ＵＰＳ电源的几种接线方式在工程中的应用

摘要：阐述了目前设计过程中设置ＵＰｓ电源的重要性及合理性．几种ｕＰＳ主接线系统在不同场合下的应用

关键词：ｕＰＳ电源；单机；并联；并联冗余；备用冗余；高速通信；计算机；信息中心机房；阵列

中国分类号：ＴＭ７１

文献标识码：Ｂ

文章编号：１６７３—５２８５（２００８）０２—００８７—０４

ＵＰｓ电源（静态交流不停电电源装置）是一种用于

连续供电的，主要由电力变流器构成的静止型电源设

接线形式。

５、根据ｕＰｓ电源的台数和电池数量，合理预留

ＵＰｓ电源安装空间。

备，它具有连续供电，稳压、稳频、安全、卫生、环保等特

点。随着现代通信技术、计算机技术、现代控制技术和

信息技术的飞速发展，其中心设备对用电的连续性和

用电质量要求越来越高。ｕＰＳ电源将会越来越多的应

用到工程实践中。

以下就已知ＵＰｓ电源总容量，结合ｕＰＳ电源的主

接线方案，来分析如何正确地选择ＵＰＳ电源系统。

民用建筑电气设计规范，哪！６—９２，第６、３、２、ｌ

规定：根据用电设备对供电可靠性、连续性、稳定性和

电源诸参数质量的要求，不间断电源系统主要有以下

几种：

（１）单一式不问断电源系统；

（２）并联式不间断电源系统；

在工程设计中一般只考虑根据负荷大小，选择合

适容量的ｕＰｓ，供给ｕＰＳ的交流电源和预留好ｕＰＳ的

安装空间。很少根据负荷性质和供电要求，合理地选择

ＵＰｓ电源装置，主接线方式和蓄电池容量，往往造成浪

费或不足，安装空间偏小或偏大，不满足实际用电要求

等现象，针对以上情况笔者认为，ＵＰｓ电源的设计应

用。应从以下几方面人手。

（３）冗余式不间断电源系统；

（４）并联冗余式不问断电源系统。

ｕＰＳ电源按其工作方式可分为后备式、在线式和

在线互动式，按有无旁路又分为有旁路式和无旁路式，

有旁路开关时，又可分为自动旁路和手动旁路。

因此’ｒＧＪ厂ｒ１６—９２，６、３、２、１条所列４种ＵＰＳ电源

ｌ、认真分析用电负荷对供电质量的要求。

２、根据用电负荷大小，合理选择Ⅵ】ｓ电源装置的

容量。

３、根据连续供电时间的要求，合理选择电池容量

和数量。

主接线系统又可派生出许多分支系统，现结合每种主

接线系统分述如下。

４、根据负荷性质，合理选择ｕＰｓ电源的台数和主

・收稿日期：２００７—１２—２５

万方数据

８８

石油化工应用２００８年

第２７卷

’平时由电网通过ＵＰＳ向负荷提供交流电源，电网

电源中断时，改由蓄电池经逆变电路向负荷提供交流电

源，其优点是，高质量电源输出，零中断转换。缺点是成

本高，效率相对低，适用于频率和电压不稳的环境，一般

用于小型高速通信设备和个人计算机的较多，许多中、

小型企事业单位的网络中心设备多采用此种方式供电，

蓄电池的供电时间一般在８—１５ｍｉｎ。容量一般不超过

１０ＫＶＡ，可与用电设备设于同一空间，占地不大。

交流静态开关（转换开关）

旁路

交流输入

３８０，２２０Ｖ

整流模块

ｙ。Ｉ上纠吣

季蓄电池

图２有旁路单一ＵＰｓ电源系统

Ｉ～刀

逆变模块

Ｉ＝／１

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悠

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旺

本系统根据其运行方式的不同可分为后备式和在

线互动式不停电电源系统。

的负荷，采用智能电源管理系统跟踪市电质量，实现逆

变器回路和自动旁路的程序化动作，减少逆变器和整

流器的电能转换损耗，达到节能的目的。

１、后备式ＵＰｓ电源系统。本系统的主要特点是，

当电网正常供电时由电网直接向负荷供电，当电网供

电中断时，蓄电池才对不停电电源的逆变器供电，并由

电源的逆变器向负荷提供交流电源。其特点是成本低，

效率高，但输出电压和频率不稳定，转换中断，ＥＰｓ即

此种接线方式，不适合于高速通信和计算机应用。大量

用于应急照明、供电不可靠的消防设备和电梯设备，应

３、此种接线方式通过对自动旁路开关的控制又可

组成在线式有旁路ＵＰｓ电源系统即正常时ｕＰｓ电源

向负荷供电，当ＵＰｓ出现故障或检修时由电网向负荷

供电，特点是ｕＰＳ正常时可向负荷提供高质量的电

