电力专用UPS逆变电源系统选型设计手册北京瑞迅通宇.docx
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电力专用UPS逆变电源系统选型设计手册北京瑞迅通宇
电力专用UPS逆变电源系统
选型设计手册
北京瑞迅通宇科技开发有限公司
BeijingRestoneElectronicsTech.&Dept.Co.,Ltd.
1公司及产品概述
北京瑞迅通宇科技开发有限公司是一家集电力专用UPS、直流屏、逆变电源等系列产品的销售、系统集成、产品开发、技术咨询、产品维修等业务于一体，为广大用户提供全方位专业技术支持和服务的高科技公司。
公司成立于1997年，在国内领先自主开发出适合电力行业特点的电力专用UPS电源系统，填补了市场空白。
公司始终把如何完善和提高电力系统综合自动化、继电保护、DCS等系统的供电安全作为公司的发展方向。
经过十年来快速、稳步的发展，目前完全能够为各类电厂、供电公司及各大中型企业等提供高质量的电源产品。
公司以强大的科研技术实力，成功的为客户提供完整全面的产品技术解决方案。
在市场拓展中，坚持以“客户满意”为宗旨，认真聆听每一位客户的需求，从客户遇到的实际问题入手，以提供高性价比的产品为目标，为客户节约资金，为客户创造最大经济效益。
公司倡导“诚信、务实、创新、高效”的企业精神，遵循“送人玫瑰，手留余香”的人生理念。
在新的市场情况下，公司全体人员将继续努力，一如既往地为客户提供优质产品、优质解决方案，实现客户的全面技术需求。
公司的交流不间断电源产品广泛应用于10KV、35KV、110KV、220KV、500KV、750KV等各类变电站（所）、集控站、调度主站及发电厂等电力部门和企业，该产品完全适应实际使用要求，以现场直流电源作为UPS直流输入及后备延时电源，为现场综合自动化系统、DCS系统、继电保护系统、计算机、网络设备、通信设施及各种自动控制设备等提供优质、稳定、可靠的交流不间断电源。
目前，公司拥有SWA和SWB两大系列电力专用UPS电源产品，容量范围1KVA-30KVA，全面实现单机、主从串机、分机带载、直接并机冗余备份等多种可靠供电模式，并依据电力部门要求，配置电力标准屏柜，形成整体化、系统化的供电模式，增强电源系统运行的可靠性和安全性。
同时，公司根据用户实际要求可以专业设计电力专用UPS电源运行方案，保证提供优质、稳定、可靠的交流不间断电源。
2电力专用UPS电源产品
2.1组成与工作原理
SW系列电力专用UPS电源内部包含整流器、逆变器、旁路静态开关、直流逆止二极管、输入输出隔离变压器及滤波器等单元，完全满足电力行业的电源设计要求，电源工作过程共有三种状态：
Ⅰ.平常工作于市电时的正常工作状态
市电经输入隔离变压器进行隔离变换后，送到EMI滤波器输入端滤除市电端送来的杂讯干扰。
滤波器的输出送到整流器的输入端上，经整流滤波以后将交流电变成平整的直流电作为逆变器的能量输入源，逆变器在控制驱动下将整流器送来的直流电变成电压、频率稳定的纯正正弦波输出到静态开关，由静态开关将此优质电源送到输出EMI滤波器，由EMI滤波器滤除干扰后送到用户负载端，为用户提供高品质的交流电源。
同时，直流屏的直流能量送到隔离二极管正极，由于整流滤波电路输出的电压高于此电压，所以隔离二极管处于截止状态，直流送来的能量处于备用状态。
Ⅱ.市电故障，UPS工作于直流供电状态
当市电故障时，整流器输出直流电压低于直流输入端送来的直流电压，逆止二极管导通，直流能量送到逆变器输入端，在控制驱动下将直流端送来的直流电变成电压、频率稳定的纯正正弦波输出到静态开关，由静态开关将此优质电源送到输出EMI滤波器后，由EMI滤波器滤除干扰并送到用户负载端，为用户提供高品质的电源。
Ⅲ.机器过载、过温或逆变器故障时，UPS工作于旁路状态
市电直接送到静态开关上，由静态开关送出后经输出EMI滤波器滤除干扰后送到用户负载端，为用户负载提供电能。
当机器过载、过温或逆变器故障时都将工作于旁路状态，机器此时的输出只是经过滤波后无稳压、稳频处理的普通市电。
综上所述：
电力专用UPS的电源输入取自客户现场的交流屏电、直流屏电。
平时用交流供电，当交流出现故障时由直流提供能量。
