統(tǒng)的可靠性(“N+1”型冗余并機(jī)系統(tǒng)的典型MTBF值可達(dá)140萬～200萬小時(shí))。  

7、在整套UPS供電系統(tǒng)中，不應(yīng)存在單點(diǎn)瓶頸故障隱患。允許在UPS逆變電源連續(xù)供電的條件下，執(zhí)行不停電的維護(hù)和檢修操作。萬一在用戶設(shè)備端出現(xiàn)短路故障時(shí)，應(yīng)將故障的影響縮小到盡可能小的范圍。  

5、高抗干擾性：

UPS供電系統(tǒng)能使設(shè)備獲得高“可利用率”，并可為其創(chuàng)造優(yōu)良的運(yùn)行環(huán)境。大量的運(yùn)行實(shí)踐表明:電源干擾問題是造成設(shè)備的“可利用率”下降的重要原因之一。在此需說明的是:電源干擾不僅來源于普通的市電電網(wǎng)，它還來源于設(shè)計(jì)不完善的UPS本身及用戶的設(shè)備本身。這是因?yàn)榕渲迷贗DC和MDC機(jī)房?jī)?nèi)的服務(wù)器、磁盤陣列機(jī)和交換機(jī)等均內(nèi)置有開關(guān)電源，這種整流濾波型非線性負(fù)載會(huì)向UPS供電系統(tǒng)反射3～23次低次諧波干擾，可能帶來降低話音質(zhì)量的后果。實(shí)踐證明，過大和過頻地出現(xiàn)電源干擾，輕者會(huì)導(dǎo)致傳輸速率下降，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的數(shù)據(jù)丟包率增大等隱性故障，從而導(dǎo)致設(shè)備被迫進(jìn)入“降額使用”狀態(tài)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)癱瘓。 由此可見高速信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅猛發(fā)展，因此對(duì)不間斷電源行業(yè)質(zhì)量提出更為嚴(yán)格的要求。

二、UPS結(jié)構(gòu)組成及各部件的功能。

 1、UPS組成一般分為輸入、輸出配電柜；UPS主機(jī)；蓄電池組三個(gè)部分。

 2、輸入配電柜作用是變壓器輸出給UPS的電裝系統(tǒng)，及后期擴(kuò)容的控制系統(tǒng)，旁路維修開關(guān)；輸出配電柜為UPS經(jīng)過逆變后輸出純凈的電源，經(jīng)過各回路控制開關(guān)輸送給所需要的負(fù)載，別名饋電柜。

 3、UPS主機(jī)作用是經(jīng)過逆變輸出凈化、穩(wěn)定的電流給負(fù)載供電，UPS功率KVA的大小來決定帶動(dòng)負(fù)載能力的，

 4、電池組的功能主要是儲(chǔ)存電能，儲(chǔ)存電量的多少與電池組容量的大小成正比。

三、現(xiàn)需配置UPS的作用

    眾所周知，市電電網(wǎng)中充斥著各種問題，如供電非正常中斷、瞬間閃斷、電壓浪涌、電壓不穩(wěn)、波形畸變、頻率飄移、持續(xù)過壓等，這都可能造成計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)及儀器輕則通信失敗；重則數(shù)據(jù)丟失或設(shè)備損壞。對(duì)企業(yè)正常經(jīng)營(yíng)和生產(chǎn)帶來嚴(yán)重的影響甚至災(zāi)難性的后果。將貴單位分析實(shí)驗(yàn)區(qū)IT設(shè)備、實(shí)驗(yàn)儀器統(tǒng)一由一套N+1冗余 UPS供電，就可免除以上系列問題。

四、大功率UPS供電的優(yōu)勢(shì)

