孫永民

（哈爾濱市華能集中供熱有限公司，黑龍江 哈爾濱150000）

1 電力UPS的產生

由于計算機和各種含有單片機的保護測控裝置構成的工業(yè)計算機網(wǎng)絡在電廠的應用，提高了電廠保護測控的準確性和可靠性，同時也因為計算機自身工作的特點對供電電源提出了更高的要求：計算機內存需要不斷地刷新動作來保持存儲內容。如果在刷新時突然斷電，所保存的內容立即消失，使自動裝置工作出錯，控制系統(tǒng)失靈，甚至造成事故；硬盤寫信息時還可能造成硬盤損壞；電腦電源是一種整流電源，過高的電壓可能會造成整流器燒毀；而電壓尖脈沖和暫態(tài)過電壓以及電源雜訊等干擾都可能通過整流器進入主機板，影響機器的正常工作，甚至燒毀主機線路。當今電網(wǎng)由于工礦企業(yè)用電量的增加，非線性負荷越來越多，這些負荷對電網(wǎng)產生種種干擾：電涌、高壓尖脈沖、暫態(tài)過電壓、電壓下陷、電噪聲、頻率偏移、持續(xù)低電壓、市電中斷等，致使電網(wǎng)波形畸變，電噪聲日益嚴重。在這種情況下UPS產生了。

電廠解決上述問題的方法有：一、小型重要自動裝置（繼電保護）可以直接使用直流供電，因為電廠有現(xiàn)成的大容量的直流電源系統(tǒng)，直流充電器有穩(wěn)壓濾波功能，其開關電源部分不需要特殊設計即可滿足電源匹配要求。二、PC等大型微機系統(tǒng)采用電力UPS供電。UPS是交流不停電電源的簡稱。是發(fā)電廠計算機、熱工保護、監(jiān)控儀表及某些不能中斷供電的重要負荷不可缺少的供電裝置。

2 電力UPS與一般UPS的區(qū)別

電力UPS與一般UPS的工作原理、輸出特性完全相同，但其具有一般UPS不可替代的功能，主要區(qū)別在于：1）電力UPS與電廠直流系統(tǒng)共用蓄電池，蓄電池的管理維護由電廠直流系統(tǒng)來監(jiān)控，UPS不為電池浮充電，電池容量很大。而一般UPS，需要專用蓄電池，電池容量一般很小，整流器在供逆變能量的同時要給電池浮充電。2）電力專用UPS的直流輸入端裝有防反二極管，而一般UPS沒有。3）由于電廠直流系統(tǒng)蓄電池容量較大，在直流開關啟動瞬間，電池組產生的浪涌易損壞UPS內部元件，同時也損耗電池壽命，因此在電池和逆變器之間設有直流緩沖電路，而一般UPS沒有。4）電廠直流操作電源母線對地有絕緣要求，因此要求UPS的直流交流輸入相互隔離。一般UPS的交直流輸入是不隔離的，而電力專用UPS的交流輸入端有隔離變壓器。5）電力專用UPS直流輸入范圍考慮了直流操作電源系統(tǒng)的工作特點，其下限設定不低于電池放電終止電壓，上限設定遠高于電池均充電壓。而常規(guī)UPS的直流輸入范圍通常需要根據(jù)電池重新設定。6）一般UPS沒有旁路工作方式。

3 UPS系統(tǒng)的組成及工作方式

UPS由隔離變壓器、可控整流器、逆變器、靜態(tài)開關等設備組成，其原理如圖：

3.1 正常工作方式：交流輸入，經隔離變壓器變?yōu)橐粋€合適的電壓供給整流器，可控整流器穩(wěn)壓濾波為直流后送入逆變器，變?yōu)榉€(wěn)頻穩(wěn)壓的工頻交流，經隔離變壓器經靜態(tài)開關向負荷供電。

3.2 直流輸入工作方式：當UPS的交流輸入電源中斷或整流器發(fā)生故障時，UPS直流母線電壓低于直流操作母線電壓防反二極管導通，毫無間斷地繼續(xù)向負荷提供優(yōu)質的可靠的交流電。由于正常工作時UPS直流母線電壓高于直流操作母線電壓，故正常工作方式時不消耗操作直流電力。

3.3 旁路輸入工作方式：逆變器輸出頻率和相位實時監(jiān)測跟蹤旁路電源，如果逆變器發(fā)生故障，UPS自動切換至旁路供電；當負載啟動電流過大時，UPS也可以自動切換旁路供電，過載消失后，再自動恢復由逆變器供電。