因此，只要电力专用UPS电源的交流输入和直流输入有一路供电正常，电力专用UPS就可输出高品质交流电源为负载提供可靠供电。
2.2主要技术特点
本产品专为电力行业设计，是真正的在线式不间断电源，能够极大提高供电系统的可靠性，彻底消除电网冲击、浪涌、陷落及杂讯干扰等给负载设备造成的不良影响，以精致的品质、优异的性能及人性化操作为设计导向，它具有如下技术特点：
a）空气断路器安装于UPS各个输入回路中，实现可靠输入保护；
b）输入端安装浪涌保护装置，有效防止浪涌电流对UPS设备及其负载造成损坏；
c）内部EMI滤波器有效降低电磁波干扰；
d）逆变器使用高效IGBT模块，PWM脉宽调制技术使设备可靠性有效提高；
e）SWB系列产品可以构成“1+1”或“N+X”等多种形式的并机冗余电源系统；
f）可靠的双路和单路工作模式；
g）输入/输出隔离设计，过载及抗干扰能力强，为装置及负载提供完善的保护；
h）交流/直流反向隔离，保证整流后的直流电不会反灌到现场的直流屏；
i）智能通讯功能，包含标准RS-232串行通讯及干接点报警信号；
j）完整的历史数据存储功能，使用户清楚掌握UPS设备运行状况。
2.3产品型号与规格
型号定义：
举例：
SWA-5000R/DC220：
A系列、容量5KVA、直流220V、单入单出机架式
SWB-10KT/DC220（3/1）：
B系列、容量10KVA、直流220V、三入单出直立式
2.3.1SWA系列产品型号与规格
序号
型号
容量
架构
尺寸
（宽*深*高mm）
1
SWA-1000R/DC110或220
1KVA
机架式
483*460*132
2
SWA-2000R/3000R/DC110或220
2/3KVA
机架式
483*465*178
3
SWA-4000R/5000R/6000R/DC110或220
4/5/6KVA
机架式
483*420*352
4
SWA-8000R/10KR/DC110或220
8/10KVA
机架式
483*455*712
SWA-8000R/10KR/DC110或220（3/1）
5
SWA-10KT/DC110或220（3/1）
10KVA
直立式
480*420*870
6
SWA-15KT/20KT/30KT/DC110或220（3/1）
15/20/30KVA
直立式
720*480*1392
1KVA机架式正面外形图
2/3KVA机架式正面外形图
4/5/6KVA机架式正面外形图
8/10KVA机架式正面外形图
2.3.2
SWB系列产品型号与规格
序号
型号
容量
架构
尺寸
（宽*深*高mm）
1
SWB-1000R/2000R/3000R/DC110或220
1/2/3KVA
机架式
483*445*180
2
SWB-4000R/5000R/6000R/DC110或220
4/5/6KVA
机架式
483*420*352
3
SWB-8000R/DC110或220
8KVA
机架式
483*420*442
SWB-8000T/DC110或220（3/1）
直立式
480*426*870
4
SWB-10KT/DC110或220
10KVA
直立式
480*426*870
SWB-10KT/DC110或220（3/1）
5
SWB-15KT/DC110或220（3/1）
15KVA
直立式
480*426*870
外置变压器
1/2/3KVA机架式正面外形图
4/5/6KVA机架式正面外形图
8KVA机架式正面外形图
8/10KVA直立式正面外形图
2.4主要技术指标
2.4.1输入特性
序号
项目
技术指标
备注
1
交流输入电压
220VAC±25%或380VAC±25%
2
直流输入电压
220VDC（180VDC~260VDC）
110VDC（90VDC~130VDC）
3
频率
50Hz±5Hz
2.4.2输出特性
序号
项目
技术指标
备注
1
输出电压
220VAC±1%
正弦波
2
输出频率
50Hz±0.5%
无市电时
3
并机负载电流不平衡度
≤3%
仅SWB系列
4
波形失真率
<3%
线性负载
5
过载能力
110%~150%超过60秒转由旁路输出；>150%超过1秒转由旁路输出；
过载消除后自动转回UPS供电
6
功率因数
