不間斷電源(UPS)實(shí)現(xiàn)電能變換和功率傳遞，是一種技術(shù)含量高、更新?lián)Q代快的產(chǎn)品，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用在工業(yè)、能源、交通、金融、信息、航空、國(guó)防、教育、文化等領(lǐng)域。隨著電信技術(shù)、通信網(wǎng)絡(luò)的智能化改造和IDC(主機(jī)托管)等業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，采用交流供電的設(shè)備大量增加。通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T1095《通信用不間斷電源-UPS》第一版于2000年及時(shí)頒布實(shí)施，為我國(guó)UPS設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試、工程設(shè)計(jì)、驗(yàn)收和維護(hù)管理提供了技術(shù)依據(jù)。
1、UPS相關(guān)的通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)
UPS在通信行業(yè)的作用越來(lái)越重要，TC4將其作為重要課題進(jìn)行研究，與其相關(guān)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)有：
——YD/T1095-2008通信用不間斷電源(UPS)；
——YD/T1963.4-2009通信局(站)電源設(shè)備維護(hù)技術(shù)要求 第4部分：不間斷電源(UPS)系統(tǒng)；
——通信用模塊化不間斷電源技術(shù)條件。
1.1 YD/T1095-2008
YD/T1095的第一版是2000年頒布實(shí)施的，為運(yùn)營(yíng)商選型提供了重要的質(zhì)量檢驗(yàn)依據(jù)，去年在總結(jié)多年應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，并根據(jù)UPS的技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，對(duì)YD/T1095-2000進(jìn)行了修訂，YD/T1095-2008的主要指標(biāo)如表1所示。
從表中可以看出，輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分及輸出電壓穩(wěn)壓精度與舊版指標(biāo)相比均有較大提高，前兩項(xiàng)Ⅰ、Ⅱ類指標(biāo)基本不變，但刪除了Ⅲ類指標(biāo)，因此提高了合格的門(mén)檻；小功率UPS的效率由80%提高到82%，增加了≥60kVA機(jī)型半載時(shí)的效率指標(biāo)；輸出電壓波形失真度分別規(guī)定了阻性和非線性兩種負(fù)載條件下的指標(biāo)要求(2000版只規(guī)定線性負(fù)載情況)。這些是比較關(guān)鍵的指標(biāo)，每次運(yùn)營(yíng)商選型測(cè)試都非常重視，提高能效指標(biāo)符合節(jié)能減排、綠色環(huán)保的發(fā)展方向。
1.2 UPS維護(hù)技術(shù)要求
UPS是保證通信供電連續(xù)性的主要設(shè)備，其可靠運(yùn)行是確保通信安全的關(guān)鍵。它和其他通信設(shè)備一樣也存在失效和冗余等問(wèn)題，設(shè)計(jì)、安裝、使用、維護(hù)等各個(gè)方面對(duì)產(chǎn)品的性能和壽命均有較大影響，尤其在維護(hù)上必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理各種故障，才能延長(zhǎng)UPS的使用壽命，確保通信系統(tǒng)的安全運(yùn)行。
(1)UPS的維護(hù)項(xiàng)目與要求
標(biāo)準(zhǔn)中的重點(diǎn)維護(hù)項(xiàng)目有：
——UPS和機(jī)房應(yīng)保持清潔，風(fēng)扇、過(guò)濾網(wǎng)的通風(fēng)順暢都是非常重要的，否則影響散熱效果；
——定期測(cè)量元器件和部件、蓄電池連接條的溫升等，及時(shí)發(fā)現(xiàn)安全隱患；
——定期測(cè)量UPS的輸入線電壓、輸入相電壓、輸入頻率、輸入電流諧波成分、輸入功率因數(shù)、效率、輸出相電壓、輸出頻率、輸出火線-零線波形、蓄電池的充電電流等參數(shù)，應(yīng)符合相關(guān)要求；
——對(duì)于并聯(lián)冗余系統(tǒng)，應(yīng)定期檢查負(fù)載均分性能。
(2)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目與要求
由于認(rèn)證檢測(cè)的局限性，往往無(wú)法全面考察并機(jī)工作性能，尤其是大功率UPS，樣品準(zhǔn)備非常困難，因此在UPS維護(hù)要求中強(qiáng)調(diào)了現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收項(xiàng)目和要求，首先應(yīng)核查前后級(jí)配電開(kāi)關(guān)容量的額定值或整定值、功能等是否滿足負(fù)載的正常要求，輸入/輸出線徑是否符合標(biāo)準(zhǔn)、接法正確且標(biāo)識(shí)清楚，并按照YD/T1095-2008的要求測(cè)試電氣性能和功能。在現(xiàn)場(chǎng)，由于多臺(tái)UPS設(shè)備已安裝到位，連接完成，在正式使用前充分試驗(yàn)并機(jī)功能是很有必要也是可行的，方法如下：
