CSB蓄電池EVX12260/12V26AH安防系統(tǒng)

CSB蓄電池EVX12260/12V26AH安防系統(tǒng)

 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(hù)解決方案包括單機(jī)系統(tǒng)、并機(jī)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(fù)載的特點(diǎn)和重要性。對(duì)于運(yùn)行當(dāng)中可以有計(jì)劃中斷或停止運(yùn)行的設(shè)備，可以選用單機(jī)供電；對(duì)于運(yùn)行當(dāng)中不能停電的重要單電源負(fù)載，選用并機(jī)供電；對(duì)于可以接入兩路UPS電源的負(fù)載，優(yōu)先選用2N（雙母線）供電方案。本文從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用案例入手，通過操作和運(yùn)行維護(hù)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(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用
　　
　　單機(jī)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(jì)，單機(jī)運(yùn)行UPS主機(jī)本體可以進(jìn)行系統(tǒng)不停電維護(hù)。
　　
　　（1） UPS單機(jī)供電方案四種工作狀態(tài)
　　
　　單機(jī)運(yùn)行供電方案的各點(diǎn)交流負(fù)載獨(dú)立地由一臺(tái)UPS提供動(dòng)力保護(hù)，不停電維護(hù)是通過切換到手動(dòng)維修旁路退出運(yùn)行當(dāng)中的UPS主機(jī)，進(jìn)行不停電維護(hù)的。手動(dòng)維修旁路的切換，可以進(jìn)行無中斷的“先通后斷”切換過程，不會(huì)引起負(fù)載中斷供電的問題。實(shí)現(xiàn)主機(jī)、旁路之間的無間斷切換過程。如圖1所示，UPS單機(jī)供電方案四種工作狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的開關(guān)操作順序?yàn)椋?/span>
　　　　
　　①正常工作
　　
　　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(fù)載供電，同時(shí)向電池進(jìn)行充電管理。
　　
　　② 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(shí)，將自動(dòng)把負(fù)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(fù)載供電。
　　
　　此時(shí)若主電源恢復(fù)或者整流器故障消失，UPS邏輯判斷無誤時(shí)，UPS可自動(dòng)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(cè)，根據(jù)直流母線情況和逆變器的情況，會(huì)自動(dòng)將負(fù)載通過逆變靜態(tài)開關(guān)無擾動(dòng)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(fù)載供電。
　　
　　此時(shí)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(shí)，UPS可自動(dòng)恢復(fù)至正常工作狀態(tài)。
　　
　　④維修供電方式
　　
　　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(fù)載切換到靜態(tài)切換開關(guān)旁路，此時(shí)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(shí)現(xiàn)了UPS退出運(yùn)行時(shí)對(duì)負(fù)載的連續(xù)供電。所有負(fù)載的供電，由旁路系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
　　
　　當(dāng)然，此時(shí)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(yùn)行時(shí)對(duì)單機(jī)運(yùn)行的UPS進(jìn)行檢修和維護(hù)。
　　
　　上述方案實(shí)現(xiàn)了UPS系統(tǒng)的典型應(yīng)用，但也有不利于維護(hù)的一些缺點(diǎn)。在此基礎(chǔ)上，實(shí)踐采用的單機(jī)系統(tǒng)解決方案做了一些優(yōu)化，主要有下面幾種應(yīng)用：
　　
　　（2）旁路帶備用開關(guān)的單機(jī)供電方案
　　
　　如圖2所示，旁路帶備用開關(guān)的單機(jī)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(gè)獨(dú)立的不同接地點(diǎn)電氣系統(tǒng)（或者不接地系統(tǒng)），所有負(fù)載系統(tǒng)通過兩個(gè)隔離變壓器與上游*隔離，負(fù)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(jī)系統(tǒng)的擴(kuò)容，或者構(gòu)成雙輸出系統(tǒng)使用。
　　　
　　（3)脫機(jī)旁路柜方式單機(jī)供電方案
　　
　　“脫機(jī)旁路柜”方式單機(jī)供電方案在實(shí)現(xiàn)典型單機(jī)應(yīng)用方案的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)考慮了維護(hù)的安全性。盡管各個(gè)廠家提供了無擾動(dòng)退出UPS主機(jī)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(shí)踐應(yīng)用中，有時(shí)也采用如圖3所示：“脫機(jī)旁路柜”設(shè)計(jì)方式。
　　
　　UPS系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，UPS主機(jī)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(dāng)UPS主機(jī)需要W維護(hù)時(shí)，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(jī)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(fù)載之間的聯(lián)系，再通過等電位的操作，將“脫機(jī)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(fù)載供電了。
　　
　　此時(shí)，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(jī)供電方案
　　