可避免重復(fù)建設(shè)，節(jié)省資金；在非集中UPS供電的情況下，各實(shí)驗(yàn)區(qū)按其自己的需求，各自配置UPS或穩(wěn)壓器，造成大量采購(gòu)電源設(shè)備，UPS容量浪費(fèi)，資金的浪費(fèi)。分散的配置也同時(shí)占用了大量的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，帶來操作管理上的分散，也存在安全上的隱患；在集中式UPS供電的情況下，各實(shí)驗(yàn)區(qū)需要的不間斷電源，都由其集中輸送，不再需要另外配置小功率的電源設(shè)備，節(jié)省實(shí)驗(yàn)區(qū)的空間，使實(shí)驗(yàn)環(huán)境更為簡(jiǎn)潔雅觀。另外用戶只需對(duì)一組UPS管理便可。伊頓智能型和高穩(wěn)定性的UPS，也將對(duì)維護(hù)工作提供輕松和方便。通過R232接口和專用的SNMP網(wǎng)絡(luò)適配器連接，再由適配器上網(wǎng)，系統(tǒng)管理員可以通過網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)UPS進(jìn)行管理。借助UPS遠(yuǎn)程監(jiān)控，管理人員可以在局域網(wǎng)或廣域網(wǎng)，對(duì)UPS進(jìn)行監(jiān)控，查詢其運(yùn)行的參數(shù)，可以圖形或數(shù)字方式顯示UPS輸入、輸出電壓、負(fù)載情況、電池容量、機(jī)內(nèi)溫度、市電頻率，以及UPS的基本信息和工作狀態(tài)。同時(shí)UPS可以通過手機(jī)短信的方式，將電源出現(xiàn)異常的參數(shù)發(fā)送到管理員的手機(jī)上，以便及時(shí)掌握信息、并及時(shí)排除故障和隱患。

五、分析試驗(yàn)區(qū)用電量統(tǒng)計(jì)表：

六、電源容量的選配

在分析試驗(yàn)區(qū)用電高峰期，經(jīng)我公司三次實(shí)地測(cè)量,2016年6月12日下午3點(diǎn)15分用電量為9.59KW;2016年6月14日上午10點(diǎn)10分用電量為18.96KW、2016年6月15日上午10點(diǎn)50分用電量為14.39KW,三次每個(gè)實(shí)驗(yàn)室取最大值用電量為20.14KW;但這個(gè)測(cè)量是實(shí)驗(yàn)時(shí)正常用電，沒有考慮感性設(shè)備啟動(dòng)電流瞬間增大，后期設(shè)備開機(jī)量增多，UPS帯載設(shè)定在70%以內(nèi)，根據(jù)以上表格統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得出現(xiàn)有儀器用電量最大值為176KW。結(jié)合各種因素考慮，選用一套N+1伊頓93E-200KVA輸出功率在180KW較為合理，（并機(jī)可達(dá)360KW），如后期所需電源功率（包含瞬間）超過180KW時(shí)，只需增加1臺(tái)同型號(hào)UPS主機(jī)2N+1進(jìn)行二期擴(kuò)容即可。前期施工都會(huì)預(yù)留擴(kuò)容所需的電纜、開關(guān)、空間等問題。電氣電裝系統(tǒng)圖參考圖紙UPS1-1。

七、伊頓93E系列產(chǎn)品概述

    伊頓UPS家族93E系列(20-400kVA)被追捧為新一代電力保護(hù)系統(tǒng)“利刃”。作為一款專為精密儀器、數(shù)據(jù)中心量身定制的供電系統(tǒng)產(chǎn)品，93E系列是伊頓為中、大型關(guān)鍵工業(yè)控制系統(tǒng)打造新型綠色環(huán)保、管理簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠的電力保護(hù)系統(tǒng)的最新成果，為大眾詮釋了伊頓精煉高效、經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠的新型不間斷電源服務(wù)新主張。

八、關(guān)于伊頓

伊頓是一家世界500強(qiáng)多元化的動(dòng)力管理公司，致力于提供高效節(jié)能的解決方案，幫助客戶更有效的管理電力、液壓和機(jī)械動(dòng)力。作為全球技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者，伊頓于2012年11月收購(gòu)了庫(kù)柏工業(yè)集團(tuán)。2012年伊頓和庫(kù)柏兩家公司的總銷售額為218億美元。伊頓擁有約10.3萬名員工，產(chǎn)品銷往175個(gè)國(guó)家和地區(qū)。如需進(jìn)一步了解信息，可以參考我公司提供貴單位紙質(zhì)技術(shù)資料。

九、 UPS電池的種類

1、防酸隔爆鉛酸蓄電池，這種電池在早期的UPS系統(tǒng)中使用較多，只要維護(hù)得當(dāng)，會(huì)有較長(zhǎng)的使用壽命，但由于在運(yùn)行中存在大量的電解液水分散失，需經(jīng)常性地測(cè)量電解液的溫度、密度，往電池內(nèi)部添加蒸餾水，維護(hù)工作量極大，現(xiàn)在的UPS系統(tǒng)中已很少配用。

