UPS在小型中波發(fā)射臺(tái)的應(yīng)用

王慶玲

【摘要】本文分析了目前新疆范圍內(nèi)小型中波發(fā)射臺(tái)站供配電的現(xiàn)狀，結(jié)合臺(tái)站實(shí)際情況運(yùn)用UPS實(shí)現(xiàn)對(duì)技術(shù)設(shè)備的不間斷供電來減少停播時(shí)間，對(duì)UPS的作用、分類、選擇和維護(hù)做了論述。

【關(guān)鍵詞】小型中波發(fā)射臺(tái);UPS;使用;維護(hù)

一、現(xiàn)狀分析

在新疆小型中波發(fā)射臺(tái)占到所有中波發(fā)射臺(tái)的三分之二以上，這些小型發(fā)射臺(tái)的發(fā)射總功率一般小于20KW，基本分布在新疆的各個(gè)縣城，由于特殊的地理位置和資金匱乏等因素，造成大部分的小型中波發(fā)射臺(tái)只有一路外電。這一路外電一般都不是專線，該外電線路上擁有大量的其他用戶，造成外電穩(wěn)定性非常不好。由于外電的不穩(wěn)定性造成頻繁停電，突然的停電和來電對(duì)發(fā)射機(jī)等用電設(shè)備造成巨大的沖擊。雖然大部分臺(tái)站配備了發(fā)電機(jī)，但是在外電停電后到發(fā)電機(jī)啟動(dòng)前這段時(shí)間還是會(huì)造成大量的停播時(shí)間。這些因素造成的停播與廣播電視總局不間斷，高質(zhì)量，既經(jīng)濟(jì)，又安全的安全播出總方針相距甚遠(yuǎn)。找到一個(gè)能夠解決在停電期間保證設(shè)備正常運(yùn)行的方案，是廣大臺(tái)站技術(shù)人員亟待解決的一個(gè)問題。

二、我臺(tái)供配電的現(xiàn)狀

自2010年起，我臺(tái)每年平均停電時(shí)間為87小時(shí)，每年平均停電次數(shù)為27次。最近幾年雖然停電時(shí)間和停電次數(shù)有所下降，但是每年依然會(huì)有50多小時(shí)的停電時(shí)間和近20次的停電次數(shù)，每年由于停電造成我臺(tái)停播時(shí)間都在300分鐘左右，嚴(yán)重影響了我臺(tái)的安全播出。目前我臺(tái)為一路外電加自備柴油發(fā)電機(jī)工作的模式，配電柜為分段式單母排接入方式。發(fā)電機(jī)功率為52KVA，可供全臺(tái)所有負(fù)載使用。為了解決頻繁停電的問題，我臺(tái)為所有技術(shù)設(shè)備配備了一臺(tái)20KVA的在線式UPS，從而解決了我臺(tái)由于頻繁停電造成的停播現(xiàn)象。我臺(tái)的UPS的功率20KVA，僅供技術(shù)設(shè)備使用，目前我臺(tái)技術(shù)設(shè)備負(fù)載總功率約為11KW，UPS負(fù)載量為55%左右，有一定的余量，為以后增加設(shè)備留出一定空間，不會(huì)造成資源浪費(fèi)。

三、UPS的作用

UPS，是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫，即不間斷電源，是將蓄電池與UPS主機(jī)相連接，通過UPS主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成外電的系統(tǒng)設(shè)備。它可以使用電系統(tǒng)在外電源停電之后繼續(xù)工作一段時(shí)間。

UPS的主要作用：

（1）為設(shè)備提供應(yīng)急電源，防止因?yàn)橥怆娡蝗粩嚯姸绊懠夹g(shù)設(shè)備正常工作，提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)外電正常時(shí)，UPS 將外電直接供應(yīng)給負(fù)載使用，當(dāng)外電中斷時(shí)， UPS立即將電池的直流電，通過逆變器向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載不受損壞。

（2）是改善電源質(zhì)量，為用電設(shè)備提供高質(zhì)量的電源保障。外電常常存在以下問題：電涌、高壓尖脈沖、瞬態(tài)高壓干擾、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、閃變、電壓不平衡、諧波畸變、暫態(tài)停電、持續(xù)欠電壓或過電壓、系統(tǒng)接地故障和和泄漏電流形成的安全性故障、諧波電流與零地電壓差問題。

