UPS電源容量選擇及配電設(shè)計(jì)

李晶

文章編號(hào)：2095-6835（2016）07-0139-02

摘 要：目前，人們的生活越來越離不開電能。UPS電源作為現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)產(chǎn)物，已在人們的生產(chǎn)、生活中起著重要的作用。從而UPS電源的應(yīng)用入手，論述了其容量選擇和配電設(shè)計(jì)方案，以期促進(jìn)UPS電源的廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：UPS電源；配電設(shè)計(jì)；蓄電池；蓄能裝置

中圖分類號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.139

UPS電源是一種典型的蓄能裝置，其核心為蓄電池，應(yīng)用范圍非常廣泛，在保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和避免電網(wǎng)受到污染等方面起著至關(guān)重要的作用。

1 UPS電源運(yùn)用分析研究

在人們的生產(chǎn)、生活中，UPS電源屬于常用的后備電源，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中。這是因?yàn)槠淇稍谑须姅嚯娭蠹皶r(shí)提供足夠的電能。目前，社會(huì)的發(fā)展越來越離不開電能，因此，意外停電會(huì)對(duì)人們的生產(chǎn)、生活造成極大的影響。尤其是在信息社會(huì)中，為了防止因意外停電而造成不必要的損失，就必須保證計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后能繼續(xù)工作一段時(shí)間，以便于用戶備份資料，避免因停電而影響工作。

UPS作為現(xiàn)代最主要的供電后備電源，其日常管理主要包括電源的巡檢、故障的檢查和定期放電等。

2 UPS電源容量選擇分析研究

對(duì)于UPS電源而言，一定要選擇合適的容量，這是因?yàn)閁PS電源的容量過大或過小都會(huì)影響其正常運(yùn)行。如果UPS電源的容量過大，則其會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于輕載運(yùn)行的狀態(tài)。這樣雖然能有效保護(hù)逆變器不受損害，但極有可能導(dǎo)致電池保護(hù)裝置發(fā)生故障后，引發(fā)電池組的深度放電，進(jìn)而對(duì)設(shè)備造成損壞，且大容量的UPS電源的價(jià)格相對(duì)較高。如果UPS電源的容量過小，則其會(huì)長(zhǎng)時(shí)間處于重載運(yùn)行的狀態(tài)。雖然這樣能降低一部分成本，但可能導(dǎo)致UPS電源的逆變器驅(qū)動(dòng)元件受損。由此可見，科學(xué)、合理地選擇UPS電源的容量是非常重要的。通常而言，UPS電源的負(fù)載為額定有功功率的25%～80%時(shí)最合適。

為了有效計(jì)算計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際容量，需要確定UPS電源的負(fù)載總?cè)萘?。UPS電源的負(fù)載功率與其輸出功率有密切的關(guān)系。下面在10～300 kVA的范圍內(nèi)對(duì)二者的關(guān)系進(jìn)行分析。UPS電源的輸出電流與負(fù)載功率因數(shù)的關(guān)系如圖1所示。

由圖1可以看出，當(dāng)感性負(fù)載功率因數(shù)<0.8時(shí)，UPS輸出的電流大于額定電流。而當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，其輸出的電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于感性負(fù)載。

在分析了UPS電源的實(shí)際容量后，為了有效解決負(fù)載不斷分期擴(kuò)容的問題，需要增大UPS電源的額定容量。而UPS電源的備份方案與UPS電源的冗余容量緊密相連，這就需要第一次配置UPS電源的容量時(shí)充分考慮其中遠(yuǎn)期的基本發(fā)展趨勢(shì)，并在選型過程中選擇可支持多機(jī)運(yùn)行的機(jī)型，從而有效增大UPS電源中遠(yuǎn)期的負(fù)載容量。

3 UPS電源配電設(shè)計(jì)分析研究

UPS配電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括負(fù)荷的計(jì)算、輸出回路開關(guān)的選擇、輸出回路導(dǎo)線的選擇、主開關(guān)和進(jìn)線電纜的設(shè)計(jì)等。

3.1 負(fù)荷的計(jì)算分析

在UPS電源配電設(shè)計(jì)中進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的主要目的是科學(xué)、合理地選擇開關(guān)電流的整定值、導(dǎo)線。因此，需要對(duì)單相回路電流、三相回路電流和配電箱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

單相回路電流的計(jì)算公式為：

I= . （1）

式（1）中：I為單相回路的計(jì)算電流；P為單相負(fù)荷容量；U為單相電壓，cosF為功率因數(shù)，0.9.