　　如圖4所示，雙輸出方式單機(jī)供電方案能夠在投資有限的情況下，為雙電源負(fù)載提供兩路獨(dú)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(shí)現(xiàn)典型單機(jī)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(fù)載供電的you秀的解決方案。
　    　　
　　2  并機(jī)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(jī)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(zhǎng)周期的運(yùn)行中對(duì)UPS主機(jī)進(jìn)行維護(hù)，相比單機(jī)系統(tǒng)的應(yīng)用方案有很大的*性。并機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用有以下幾種典型設(shè)計(jì)：
　　
　　(1)標(biāo)準(zhǔn)并機(jī)供電方案
　　
　　如圖5所示，正常運(yùn)行時(shí)，1＋1并機(jī)運(yùn)行供電方案的全部交流負(fù)載由2臺(tái)UPS平均分擔(dān)，任何一臺(tái)UPS均可以帶100％負(fù)載長(zhǎng)期工作。因此，1＋1并機(jī)運(yùn)行供電方案可以*退出1臺(tái)UPS主機(jī)進(jìn)行維護(hù)。
　　
　　這種典型并機(jī)方案應(yīng)用非常廣泛。正常運(yùn)行時(shí)，除每臺(tái)UPS主機(jī)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(dāng)需要檢修或者維護(hù)其中的一臺(tái)UPS時(shí)，斷開旁路柜及輸出配電柜的對(duì)應(yīng)開關(guān)，就能將所要退出的UPS主機(jī)設(shè)備*隔離。
　　
　　　　
　　(2)輸出配電系統(tǒng)與UPS不同室的并機(jī)供電方案
　　
　　由于UPS的負(fù)載分散性以及跨專業(yè)管理等多種原因，會(huì)存在UPS的負(fù)載分配柜與UPS不同室，或者距離UPS較遠(yuǎn)的情況，導(dǎo)致圖5標(biāo)準(zhǔn)UPS并機(jī)供電方案中，UPS出口點(diǎn)到電氣并機(jī)點(diǎn)的距離超出UPS控制范圍，無法有效實(shí)現(xiàn)并機(jī)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(jī)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(hù)時(shí)的操作，與標(biāo)準(zhǔn)并機(jī)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(jī)供電方案
　　
　　如圖7所示，某些用戶由于場(chǎng)地或者維護(hù)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(jì)，這種并機(jī)應(yīng)用方案的實(shí)用性頗受用戶肯定。
　　
　　正常運(yùn)行時(shí)，除每臺(tái)UPS主機(jī)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(shí)際運(yùn)行要求確定）。當(dāng)需要檢修或者維護(hù)其中的一臺(tái)UPS時(shí)，直接將需要維修的UPS設(shè)備停機(jī)，再斷開旁路隔離變壓器及輸出配電柜中的對(duì)應(yīng)開關(guān)，就能將所要退出的UPS主機(jī)設(shè)備*隔離進(jìn)行維修；當(dāng)兩臺(tái)UPS同時(shí)需要檢修或者維護(hù)時(shí)，先將兩臺(tái)UPS同時(shí)切換到旁路靜態(tài)開關(guān)狀態(tài)，再將每臺(tái)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(duì)應(yīng)開關(guān)，就能將兩臺(tái)UPS主機(jī)設(shè)備*隔離進(jìn)行維修，此時(shí)負(fù)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(fù)載為如圖8所示雙電源的特點(diǎn)，UPS系統(tǒng)為負(fù)載提供*獨(dú)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(fù)載端之間發(fā)生“單點(diǎn)瓶頸”故障隱患。
　　
　　　　
　　2N系統(tǒng)應(yīng)用方案典型設(shè)計(jì)有以下幾種:
　　
　　(1)一臺(tái)UPS單機(jī)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(chǎng)地或者費(fèi)用預(yù)算方面的原因，采用1臺(tái)UPS單機(jī)與1路市電構(gòu)成雙路供電方案。這種并機(jī)應(yīng)用方案成本低，相比普通單機(jī)來說是一個(gè)比較大的進(jìn)步。
　　
　　正常情況下，UPS輸出和另1路市電輸出為雙電源負(fù)載提供兩路電源，UPS為單電源負(fù)載提供不間斷電源；當(dāng)UPS輸出母線故障或需要維護(hù)操作時(shí)，對(duì)于圖8所示雙電源負(fù)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(jī)UPS輸出母線為單點(diǎn)故障的隱患的問題，（此時(shí)系統(tǒng)的安全性起決于UPS旁路及另1路市電的可靠性）；對(duì)于單電源負(fù)載，在UPS切換到旁路后，可暫時(shí)由UPS旁路輸出為負(fù)載繼續(xù)供電，直至UPS輸出正常。
　　
　　　　
　　(2）兩臺(tái)立UPS雙路輸出構(gòu)成雙路供電方案
　　
　　如圖10所示，兩臺(tái)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(jī)系統(tǒng)都是一套完整的單機(jī)運(yùn)行方式，帶來的維護(hù)、管理也是獨(dú)立的。
　　
　　正常情況下，兩臺(tái)UPS輸出為雙電源負(fù)載提供兩路電源；即使有1臺(tái)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(fù)載提供兩路電源；當(dāng)其中一臺(tái)UPS輸出母線故障或其他原因需要*停機(jī)維護(hù)（含UPS旁路），對(duì)于圖8所示雙電源負(fù)載，繼續(xù)由另一臺(tái)UPS輸出母線供電，避免了單機(jī)UPS輸出母線為單點(diǎn)故障隱患的問題；對(duì)于單電源負(fù)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(tái)UPS輸出母線為負(fù)載繼續(xù)供電，直至退出運(yùn)行的UPS恢復(fù)正常；或者在每個(gè)單電源負(fù)載群前端高速靜態(tài)切換開關(guān)STS，由靜態(tài)開關(guān)STS進(jìn)行電源自動(dòng)切換，保證電電源負(fù)載的雙路供電保護(hù)。