0.8
7
波峰因数
3:
1
输出电流波形之波峰值/有效值
8
效率
>85%
AC-AC
9
转换时间
0ms（零转换时间）
市电停电时
10
通讯功能
RS232串行通讯
干接点
提供电压、频率等运行信息，针对电源故障、过载等情况提供干接点报警信息
2.4.3保护及报警功能
序号
项目
技术指标
备注
1
过载保护
转旁路供电
保护功能
2
过热保护
>85℃转旁路供电
3
短路保护
自动限流关断UPS，断路器跳开
4
过压保护
UPS输出过压转旁路
5
欠压保护
电池欠压关UPS
6
市电异常
1次/4秒
报警功能
7
直流断电
1次/1秒
8
电池即将耗尽
1次/1秒
9
过载
连续鸣叫
10
系统故障
连续鸣叫
2.4.4其他特性
序号
项目
技术指标
备注
1
工作温度
0-40℃
2
相对湿度
20-95%
不凝结
3
噪音
<50dB
正面1米处
4
外壳防护等级
IP30
5
平均故障间隔时间（MTBF）
＞250000h
6
UPS平均检修时间（MTTR）
＜0.5h
7
冷却方式
风扇冷却
2.5
操作面板结构与功能
a）市电供电输入指示灯
b）市电供电旁路输出指示灯
c）逆变器供电输出指示灯
d）电池能量即将耗尽指示灯
e）负载过载指示灯
f）UPS故障指示灯
g）LCD液晶显示器：
显示输入电压/频率、输出电压/频率、直流电压及负载率等。
h）LCD显示画面切换键
i）UPS开关机循环按键：
UPS电源上电后，首先由旁路向负载供电。
按下开关机循环按键后，UPS中逆变器开始激活，经过约20秒后转换成由UPS逆变器向负载提供纯净的交流输出电源。
当再次按下开关机循环按键后，可以关闭UPS逆变器输出，负载改由市电旁路供电。
此键主要作为UPS逆变器日常开关机使用。
3
电源系统方案
3.1基本说明
SW系列电力专用UPS电源依据不同负载及用户要求，可以组成单机及各种冗余备份电源系统，保证系统运行稳定、可靠，给负载提供优质的不间断供电电源。
其中：
SWA系列：
适用单机、主从串机备份、分机带载备份电源系统；
SWB系列：
适用直接并机冗余备份电源系统。
上面电源均可依据实际情况灵活配置不同的运行方式。
注：
UPS组成冗余备份工作方式时，所有负载容量不能大于单台UPS容量，否则将不能实现冗余备份功能。
方案编号定义：
举例：
SWA-5K-CJ-P12L是SWA系列5KVA主从串机带12回馈线输出的电源系统组屏
3.2单机电源系统
SWA系列单机电源系统由一台UPS电源组成，运行中只要保证交流输入和直流输入一路供电正常，就可为负载提供高品质的交流供电电源，其结构如图3-1所示。
图3-1单机电源系统接线结构图
3.3主从串机电源系统
SWA系列主从串机电源系统由主机和从机两台UPS电源组成，正常工作时由主机给负载供电，从机处于热备份状态，当主机出现故障后将自动切换为从机给负载供电，其结构如图3-2所示。
图3-2主从串机电源系统接线结构图
系统连接形式：
将从机UPS的输出连接到主机UPS单独旁路输入端子上。
正常运行时：
由主机输出向负载供电，从机处于热备份的空载状态。
主机市电输入故障：
主机转直流电源输入经逆变器向负载继续供电。
主机出现故障：
主机转旁路供电，此时由从机UPS输出经过主机旁路继续向负载供电，使负载始终处于UPS的供电状态下。
系统过载、过温：
由从机旁路经主机旁路向负载继续供电。
3.4
分机带载电源系统
SWA系列分机带载电源系统通过输出母线间的双开双投开关K15、K25将两台UPS连接起来，可以实现一台UPS出现故障后，所有负载切换给另一台UPS可靠供电，其结构如图3-3所示。
图3-3分机带载电源系统接线结构图
电源系统连接形式：
两台UPS输出各自连接负载，其输出母线间通过双开双投开关K15、K25连接。
正常运行时：
1#UPS输出带Ⅰ段负载，2#UPS带Ⅱ段负载，互不影响，每段负载大小依据实际情况分配。
市电输入异常：
由直流电源提供能量，通过逆变器输出给相应负载。
单台UPS出现故障：
该台UPS转旁路输出，此时可以通过转换双开双投开关K15、K25触点状态，将所有负载切换给正常工作的UPS供电。
系统过载、过温：
转UPS旁路输出。
3.5直接并机电源系统