2、閥控式密封鉛酸蓄電池(VIQLA)

 因其體積較小，密封性能好、絕少維護(hù)而被廣泛應(yīng)用于各類UPS電源中。VRLA防止電池內(nèi)部電解液流動(dòng)有兩種技術(shù)方法：一種技術(shù)是將硫酸電解液與SIO：膠體混合后充滿電池內(nèi)部，制成膠體電池(簡(jiǎn)稱GEL)。這類產(chǎn)品產(chǎn)量較低，約占VRLA電池總量的15％ ；另一種技術(shù)是利用超細(xì)玻璃棉將電解液不飽和地吸附住，制成吸液式電池或貧液式電池(簡(jiǎn)稱AGM)。由于后者具有較好的大電流放電性能，在UPS系統(tǒng)中較多采用，國(guó)內(nèi)廠家也大多生產(chǎn)AGM 蓄電池。

3、一般閥控式密封鉛酸蓄電池工作過程中陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，而陰極尚未變成海綿狀鉛，亦即尚未充電完成，所以并未產(chǎn)生氫氣，此時(shí)陽(yáng)極產(chǎn)生之氧氣迅速與陰極作用還原成水，是故水份不損耗，此即閥調(diào)式鉛酸電池免保養(yǎng)理由。

十、 UPS電池的容量選擇

1、蓄電池容量的確定是UPS 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。過高和過低的電池容量對(duì)于UPS 系統(tǒng)的運(yùn)行都是不利的。容量過高，則增加投資成本，且易導(dǎo)致電池小電流深放電，造成電池永久性的損壞；容量過低，則不能滿足負(fù)載不間斷供電的要求，且大電流的充放電將縮短電池使用壽命。所以，正確選擇與UPS 容量和負(fù)載容量相適應(yīng)的蓄電池容量是控制UPS 系統(tǒng)投資成本，保證不間斷供電可靠性的關(guān)鍵。

2、UPS電池后備時(shí)間確定的主要依據(jù)是市電供電類別。不同的供電類別，蓄電池的后備時(shí)間是不同的。一類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間0.5 h- 1 h配置；二類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間1 h- 2 h配置；三類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間2 h-8 h配置；四類市電供電的UPS，可按后備時(shí)間8 h-10 h配置。然而，電池后備時(shí)間受電池成本、安裝空間、回充時(shí)間等因素的限制，大多數(shù)UPS電池后備時(shí)間以不超過4h為宜。在電力環(huán)境較差、停電較頻繁的地區(qū)，可以采用UPS與發(fā)電機(jī)配合供電的方式，提高UPS供電可靠性。

十一、蓄電池品牌型號(hào)的選擇

1、結(jié)合以上蓄電池的描述我們應(yīng)選擇性價(jià)比好、知名度高、性能優(yōu)越、壽命較長(zhǎng)的國(guó)內(nèi)一線產(chǎn)品。

2、理士蓄電池DGM12200具有長(zhǎng)壽命特性:采用耐腐蝕性高的板柵合金和活性物質(zhì)配方，同時(shí)采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝及特殊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、獨(dú)特的氣體再化合技術(shù)和緊裝配技術(shù)，使蓄電池的使用壽命更長(zhǎng)。

3、可靠的密封結(jié)構(gòu)：理士蓄電池具有獨(dú)特的密封結(jié)構(gòu)，2V系列電池端子采用三層密封技術(shù)、12V系列蓄電池端子采用兩層密封技術(shù)，以確保蓄電池在使用過程中不會(huì)漏液和爬酸，對(duì)環(huán)境無污染。蓄電池可臥放、立放使用。因蓄電池的密封結(jié)構(gòu)，能將產(chǎn)生的氣體再化合成水，在使用的過程中無需補(bǔ)水維護(hù)。

4、高能量密度設(shè)計(jì)：理士蓄電池采用了特殊的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和緊裝配技術(shù)，具有較高的體積比能量的重量比能量。

5、具有高容量特性：理士蓄電池DGM12200極板采用獨(dú)特的活性物質(zhì)配方，使蓄電池具有較高的容量，保證蓄電池在3次循環(huán)之內(nèi)達(dá)到并超過100％額定容量。