四、UPS的分類和選擇

通過了解 UPS的分類對(duì)于選擇合適的UPS很重要，只有選到了適合自己的設(shè)備使用的UPS ，才能把UPS的作用充分發(fā)揮出來。 UPS的分類方式有很多種，我僅僅以按照工作原理的分類方式介紹一下。

（一）UPS電源按照工作原理分類可分為后備式、在線式以及在線互動(dòng)式三種。

（1） 后備式UPS

平時(shí)UPS處于對(duì)蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟妼?duì)外輸出，輸出波形一般為方波。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格比較便宜然而這種UPS存在一個(gè)切換時(shí)間問題，一般切換時(shí)間為2至10毫秒左右，雖然后備式UPS可提高效率和降低成本，這種UPS對(duì)電網(wǎng)污染嚴(yán)重，抗干擾能力較差，線路簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，但有時(shí)提供的電源保護(hù)并不全面，因此不適合用在關(guān)鍵性的供電不能中斷的場(chǎng)所，主要適用于外電波動(dòng)不大，對(duì)供電質(zhì)量要求不是十分高的場(chǎng)合，比較適合家庭使用，或者使用在外部裝置和計(jì)算機(jī)等設(shè)備。

（2）在線式UPS

在線工作式是UPS的一種功能的定義，而非電路結(jié)構(gòu)的定義。在線工作方式確切的定義是：逆變器一直都在工作，隨時(shí)在監(jiān)視并參與對(duì)輸出電壓的控制調(diào)整。在線工作方式最根本的表征是：在市電故障（掉電、電壓過高或過低等）和恢復(fù)正常的過程中，輸出電壓切換時(shí)間為零。具有在線工作方式的電路結(jié)構(gòu)有多種形式，而且隨著技術(shù)的進(jìn)步。由于逆變器一直在工作，因此在線式UPS不存在切換時(shí)間的問題，這種UPS電源具有很強(qiáng)的軟件管理能力，適合于對(duì)電源要求高的部門和地方。

（3）在線互動(dòng)式UPS

所謂在線互動(dòng)式UPS，是指在輸入外電正常時(shí)，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），給電池組充電。負(fù)載平時(shí)為市電直接供電，因此轉(zhuǎn)換停電后，轉(zhuǎn)換時(shí)間10ms電池逆變輸出波形通常為階梯波，在外電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組的直流電轉(zhuǎn)換為交流電輸出，因此在線互動(dòng)式UPS也有轉(zhuǎn)換時(shí)間。在線互動(dòng)式UPS同在線式UPS相比擁有更高的濾波功能，適用于對(duì)電壓要求較高的設(shè)備。

（二）UPS的帶載能力是選擇UPS時(shí)首先要考慮的問題，即需要一個(gè)多大容量的UPS。這是用戶選擇何種UPS的一項(xiàng)最主要的參數(shù)。被選中的UPS在各種情況下帶負(fù)載的能力又如何，都是需要認(rèn)真考慮的，UPS的輸出容量不僅與負(fù)載大小有關(guān)，還與負(fù)載的性質(zhì)有關(guān)。功率因數(shù)為0.8的UPS帶線性負(fù)載時(shí)，負(fù)載只能得到一半的有功功率。按感性負(fù)載選取UPS的容量是一種誤解，是導(dǎo)致UPS損壞的根本原因。UPS的輸出指示只能表達(dá)負(fù)載得到的能量百分比，只是逆變器輸出的一部分，其他內(nèi)耗部分未被測(cè)量，是導(dǎo)致誤解的根本原因。UPS的選擇在這種情況下應(yīng)是2倍，為了確保供電的可靠性和穩(wěn)定性，建議采用2+1冗余連接方式 。

