2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式Word文档下载推荐.docx

1、手动维修旁路的切换,可以进行无中断的“先通后断” 切换过程，不会引起负载中断供电的问题。实现主机、旁路之间的无间断切换过程。如下图（图 1:US 单机供电方案四种工作状态）所示,US 单机供电方案四种工作状态所对应的开关操作顺序为：图 1：U单机供电方案四种工作状态1 正常工作Q1、2、Q4、Q5、BAT M 在接通位置， 闭锁在断开位置。P通过整流器、逆变器、逆变静态 开关向负载供电，同时向电池进行充电管理。2 主电源消失或者整流器故障转直流电池组工作1、2、Q、Q5、T MCB 在接通位置，Q3 闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS 直流 母线电压低于电池电压时,将自动把负载切换

2、到电池系统上。S 电池系统经逆变器、逆变静态开关向负 载供电。此时若主电源恢复或者整流器故障消失，UPS 逻辑判断无误时,UP 可自动恢复至正常工作状态。3 逆变器电源消失或逆变器故障转旁路工作Q、2、4、Q5、BMCB在接通位置，Q3 闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS通过 逻辑检测,根据直流母线情况和逆变器的情况,会自动将负载通过逆变静态开关无扰动的切换到旁路系统 上。US 旁路系统经旁路静态开关向负载供电。此时若逆变器电源恢复或逆变器故障故障消失，PS 逻辑判断无误时，UP 可自动恢复至正常工作状态。4 维修供电方式维修供电方式需要人工操作才能完成,首先在逆变器与旁路的同步情

3、况下，人工操作将 UPS 负载切换到静态切换开关旁路,此时的工作状态由 或 切换到了3;在此情况下,先合上 3 开关，再断开 2 开关， 再断开 Q 开关，通过先通后断的切换，就实现了 US 退出运行时对负载的连续供电。所有负载的供电， 由旁路系统实现。当然,此时的供电可靠性,由旁路电源决定。因此，不建议在生产装置运行时对单机运行的 UPS进行检修和维护。上述方案实现了 UPS 系统的典型应用，但也有不利于维护的一些缺点。在此基础上,实践采用的单机系统 解决方案做了一些优化，主要有下面几种应用1.2旁路带备用开关的单机供电方案如图 2 所示,旁路带备用开关的单机供电方案是最典型的应用方案。US

4、 系统的上游可以分别来自两个独立的不同接地点电气系统（或者不接地系统）,所有负载系统通过两个隔离变压器与上游完全隔离，负载 侧既可以采用 TNS 系统，也可以采用 IT 系统。F 备用开关用于紧急情况下的旁路直通，也可用于并机 系统的扩容,或者构成双输出系统使用。图 2 旁路带备用开关的单机供电方案1.3 脱机旁路柜方式单机供电方案“脱机旁路柜”方式单机供电方案在实现典型单机应用方案的基础上，重点考虑了维护的安全性。尽管各 个厂家提供了无扰动退出US 主机的切换方案，但由于UPS 维修旁路输入和总输出的端子排、UPS 内部 采样回路仍然带电，给维修工作带来安全隐患。因此在实践应用中,有时也采用

5、如图3 所示:“脱机旁路 柜”设计方式。UP系统正常运行时,UPS 主机内部1、Q、Q4 合上，Q3 断开且挂锁；旁路柜中 F、F2、QF4、Q 合上,3 断开且挂锁。当 UPS 主机需要 维护时，先将 PS 从逆变器输出切换为静态旁路输出（断开逆变器静态开关，合上旁 路静态开关），再合上 Q3到 S 主机维修旁路，然后将Q、4 断开，切断逆变器、静态开关和输出负载之间的联系,再通过等电位的操作,将“脱机旁路柜”QF3 合上，F、F 断开,就可以通过旁路隔离变压器、QF、QF5 向所有负载供电了。此时，切断 PS 的上游整流器电源和电池开关,则可使 UPS 内部完全停电,安全检修了。图 3“脱

6、机旁路柜”方式单机供电方案.4双输出方式单机供电方案如图 4 所示,双输出方式单机供电方案能够在投资有限的情况下,为双电源负载提供两路独立的电源供电。 一路由 S 提供稳定的电压,另一路由旁路系统提供经过电气隔离的电网电源。这种方案在实现典型单机应用方案的基础上，可以提供双路交流输出给下游的相关专业,也是一种给双电源负载供电的优秀的解决 方案。图 4 双输出方式单机供电方案2并机系统的应用随着大型控制系统在能源工业领域的应用，UPS 并机系统得到了大量和广泛的应用。这种方案考虑到了装 置长周期的运行中对 UPS 主机进行维护，相比单机系统的应用方案有很大的优越性。并机系统应用有以下 几种典型设

