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华为ups有线电视机房UPS电源系统的设计与应用

发布时间:2019-11-22 12:25:45

  本站前机房的电源与广播大楼共用一条传输线。当各种设备的运行与办公室用电高峰相吻合时,往往会出现较大的电压波动和严重的杂波干扰,并且常常会因为烧断保险而切断电源。另外,供电部门的停电维护通常安排在收视率相对较高的两天周末期间。每当前端电源发生故障时,用户的投诉就会陆续出现,这将影响到两天周末大部分用户收看电视,甚至影响收视收视费的收取。因此,要确保有线网络的安全运行和广播质量至关重要,有线电视前端必须使用UPS。UPS可以解决由于前端设备的主电源质量差而引起的电源故障,电压骤降,电源浪涌,阻尼振荡,电源干扰,电源浪涌,电源波动,开关瞬态和谐波失真。

  UPS电源系统设计

  (1)UPS的分类

  UPS主要由整流器,逆变器和电池组成。根据其工作模式,它可以分为三种类型:备份类型,在线类型和在线交互类型。UPS具有良好的稳压功能。当电网突然断开或断开时,UPS可以自动将蓄电池的直流逆变器转换为交流电,并继续为负载供电。

  备用UPS当市电正常供电时,市电直接通过交流旁路通道为负载供电。此时,主机上的逆变器不工作。只有在切断主电源后,电池才能为电源供电,而逆变器则为负载供电。UPS提供的电源无法抑制和隔离电网中的各种噪声和干扰,并且输出电压不稳定,因此不适合用于负载精确且电网不良的区域。但是,此类UPS仍可用于电网质量较高的地区。具有结构简单,成本低,转换时间长的特点。

  在线UPS。当市电正常时,它首先将交流电转换为直流电,然后进行脉冲宽度调制和滤波,然后将直流电变回交流电源,以为负载供电并为电池充电。同时。一旦市电中断,立即更换电池通过逆变器为负载供电,以确保负载连续稳定的工作,开关时间为零。因此,在线式UPS的输出是与市政电网完全隔离的纯正弦波电源,大大提高了供电质量,保护了负载的安全有效工作。

  在线交互式UPS是在备份和在线之间运行的UPS。当电源处于指定的电压范围内时,无需调整即可直接输出到电气设备,就像备用UPS。当主电源高于或低于正常范围时,启动升压或降压功能,并且不要使用电池电源,直到主电源太低,太高且无法调节或当主电源被切断时关闭,使用电池电源。这样的UPS转换时间很短,交流输出电压稳定度很好,但是频率稳定度并不理想。
  (2)UPS容量(功率)选择

  各种品牌的UPS通常具有额定功率的视在功率,单位为VA(伏安)。但是,有线电视室中设备的总功率通常标有功功率,其单位为W(瓦)。因此,在计算中,UPS标记的容量应由有功功率代替:有功功率=视在功率×功率因数。UPS的输出功率因数通常为0.8。

  UPS容量应根据设备的负载情况确定。UPS的合理负载应为其额定功率的25%〜80%。有时,为将来的容量扩展留出空间,选择容量稍大的UPS,但当前负载不应小于额定有功功率的25%,如果负载太小,则电池无法完全放电,请进行维护电池电量不足。因此,选择UPS的容量应约为当前负载的1倍,这样UPS仍具有一定的备用容量,操作也相对安全可靠,不会浪费金钱。如果将来需要大规模增加负载,则可以选择并联UPS。

  (3)配置UPS电池容量

  电池容量的选择应根据电池的实际放电电流和所需的待机时间来决定。选择电池容量,首先计算所需的放电电流值,然后根据电池制造商提供的放电特性曲线和用户所需的待机时间进行选择。

  电池放电电流值按类型计算:最大Imax=P*cos phi/(eta)*N*E。

  Imax-电池的最大放电电流值;

  P-UPS的额定输出功率;

  Cos phi-UPS负载的功率因数;

  ETA-UPS逆变器效率;

  N-电池组中12V单电池的数量;

  E-放电时单节电池的临界放电电压(12V电池的临界放电电压为10V)。

  (1)放电电流计算

  因为在放电过程中,电池的放电电流是变化的,所以电池刚放电的电流值明显小于Imax,根据电池的放电状态,一般取0.75作为校正因子。电池所需的实际放电电流I=0.75Imax;