（1）根據(jù)負(fù)載大小選擇系統(tǒng)容量

UPS選擇時(shí)須注意，不能認(rèn)為UPS的容量越大就越好。若UPS長(zhǎng)期處于輕載運(yùn)行狀態(tài)下，雖然可以降低逆變器的損壞概率，卻增加了UPS蓄電池失效的可能性。因?yàn)樾铍姵氐姆烹婋娏鬟^小時(shí)放電時(shí)間就會(huì)增長(zhǎng)，容易造成蓄電池深度放電，使蓄電池遭永久性不可逆性損壞。UPS選擇時(shí)也不能認(rèn)為容量剛剛好就行，若UPS長(zhǎng)期處于重載運(yùn)行，其輸出電壓波形將發(fā)生變化，增加了輸出電壓幅度的不穩(wěn)定性。這樣既不能為負(fù)載提供優(yōu)質(zhì)可靠的電源，還極易造成UPS逆變器元件損壞，根據(jù)使用經(jīng)驗(yàn)和廠家要求，UPS單機(jī)按帶載量50%-80%來配置為宜。

（2）根據(jù)負(fù)載性質(zhì)選擇系統(tǒng)容量

負(fù)載性質(zhì)一般分為線性負(fù)載和非線性負(fù)載。不同性質(zhì)的負(fù)載有不同的功率因數(shù)和峰值因數(shù)，所以選擇UPS時(shí)，必須考慮負(fù)載的性質(zhì)，選擇適合負(fù)載的UPS。感性負(fù)載和容性負(fù)載的帶載率也是不一樣的。

五、UPS的使用和維護(hù)

UPS的使用及維護(hù)主要應(yīng)遵循以下原則和方法：

（1）選購時(shí)要留有充足的功率余量，不要讓 UPS 長(zhǎng)期滿負(fù)荷工作。UPS帶載量不能高于額定功率乘于功率因數(shù)。例如：UPS功率因數(shù)為0.75，那么1KVA的 UPS負(fù)載量不能超過750W。

（2）正確連接 UPS 輸入的交流極性。單項(xiàng)UPS盡量避免零火線接反，三項(xiàng)UPS保證相序正確。

（3）不要頻繁開、關(guān)電源，開、關(guān)UPS的間斷時(shí)間應(yīng)大于1分鐘。

（4）在 UPS 的輸出端不宜帶可控硅負(fù)載、可控硅橋式整流或半波整流式負(fù)載。不宜帶感性負(fù)載，容易造成UPS損壞。例如：空調(diào)、電風(fēng)扇、電磁爐、洗衣機(jī)、電動(dòng)機(jī)、打印機(jī)等。

（5）如果使用者所在地區(qū)長(zhǎng)期不停電，保證UPS 2 至 3個(gè)月人為放電一次。

（6）長(zhǎng)期不用的 UPS（停機(jī) 10 天以上）在重新啟用時(shí)應(yīng)浮充10至12小時(shí)使用。UPS如果長(zhǎng)期不使用，必須把電池組與主機(jī)的插頭斷開，否則UPS長(zhǎng)時(shí)間自耗電，容易把電池放空而徹底損壞電池。

（7）蓄電池不能深度放電，深度放電容易造成蓄電池?fù)p壞。（UPS 深度放電的次數(shù)只有 200 至 250 次左右）。

（8）新購買的 UPS 要將蓄電池并聯(lián)起來均橫充電 12 至 24 小時(shí)，才能使用。

（9）若要使用交流穩(wěn)壓器，應(yīng)接在 UPS 的前級(jí)。

（10） UPS 不宜由柴油發(fā)電機(jī)供電，因?yàn)槠漕l率經(jīng)常突變不穩(wěn)。

（11） UPS應(yīng)在空載狀態(tài)下開機(jī)，帶載開機(jī)容易瞬間過載，損壞UPS。UPS在使用過程中盡量減少開關(guān)機(jī)次數(shù)。

六、結(jié)語

UPS在我臺(tái)已使用3年多，目前使用狀態(tài)良好，可保持我臺(tái)技術(shù)用電持續(xù)20分鐘左右，在外電停電后開啟發(fā)電機(jī)前的這段時(shí)間為技術(shù)設(shè)備提供用電保障，減少了突然停電造成的非法關(guān)機(jī)對(duì)設(shè)備的損害。在使用UPS后的這3年時(shí)間里，我臺(tái)由于外電停電造成的停播時(shí)間為0秒。大大提高了我臺(tái)的技術(shù)用電安全，為我臺(tái)的安全播出提供了可靠保障。UPS的日常維護(hù)非常重要，可以起到提前發(fā)現(xiàn)故障，保障設(shè)備正常運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命等，因此要注意對(duì)設(shè)備的日常維護(hù)，才能使設(shè)備更好的工作。

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