SWB系列直接并机电源系统是两套独立的电源系统输出直接并联，通过将两台SWB系列UPS的并机信号线连接起来，可以构成“1+1”形式的并机冗余电源系统，其结构如图3-4所示。
图3-4直接并机电源系统接线结构图
电源实现并联的条件：
SWB系列电力专用UPS电源并机运行时，两台电源输出具有相同的电压幅值、相位、频率及动态内阻，保证每台UPS均匀输出电流。
电源系统连接形式：
两台UPS电源的输出端直接短接在一起组成并机系统，共同给负载供电，同时保证各UPS的旁路电源来自相同电源。
电源承担负载情况：
正常运行时，两台UPS输出各带载50%负荷；若其中一台UPS出现问题，则另一台UPS立刻承担全部负载。
UPS工作于市电正常状态时的并机过程：
初始开机时，任意启动其中一台UPS，该台机器首先以旁路状态输出。
同时市电经过输入隔离变压器滤除电网中的干扰信号后，整流滤波得到直流电源，并经逆变器将直流电源转换为纯净50Hz的交流电源。
只要其中一台UPS切换到逆变状态输出时，另一台UPS也立即断开旁路，则并机系统的总输出为纯逆变器并联输出。
市电故障时UPS并机运行方式：
当市电故障时，系统自动切换到直流输入源状态，直流源经逆变电路转换为纯逆变交流电源并联输出。
单台机器过载、过温或逆变器故障时的并机运行方式：
假如一台单机出现故障时，该台单机将自动退出系统，不影响其它并联的机器。
同时，该台机器所带的负载将被运行中的其它机器所分配。
若并机系统过温、过载且超过所允许的时间，则所有并联的单机都将退出并机系统，整个系统切换到旁路状态。
若负载恢复到正常水平，则所有机器都将自动返回到正常操作模式（逆变器状态）。
4
电源系统组屏
4.1组屏说明
将机架式电力专用UPS电源放入电力标准屏体（800mm宽*600mm深*2260mm高）中，使电源系统的尺寸与变电站内的其他二次设备（如继电保护、综合自动化、监控系统、RTU设备等）保持一致，实现电源的系统化及整体化，增强电源系统的安全性，并保持现场美观大方。
屏体的结构及特点：
♦屏体主结构采用钢架结构，屏体四面均可以打开，前面板为整体玻璃门，后面板为双开门且有防尘网，可以防止其他杂物的进入。
♦UPS系统电源屏内通风孔可以防止固态物体或水滴从顶部掉入屏内，且有防虫兽的保护网，屏柜防护等级：
IP30。
♦UPS系统电源屏内端子排具有足够绝缘水平，屏柜内端子采用Phoenix系列产品端子。
♦屏体内设计有手动维修旁路，保证UPS电源发生故障时，主机整体可靠退出且不影响负载供电的持续性。
♦屏体上方加装电压表和电流表，分别指示UPS输入及输出的电压、电流值。
♦屏体中UPS输入、输出及馈线空开依据用户要求进行选配。
4.2标准屏体样式
一般情况下，电力专用机架式UPS单机或冗余备份电源系统可以组屏1-2面，同时也可以依据实际情况组屏多面，保证现场供电稳定及馈线数量。
标准屏体样式有如下3种：
（1）单机电源系统：
1-10KVA组屏1面，屏体样式见图4-1（以5KVA电源示例）。
（2）冗余备份系统：
1-6KVA组屏1面，屏体样式见图4-2（以5KVA电源示例）。
（3）冗余备份系统：
8-10KVA组屏2面，屏体样式见图4-3（以10KVA电源示例）。
图4-1单机电源系统屏体样式（1面屏）
图4-2冗余备份电源系统屏体样式（1面屏）
图4-3冗余备份电源系统屏体样式（2面屏）
5
订货配置表
单位名称：
联系人：
联系电话：
传真：
技术参数
电力专用UPS容量
交流输入电压
□220V
□380V
直流输入电压
□220V
□110V
交流输出电压
电源系统连接形式
□单机
□主从串机
□分机带载
□直接并机
屏体尺寸及颜色
馈线输出回路数量
□8L
□12L
□16L
□20L
□24L
其他
馈线空开容量
用户备注：
注：
1、填写上面技术参数表，并在所选项前的“□”内打“√”；
2、用户要求与上表所列不符时，请在“其他”栏内注明，或将要求写在“用户备注”栏内。
6
现场图片
5KVA单机电源系统
5KVA串机电源系统
10KVA单机电源系统
10KVA直接并机电源系统
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