三相回路電流計(jì)算公式為：

I= . （2）

式（2）中：I為三相回路計(jì)算電流；P為三相負(fù)荷容量；U為三相電壓；cosf為功率因數(shù)，0.9.

裝機(jī)容量Pe是所有輸出回路負(fù)荷容量的總和，因此，計(jì)算裝機(jī)時(shí)，如果一個(gè)機(jī)房的末端負(fù)荷回路共有8條單相回路，則每一條回路為2 kW；如果一個(gè)機(jī)房的末端負(fù)荷回路有2條三相回路，則每一條回路為7 kW。由此可見，裝機(jī)容量Pe=30 kW。

3.2 輸出回路開關(guān)選擇分析

低壓空氣開關(guān)又稱為低壓斷路器，具體包括框架斷路器、微型斷路器和塑殼斷路器三種類型，它們的用法各不相同?？蚣軘嗦菲鞯念~定電流為800～6 300 A；微型斷路器的額定電流一般為63 A，其主要作用是對(duì)末端配電箱的輸出回路開關(guān)或小容量的配電箱主開關(guān)進(jìn)行控制；塑殼斷路器的額定電流為100～800 A，其主要作用是對(duì)低壓母線饋電回路開關(guān)或落地式配電柜主開關(guān)進(jìn)行控制。

由于微型斷路器末端配電箱內(nèi)微型斷路器的排列非常的密集，因此，其降容系數(shù)通常為0.8左右，即10 A的開關(guān)一般用于<8 A的計(jì)算電流，16 A的開關(guān)一般用于<12.8 A的計(jì)算電流。

依據(jù)用電規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，插座回路必須選擇帶有漏電保護(hù)器的開關(guān)。如果在弱電豎井中使用了插座箱，并在插座箱內(nèi)設(shè)置了漏電保護(hù)器開關(guān)，則可不安裝漏電保護(hù)器開關(guān)。

3.3 輸出回路導(dǎo)線選擇分析

配電箱末端的輸出回路通常會(huì)使用導(dǎo)線，尤其是機(jī)房?jī)?nèi)的負(fù)荷回路。如果在弱電豎井管理間安裝了插座箱，則需要利用橋架。值得注意的是，對(duì)于1類型或2類型的建筑而言，最好使用阻燃型導(dǎo)線、電纜。

通常情況下，導(dǎo)線的選擇需要按照負(fù)載流量分析。如果導(dǎo)線的負(fù)載流量超過了開關(guān)的整定電流量，則就可根據(jù)表1選擇導(dǎo)線。

在插座與插座箱之間的回路需要裝有PE線，PE線截面與相線截面的關(guān)系緊密。如果相線截面≤16 mm2，則PE線就會(huì)與截面一致。必須注意的是，相線截面必須>2.5 mm2。如果相線截面為25 mm2和35 mm2，則PE線的截面為16 mm2；如果相線截面>35 mm2，則PE線截面為相線截面的50%.一般而言，常使用多股銅導(dǎo)線來保證PE線電源的質(zhì)量。

3.4 主開關(guān)和進(jìn)線電纜的設(shè)計(jì)分析

對(duì)于主開關(guān)而言，可按照電流的大小選擇微型斷路器或塑殼斷路器。一般而言，如果整定電流<63 A，則最好選用微型斷路器；如果整定電流≥63 A，則可選用塑殼斷路器。

如果配電箱的計(jì)算容量為45.6 A，降容系數(shù)為0.8，則45.6/0.8=57 A，而主開關(guān)的整定電流為63 A。因此，可選擇微型斷路器C65N/3P63A，其進(jìn)線電纜可以選擇ZR-BV-4×25+BVR-1×16。

4 結(jié)束語

綜上所述，UPS電源容量的選擇和配電設(shè)計(jì)對(duì)保證其正常運(yùn)行至關(guān)重要，因此，相關(guān)設(shè)計(jì)人員需要考慮多方面的因素。只有這樣，才能有效降低運(yùn)行成本，保證UPS電源的正常運(yùn)行，促進(jìn)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

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〔編輯：張思楠〕