——UPS并機(jī)工作帶半載，記錄各臺(tái)輸出電流，計(jì)算并機(jī)負(fù)載電流不均衡度；
——分別關(guān)閉一臺(tái)或多臺(tái)UPS，再重新投入，檢查輸出電壓波形有無(wú)明顯變化；
——UPS并機(jī)工作帶半載，分別關(guān)閉各臺(tái)UPS市電、旁路輸入開(kāi)關(guān)，模擬市電停電，再恢復(fù)市電供電，檢查UPS輸出電壓波形有無(wú)明顯變化；
——UPS并機(jī)工作帶半載，然后轉(zhuǎn)到油機(jī)供電，再倒回市電供電，檢查UPS輸出電壓波形有無(wú)明顯變化，測(cè)量UPS的頻率跟蹤速度。
(3)關(guān)鍵器件及其壽命
這部分提示用戶在UPS的工作年限內(nèi)，不能忽視關(guān)鍵器件的維護(hù)和更換：
——濾波電解電容的實(shí)際工作壽命一般與環(huán)境溫度、工作電壓、紋波電流或諧波電流等因素有關(guān)，濾波電解電容的建議工作年限為6～7年，5年后或根據(jù)設(shè)備的要求進(jìn)行更換，電容若出現(xiàn)防爆閥開(kāi)裂、外表鼓脹或漏液等現(xiàn)象應(yīng)立即更換；
——風(fēng)扇的建議工作年限為6年，5年后宜進(jìn)行更換，日常維護(hù)中應(yīng)檢查風(fēng)扇轉(zhuǎn)速和噪聲，異常時(shí)應(yīng)立即更換。
1.3 模塊化UPS
(1)模塊化UPS的優(yōu)點(diǎn)
模塊化UPS由于具有以下優(yōu)點(diǎn)，近幾年在通信行業(yè)的應(yīng)用逐步增多：
——可擴(kuò)展性：擴(kuò)容升級(jí)方便；
——可維護(hù)性：具有在線熱
——綠色節(jié)能：效率高、輸入電流諧波成分低；
——性價(jià)比高：降低用戶初期購(gòu)置費(fèi)用、日后擴(kuò)容維護(hù)及設(shè)備的運(yùn)營(yíng)成本；
——可用性高：可有效降低平均修復(fù)時(shí)間MTTR，提高供電系統(tǒng)的可用性。
(2)模塊化UPS的定義
模塊化UPS具有“N+X”的架構(gòu)特性，由輸入配電、輸出配電、功率模塊、監(jiān)控模塊等組成，其中功率模塊在機(jī)械上具有獨(dú)立的框架結(jié)構(gòu)和完整獨(dú)立的功率變換功能，系統(tǒng)電路拓?fù)淙鐖D1所示。
(3)關(guān)注問(wèn)題
該標(biāo)準(zhǔn)制定過(guò)程中考慮了以下重點(diǎn)課題:
——熱插拔功能:提高系統(tǒng)的易維護(hù)性，在冗余允許的情況下可以進(jìn)行在線維護(hù)，實(shí)現(xiàn)“零維修時(shí)間”；
——各模塊的故障隔離性和抗沖擊能力：要求具有故障功率模塊自動(dòng)退出功能，系統(tǒng)運(yùn)行中，故障功率模塊應(yīng)自動(dòng)退出運(yùn)行，不影響系統(tǒng)其他部件的正常工作，保障供電安全；
——對(duì)各種電流不均衡度、環(huán)流等參數(shù)進(jìn)行詳盡的規(guī)定：如輸入電流不均衡度、旁路電流不均衡度、輸出電流不均衡度、輸出空載環(huán)流度等。
2、UPS測(cè)試情況分析
UPS的輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分、電壓波形失真度、電源效率是運(yùn)營(yíng)商選型測(cè)試時(shí)都非常重視的。這些參數(shù)除了與元器件質(zhì)量及匹配有關(guān)外，還與工作原理、電路形式及設(shè)計(jì)有很大關(guān)系。
2.1 高頻機(jī)與工頻機(jī)的比較
UPS的整流部分按照設(shè)計(jì)電路工作頻率的不同可分為高頻機(jī)和工頻機(jī)。高頻機(jī)采用較高工作頻率的PWM電路原理及微處理器控制技術(shù)，工頻機(jī)采用傳統(tǒng)的模擬電路原理。兩者除了體積、重量的差異比較明顯外，在指標(biāo)參數(shù)方面也有所不同，圖2示出了兩者在輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波成分、輸出波形失真度、電源效率等參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，工頻機(jī)的外置濾波器使效率下降1%左右。兩者的選擇要根據(jù)客戶的需求、安裝環(huán)境、負(fù)載情況等條件權(quán)衡考慮。
2.2 整流模式的比較
UPS整流器的工作原理可分為IGBT整流、6脈波模式為主、12脈波模式為主及可控整流+IGBT升壓電路，圖3中示出了各種整流模式的UPS在滿載、輕載、阻性負(fù)載、非線性負(fù)載條件下的四個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，不同工作原理UPS的輸出參數(shù)差異較大。
2.3 濾波方式的比較
UPS的濾波方式對(duì)其技術(shù)指標(biāo)的影響也很大，圖4中示出了無(wú)濾波、只有無(wú)源濾波及無(wú)源濾波+有源濾波等三種模式的UPS在滿載、輕載、阻性負(fù)載、非線性負(fù)載條件下的四個(gè)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。
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