6、較低自放電特性：理士蓄電池采用了高純度的原材料和添加劑，并采用嚴(yán)格的制程品質(zhì)控制，使蓄電池在存儲(chǔ)或不使用時(shí)自放電率小于2%/月。電池的原材料-鉛，其純度達(dá)到99.996%，采用國(guó)內(nèi)鉛業(yè)龍頭企業(yè)生產(chǎn)的1#電解鉛。

7、安全可靠的防爆排氣系統(tǒng)：理士蓄電池DGM12200采用獨(dú)特的防爆排氣結(jié)構(gòu)，能保證蓄電池在運(yùn)行過程中安全可靠。即使蓄電池在非正常使用時(shí)，也不會(huì)出現(xiàn)因壓力過大造成電池外殼鼓脹爆炸現(xiàn)象。

8、導(dǎo)電性好：導(dǎo)電性能優(yōu)良，使蓄電池可大電流放電。

9、超強(qiáng)的深放電恢復(fù)能力：理士蓄電池極板活性物質(zhì)和電解液添加了獨(dú)特的添加劑，使電池深放電至0V，2周內(nèi)以不大于0.3CA的初始電流限壓2.35/Cell進(jìn)行充電，可恢復(fù)至容量的90％以上。

10、專業(yè)和規(guī)模化的生產(chǎn)能力：專業(yè)生產(chǎn)鉛酸蓄電池，在國(guó)內(nèi)有五家生產(chǎn)工廠，產(chǎn)能超過350萬千伏安時(shí)。

11、多項(xiàng)專利技術(shù)：理士蓄電池DGM12200擁有多項(xiàng)自主專利技術(shù)，使蓄電池性能更加穩(wěn)定可靠。

十二、日常使用維護(hù)的注意事項(xiàng)：
1、UPS的使用環(huán)境應(yīng)注意通風(fēng)良好，利于散熱，并保持環(huán)境的清潔；
2、UPS的輸出負(fù)載控制在70%左右為最佳，可靠性最高。
3、適當(dāng)?shù)姆烹姡兄陔姵氐募せ睿玳L(zhǎng)期不停市電，每隔三個(gè)月應(yīng)人為斷掉市電用UPS帶負(fù)載放電一次，這樣可以延長(zhǎng)電池的使用壽命；

4、如需了解更多理士股份請(qǐng)參考我公司提供的紙質(zhì)資料。

十三、蓄電池的配置數(shù)量

   結(jié)合實(shí)驗(yàn)區(qū)的用電規(guī)律及用電容量：配置2組*40節(jié)DGM-12200蓄電池，合計(jì)80節(jié)。

十四、蓄電池組電池開關(guān)選擇：

每一臺(tái)UPS應(yīng)配置一個(gè)3P直流開關(guān)，直流分量電壓應(yīng)不低于500V,額定電流應(yīng)不小于400A。直流配電型號(hào)EBCB-93_X-160-200 。

十五、總輸入輸出電纜選型：

   根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)供電條件，鋪設(shè)距離來考慮。總進(jìn)線電纜應(yīng)選用A、B、C、N相不小于185mm^2,,地線應(yīng)不小120mm²；接近型號(hào)應(yīng)選YJV4*185+1*120。

十六、蓄電池連接電纜的選擇：

   蓄電池電纜應(yīng)選用柔性較好的BVR電纜1*120，蓄電池與蓄電池間的跨渡線應(yīng)采用截面不小于120mm²銅排進(jìn)行串聯(lián)。

十七、配電柜的選用：

   按伊頓UPS電源配電柜標(biāo)準(zhǔn)配備SPM-93MX160-200-3。

十八、靜電地板的選用：

   向利陶瓷防靜電地板規(guī)格600mm*600mmm*35mm; 大約100平米。

十九、承重架的選用：

    由于UPS電源設(shè)備較為笨重總設(shè)備重量大約在6.3噸左右。應(yīng)采用方形鋼規(guī)格在60mm*60mm*5mm；由工廠焊接成型磷化、噴塑工藝現(xiàn)場(chǎng)固定安裝。

 北京偉亞達(dá)電子科技有限公司（技術(shù)部)

                                                   2016年12月13日

      設(shè)計(jì)：王克軍              審核：任亞文               審定：丁柏林

后附：UPS設(shè)備間平面布置圖：