  (2)电池容量计算

  根据所需的备用时间,根据电池制造商提供的电池放电特性曲线,再次计算出实际所需的电池放电电流值,以找到需要提供放电率的电池,根据要求是根据电池容量配置计算:C(Ah)=实际所需放电电流(A)电池/电池放电率(I/h)。计算电池的容量,然后根据电源的直流电压确定电池的型号和连接方式,最后确定电池的数量以及电池柜的尺寸和数量。

  例如,我们机器前部机房中的10kVA UPS的负载功率因数为0.8,逆变器效率为85%。电池组由16节12V电池组成,需要2小时的待机时间。

  计算电池的最大放电电流

  Imax=P*cos phi/(eta)*N*E=10000 x 0.8/(0.85 x 16 x 10)=59(A)

  计算电池的实际放电电流

  I=0.75 Imax=0.75 x=59 44(A)

  根据2小时的待机时间,根据电池放电曲线,电池放电率为0.28,则电池容量为:

  C=44/0.28=157(Ah)

  要配置的电池的规格如下:三个电池并联,每个电池由16个12V/60A电池串联。
  (4)接线选择

  合理选择接线非常重要,接线直径太细,电流太大,容易发热并引起火灾;线径太粗,导致浪费。根据金属线的电气特性,一般多线铜芯的容量为6A/mm2,铝线的容量为4A/mm2。确定主机电源后,可以参考表1和表2选择接线和空气开关。

  (5)UPS品牌选择

  购买UPS时,应考虑以下因素:输入电压范围,输出电压范围,输出频率范围,旁路逆变器零开关以及抗浪涌,干扰和谐波失真的能力。另外,售后服务也很重要。大量实践证明,如果UPS输出端子零线对地线的干扰电位过高,将会导致计算机网络数据通信的误码率增加。

  UPS的使用与维护

  (1)UPS应安装在清洁,阴凉,通风,干燥的地方,最佳环境温度在20℃至25℃之间。如果温度过低,则可释放的电池实际容量将大大降低;如果温度过高,电池的使用寿命将大大缩短。对于密封的免维护电池,当环境温度超过25°c时,温度每升高10°c,使用寿命将缩短一半。

  (2)初次使用前,请勿装入电池,让UPS为电池充电12小时以上,并在平衡各电池电压后投入使用;

  (3)UPS的输出功率一般不超过额定功率的80%。如果负载太小,将会影响UPS和电池的充放电性能。如果负载太大,很容易引起UPS过载故障并烧毁逆变器。通常,UPS的负载应为额定功率的50%〜80%,并应留有余量。

  (4)感性负载不合适,因为在感性负载条件下,UPS的输出功率会大大降低,最多只能达到标称功率的50%;

  (5)为防止变频器在启动后立即烧毁变频器和其他组件,不宜打开或关闭变频器;

  (6)严格按顺序开关,以减少冲击电流造成的损坏;

  (7)为防止电池短路或深度放电,深度放电会引起电池电阻的增加或充电电压过低,导致充电能力降低甚至丧失,放电程度越深,时间越短循环寿命;

  (8)避免大电流充放电,否则会引起电池极板膨胀变形,使极板掉落活性物质,增加内阻,降低容量,缩短寿命;

  (9)如果不经常停电,建议每隔一个月对UPS进行一次人工停电,以便UPS可以在逆变器状态下工作一段时间,以防止电解质沉淀,从而保持良好的充电和电池的放电特性,延长使用寿命;

  (10)定期检查,测量和记录电池。检查项目包括:整个电池的浮动充电压力,单个电池的浮动充电压力,检查电池是否损坏,外壳和盖子之间是否有泄漏,表面上是否有灰尘或其他杂物,电池是否机架,连接线和端子是否松动或腐蚀等。单个电池的电压不得低于标称值的70%。一旦发现电池电压异常,物理损坏,电解液泄漏,温度异常等现象,应找出原因,并及时更换故障电池;

  (11)每年夏季开始后,随着气温的持续升高,雷暴如期而至。市政电网的雷击和电涌将严重威胁UPS的电源安全。为防止雷电,请在输入配电柜中加装避雷器,并在UPS之前安装谐波滤波器。UPS的输出配电柜内部接地,可有效防止雷击。

  使用UPS后,本站有线电视室的电源可靠性大大提高。有线电视系统的前机房不再受电源电压降低和电网切换等电源问题的影响,这为我们站的安全优质广播提供了有力的保证。

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