7、计2. 标准并机供电方案如图 所示，正常运行时， 并机运行供电方案的全部交流负载由2 台 P平均分担,任何一台 S均可以带100%负载长期工作。因此，1+1 并机运行供电方案可以完全退出 1 台 S主机进行维护。这种典型并机方案应用非常广泛。正常运行时，除每台 P 主机的旁路维修开关 Q3 断开且挂锁外，其余开关均正常闭合。当需要检修或者维护其中的一台 UP 时,断开旁路柜及输出配电柜的对应开关，就能将 所要退出的UPS 主机设备完全隔离。图 5 标准并机供电方案2.输出配电系统与 UPS 不同室的并机供电方案由于 UPS的负载分散性以及跨专业管理等多种原因,会存在 UP 的负载分配柜与 UP

8、S不同室,或者距离 UPS 较远的情况，导致图 5 标准 UPS并机供电方案中,PS 出口点到电气并机点的距离超出 U 控制范 围,无法有效实现并机控制的情况。因此出现了如图 6所示 输出配电系统与 UPS 不同室的并机供电方案这种应用方案有效解决了输出配电系统与US 不同室的问题。其检修和维护时的操作,与标准并机供电方案相同。用户可根据下游专业的需要，可提供单根电缆供电,或者冗余双路电缆供电。图 6 输出配电系统与 S 不同室的并机供电方案2.3 旁路隔离变压器及输出配电合一的并机供电方案如图 所示，某些用户由于场地或者维护管理方面的原因,要求将配电输出部分和旁路隔离变压器合并设计,这种并机

9、应用方案的实用性颇受用户肯定。正常运行时，除每台 US 主机的旁路维修开关Q3断开且挂锁，旁路隔离变压器及输出配电柜中的 Q2断开且挂锁外,其余开关均正常闭合（输出配电部分根据实际运行要求确定）。当需要检修或者维护其中 的一台 UPS 时，直接将需要维修的 PS设备停机，再断开旁路隔离变压器及输出配电柜中的对应开关, 就能将所要退出的 UPS 主机设备完全隔离进行维修;当两台 U 同时需要检修或者维护时,先将两台 S 同时切换到旁路静态开关状态,再将每台PS的 Q 合上,在等电位的情况下，闭合旁路隔离变压器及输 出配电柜中QF2 开关，再断开闭合断开旁路隔离变压器及输出配电柜的对应开关,就能将

10、两台 US主机 设备完全隔离进行维修，此时负载仍能够由旁路直通电源供电。图7旁路隔离变压器及输出配电合一的并机供电方案3 N（双母线）供电系统的应用2N 系统应用是近年开始应用的一种交流不间断电源 UP解决方案,结合负载为如图8所示双电源的特点， UP 系统为负载提供完全独立的两路 UPS 电源。此种供电解决方案，解决了UPS 输出端与最终负载端之 间发生“单点瓶颈”故障隐患。图 典型双电源负载2 系统应用方案典型设计有以下几种31 一台UPS 单机与一路市电构成双路供电方案如图 所示,某些用户由于场地或者费用预算方面的原因,采用1台 S 单机与 1路市电构成双路供电 方案。这种并机应用方案成

11、本最低,相比普通单机来说是一个比较大的进步。正常情况下，U 输出和另 路市电输出为双电源负载提供两路电源，UPS为单电源负载提供不间断电源；当 UPS 输出母线故障或需要维护操作时,对于图 所示双电源负载，在US 切换到旁路后，仍有 P 旁 路和另 路市电输出母线供电，避免了单机 UPS输出母线为单点故障的隐患的问题，（此时系统的安全性 起决于 PS 旁路及另1 路市电的可靠性）;对于单电源负载,在P切换到旁路后，可暂时由 US旁路 输出为负载继续供电，直至 UPS 输出正常。图 9 一台单机与一路市电构成双路供电方案32 两台独立 UPS双路输出构成双路供电方案如图10 所示,两台 UPS双