3.4 維修旁路工作方式：當UPS要進行維修時，切斷輸出，合上維修旁路開關，即可安全進行維修工作。

4 電力UPS的選用

電廠一般選用三進單出UPS：三進指三相電源進入整流器，單出是指逆變器單相輸出。三進單出有利于提高UPS對電網(wǎng)和負載的適應能力。對于采用單機UPS進行保護不能滿足系統(tǒng)的要求，采用N+X并聯(lián)冗余系統(tǒng)可最大限度地保證系統(tǒng)的電力供應。一般采用1+1冗余系統(tǒng)即可滿足要求。我廠選用東方電子電力專用UPS屏，運行五年安全可靠。

4.1 容量選擇：容量選擇要考慮負載性質（功率因數(shù)、沖擊性等）和將來可能增加的負載，并留有相應的余量。一般按負載的1.25倍選UPS容量。

4.2 輸入輸出功率因數(shù)越高越好：UPS電源功率因數(shù)太低用戶必需投資更粗的電纜線及空氣斷路器開關等裝備。此外，UPS輸入功率因數(shù)太低對電網(wǎng)較為不利

4.3 輸入電壓范圍寬：電壓范圍寬意味著適應性強，可靠性會提高。選用過載能力強的，這對于有沖擊性負載的場合有利。

4.4 智能化的UPS不但可診斷自身的各種故障，而且可根據(jù)不同的應用場合自動調整、設定相應的運行模式，以滿足不同的需求。

4.5 專業(yè)化維修保養(yǎng)：在選擇UPS時，還要考察廠商的綜合實力，尤其是產品質量和售后服務保證，以保證所購電源系統(tǒng)能夠得到長期而完善的服務。

5 UPS系統(tǒng)使用注意事項

5.1 UPS主機對環(huán)境溫度要求不高，+5℃-40℃均能正常工作，但要求相對濕度不能過大，室內少塵，否則潮濕加上灰塵附著在電路板上會引起主機工作紊亂。

5.2 嚴禁在滿載時突然切斷所有負荷，因為這樣操作容易產生過電壓（嚴重時可能損壞UPS，正確使用方法是關斷逆變器面板上的開關，或將負載逐個關閉。接通負載時，要逐一接通負載，先接通容量大和沖擊性大的負載，再開啟小的負載。否則可能造成過載甚至損壞UPS元件。

5.3 正確設置主機參數(shù)，這直接關系到工作的可靠性，尤其是直流輸入?yún)?shù)的設置。我廠設置：輸入直流電壓低于180VDC時逆變器電源將自動關閉，當電壓恢復到200VDC或以上時，逆變器電源將再次啟動。當直流電壓高于300VDC時，逆變電源將過壓保護，關閉交流輸出。

5.4 機箱的散熱風扇是受溫度控制的，剛開機或負載較輕時風扇不轉動是正常的，只有當機內溫度超過50℃時才會工作轉動。

5.5 蓄電池是UPS的重要組成部分，雖然就電力專用UPS而言，它屬直流系統(tǒng)管控，但當UPS直流運行方式工作時，應加強蓄電池放電電流，放電深度的監(jiān)視；平時要做好電池室溫的控制，因為蓄電池對室溫要求較高，標準使用溫度是25℃，使用溫度范圍是-15℃-45℃。溫度每升高1℃，其放電容量升高約1%，但電池壽命降低，如果長時間高溫運行，溫度每升高10℃，電池壽命減半。所謂的免維護閥控鉛酸蓄電池，主要是減少了加水這項工作而言，并不是真正的完全的免維護，它的使用也是有條件的。一般是15℃-30℃，設計壽命15年，這還是沒有考慮過度放電等條件的壽命。由于多種原因，實際壽命很難達到設計壽命。

6 結束語

微處理器在工業(yè)上的應用使我們工作更輕松，UPS又保證了微處理器的電力穩(wěn)定，然而任何機器的功能都是有局限的、有壽命的。他們也需要我們來維護，來完善它的功能。所以定期的巡檢，預防性的維護是使機器更好的為我們工作的保證。

[1]周志敏，周紀海，紀愛華.UPS應用與故障診斷[J].中國電力出版社,2008.

[2]王其英，何春華.新型UPS工作原理與實用技術及選購指南[J].人民郵電出版社,2006.