12、路输出构成双路供电方案,是目前最典型的 应用方案，其每套US 单机系 统都是一套完整的单机运行方式，带来的维护、管理也是独立的。正常情况下,两台 PS 独立输出为双电源负载提供两路电源;即使有1台U处于旁路检修状态下，依 然能保证1 路UPS 输出和另1 路 UPS旁路输出为双电源负载提供两路电源；当其中一台 UPS 输出母线故 障或其他原因需要完全停机维护（含 PS 旁路）,对于图 8 所示双电源负载，继续由另一台 UPS 输出母 线供电,避免了单机 UPS 输出母线为单点故障隐患的问题；对于单电源负载,在 US 切换到旁路后,可 通过人工切换下游开关至另1 台 UP 输出母线为负载继续供电

13、，直至退出运行的 UPS 恢复正常;或者在 每个单电源负载群前端高速静态切换开关 ST，由静态开关STS 进行电源自动切换，保证电电源负载的双 路供电保护。图10两台独立 US 双路输出构成双路供电方案.3两台 PS 共用旁路双路输出供电方案如图 11 所示，两台 UP 共用旁路双路输出供电方案也有非常广泛的应用，两套 UPS单机系统同时跟踪一 个旁路电源，其输出母线能够基本保持同频率、相位状态。正常情况下，两台 U 独立输出为双电源负载提供两路电源，两台 UPS 通过输出母线1 和输出母线 各自承担双电源负载，单点源负载由经过 AS 选择后的输出母线 供电;当系统中 1 台 US 处于旁路检

14、修状态下,依然能保证 1路 UPS 输出和另 1路UPS旁路输出为双电源负载提供两路电源，此时输出母线 3 前面的 AS自动开关并不切换；当其中一台 UPS输出母线故障或其他原因需要完全停机维护（含S 旁 路）,对于图 8所示双电源负载,继续由另一台US 输出母线供电,避免了单机 PS输出母线为单点故障隐患的问题；对于单电源负载,若需退出运行的 U（含U 旁路）是母线 3 的主供电源,则自动切 换开关 AS会自动将母线 3 切换到另一侧母线上,负载由另 1 台UPS输出母线为负载继续供电，直至退 出运行的PS恢复正常（否则自动切换开关 AT 不做切换，系统保持原状态运行）。图 11两台UPS

15、共用旁路双路输出供电方案4 应用案例分析出于各种不同的设计思路，实际使用当中会有各种不同方案。以下通过实际运行的几个案例分析，给各位设备使用者提供一种管理设备的思路。4.1 两台 P共用旁路双路输出，输出配电带联络开关供电案例基于 US本身的控制逻辑,如图 12 所示的下面这个方案,可以既可以采用并机供电方案，也可以采用 2N输出供电方案。实际运行当中，必须选择其中的一种确认为正常运行模式固定下来，同时在紧急情况下按 照一定的操作顺序切换对应的开关,才能进行系统转换,发挥这个系统的设计优势。图 12 两台 UP共用旁路双路输出，输出配电带联络开关供电方案这个系统中的 QF 开关非常关键，如图

16、13 所示的状态说明如下：4.1并机运行模式如图 13 所示,当 QF3 开关闭合时,这个系统就是一套标准的并机系统。为了保证整个系统的安全与稳定,在整个运行过程中，F3 开关禁止断开;当有一台 UPS 需要维修并退出运行时,整个负载系统仍由另一台PS供电，系统不需要做任何变化。这种并机运行模式下，如果系统需要做双输出分段运行时，必须将 PS 并机系统切换到旁路状态，且每台US都退出并机控制逻辑（设为单机），才允许断开 QF3开关,此时每台UPS 才允许恢复到逆变状态, 系统转换为双输出分段运行，同时 F3 开关禁止合闸。当需要恢复到并机状态时，先将两台 UPS 切换到旁路状态，整个负载系统都

17、由旁路供电，此时才允许闭合 QF开关；当两台U 都恢复到并机控制逻辑时,才能将负载由旁路状态,恢复到 U逆变器供电状态, 此时Q3 开关禁止断开。41.2 双输出分段运行模式如图3 所示，当QF3 开关断开运行时,这个系统就是一套标准的双输出系统。为了保证整个系统的安全与稳定，在整个运行过程中，QF3 开关禁止合闸;当有一台 UP 需要切换到旁路进行维修时，整个系统不 需要做任何变化，负载系统由一路市电和另一台 供电为负载供电。当有一台 UP 需要维修并退出运行时（含旁路）,整个负载系统需要切换到另一台 UP 供电，系统需要 将两台 UP 都切换到旁路状态,在等电位的情况下合上 F3开关，才允

18、许将工作 PS 恢复到逆变状态， 待维修UPS退出运行,此时 Q3 开关禁止断开。当需要恢复到双输出分段运行模式时,先将所有负载切换到旁路状态，在等电位的情况下恢复所维修 PS 的旁路系统，然后断开QF 开关,两台 US 分别恢复到逆变状态,系统转换为双输出分段运行,此时F3 开关禁止合闸。图 13 关键的QF 开关 PS 输出独立TNS 接地系统案例基于工业环境 UP 的输入电源来自于不同的上游系统,UPS 负载侧与电源侧的接地系统独立，UP 系统 的隔离变压器接地点选择成为了另一个需要关注的问题。如图 所示的下面这个 方案的接地案例，可以提供一个很好的注释。通过 S 的输出和旁路隔离变压器

19、，UPS 输出侧可以构成独立的TN-S接地系统。根据 T-S 的说明，需要输出侧的变压器中,有一个变压器且只有一个变压器要作为接地变压器工作。以下是最常用的并机系统, 考虑到系统的对称性和 UP 维护退出运行的原因，一般将接地点选择在旁路隔离变压器上。对于单机系统, 一般也选择旁路隔离变压器作为接地变压器。对于 TN-S接地系统而言，如果接地点断开,将是一种危险的状态，此时若发生单点接地故障，将会导致正常不带电的部位带有危险的电压，甚至可能产生危险的高电压导致设备损坏。图 14 PS 输出独立 -S 接地系统4.3 PS 输出独立 IT 不接地系统案例T 系统是指系统不接地或经电阻接地的运行方

20、式，由于 IT 系统允许单相接地故障时继续运行，因此受到很 多用户的认可。如图1所示的下面这个 US 方案的不接地系统案例通过 UPS的输出和旁路隔离变压器,US输出侧可以构成独立的 IT 不接地系统。当系统发生单相接地的 情况下，旁路隔离变压器内安装的“交流接地报警”装置将发出报警信号，需要通过人工来处理接地故障；此时由于相间电压的绝对值不变，设备仍能正常工作,而不受故障相接地故障的影响。 需要注意的是,如果未装设绝缘监视装置,T 系统在单相接地的情况下没有任何处理措施，将存在巨大的危险。一是三相系统的非故障相的对地电压等于线电压而造成单相长期过电压,二是故障相的存在可能导致系统发展为两点接

21、地对系统安全造成威胁。从实践运行来看，对于 UPS 系统输出选择 IT 不接地系统，必须装设绝缘监视装置。除非确有必要,不建 议三相输出系统采用IT不接地系统；对于单相输出系统而言,PS 额定功率的选择,以不同功能场所的 IT 系统的负荷大小为原则，并尽量缩短隔离变压器与系统负载之间的距离，IT 系统负载供电线路的敷设应尽量避免使用金属穿线管，以降低 IT 系统的固有容性泄漏电流。图5 US输出 T 不接地系统4一路采用 N-S 输出,另一路采用 T不接地输出的双路供电案例对于图 8 所示的双电源负载结构如,某些关键设备采用了双路供电要求,而且其中一路采用 I 不接地系统（采用交流隔离器的方式

22、），图 16 所示。图 16 某设备双路供电要求示意图针对此种技术要求，US 输出系统宜采用一路采用 TS 输出,另一路采用 IT不接地输出的双路供电最为 合适。如图 17 所示,这种供电方式是符合图16 所示的这种负载要求的最佳方案。图 17 一路采用 S 输出，另一路采用 IT 不接地输出的双路供电系统5 结束语工业环境用 最大的特点是满足不同客户的用电环境及负载的情况下，提供定制化的交流不间断电源 PS解决方案。即没有适用于所有场所的唯一方案,也没有不涉及负载和电网情况的解决方案。所有U 供电方案的设计和选择,核心是满足 PS负载的要求和 UP 设备的管理维护。本文从工业环境用典型工业环境使用 UPS 方案的实际案例入手,比较各个方案的不同差异和适用范围，为广大工业 UPS用户提供工业PS系统整体电源保护解决方案的建议。