源，ｕＰＳ检修或故障时，不能保证供电质量‘成本较高，

效率较低，供电连续性较好，一般适用于１—１５ＫＶＡ的

不停电电源系统。

急时间一般为９０Ｉｎｉｎ，容量范围也较大。当切换开关为

普通自动转换开关时中断供电时间在Ｏ．４ｓ以上。

２、在线互动式不停电电源系统是指在电网正常供

电而且其电压和频率在允许范围内，通过自动旁路开

关由电网直接向负荷供电，当电网电压和频率不稳定，

超过允许范围时，则市电通过ＵＰｓ向负荷供电，当电

网电压和频率恢复正常时，ｕＰｓ又经自动旁路开关转

换由市电向负荷供电。其特点是成本低，电网正常情况

下效率高，输出电压稳定。缺点是输出频率不稳，存在

转换时间（４脚）不适用于由发电机供电和电网不稳定

环境，不适合于高速通信及计算机应用，适用于电网稳

定环境和对供电质量要求不很高且允许转换时间为

１０眦以上的用电设备。容量范围也较大，蓄电池持续

供电时间，一般为１０一３０Ⅱｌｉｎ。自动旁路开关应用高速

交流静态开关。

互动式ＵＰｓ电源系统对电压和频率参数不敏感

适用于中小型企事业单位的网络中心，和对供电

连续性要求高而对供电质量要求不很高的场合。

交流输入ｌ

３８０Ｖ

整燃邂撇

蓄电池

交流输旭

３８０Ｖ

勘撇避骥块

甲

甲

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脚

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１ｌ／一

２台并联式ＵＰｓ电源系统

本系统在正常时由２台ｕＰｓ同时向负荷供电，各

供５０％负荷，当一台ＵＰＳ检修或故障时，经交流静态

万方数据

第２期

南惠蓉等ＵＰｓ电源的几种接线方式在工程中的应用

开关自动切除故障回路，而不影响系统供电，另一台

ＵＰＳ应承担全部用电负荷，并联ｕＰＳ电源系统输出功

率是一台ＵＰＳ的额定功率，其特点是成本高、可靠性

高、效率相对较低，一般应用于大中型ＵＰｓ电源系统，

适用于大型营业办公楼、中型网络中心、数据备份中

心、中小型通讯基站也常用此种ＵＰＳ电源系统。

有一台ＵＰｓ在正常时处于热备状态，无输出，当工作

的ｕＰＳ中有一台故障或检修时，备用的ｕＰＳ经交流静

态开关切换至工作状态，同时故障ＵＰＳ切换退出运

行。其特点是：供电可靠性高，供电连续性好，效率相对

较高，其输出功率应为Ｎ一１台ＵＰＳ的输出功率，一般

应用于大型信息中心，数据中心和网络中心，适用于大

型ＵＰＳ电源系统。

旁路

交流输入

交流输入１

３８０Ｖ

旁路

交流输入

窭蓼静态开关

交流输地

３８０Ｖ

ｕＰＰＴ∥

吣Ｐｔ∥

整流模块逆变模块

卜

整揪逆变模块

＝｜苦５

旁路

交流输入

交流静态开关

ｋ

２台并联ＵＰｓ带旁路电源系统

交流输入ｎ

３８０，２２０Ｖ

本系统与图３系统的区别是，在需要时用电负荷

也可经由交流静态开关自动切换到市电旁路供电，提

高了供电可靠性，但此时供电质量取决于电网质量，不

适用于对供电质量要求很高的场合。

吣，日丁∥

整流模块

逆变模块

ｒ

这种系统由若干可分担供电负荷的ｕＰｓ单元并

联组成，ＵＰｓ的输出直接并联，共同向负荷供电，由于

并联冗余多台ＵＰｓ设备，ｕＰｓ装设总容量大于负荷容

量，要求ＵＰＳ总容量比负荷容量至少多一个ＵＰｓ单元

的容量，因而可以切断其中任一故障单元，保证其余单

元供电的连续性，继续保证对全部负荷供电，利于ＵＰｓ

的使用寿命，配置灵活，即可增容，也可冗余，有利于提

高后备时间，是技术发展的趋势。

本系统一般应用于大中型ＵＰＳ电源系统，适用于

对用电可靠性和用电质量要求极高的场所，如超大型

信息中心，数据中心和网络中心，通信中心机房等。

目前国际上大的ＵＰｓ电源厂商都在推出一种阵

列式布置的中心机房机柜，机柜的外形尺寸为标准尺

寸，每一列机柜的头一个或几个机柜为ＵＰＳ单元，使

图５备用冗余式ＵＰｓ电源系统

用单位可根据业务发展灵活地选择ＵＰＳ电源的容量，

所采用的接线系统大多采用并联冗余接线，其平面示

本系统最多可并联２—８台ＵＰＳ，其中正常工作的

ＵＰＳ数量永远为Ｎ—ｌ（Ｎ为并联ｕＰｓ的总数量），其中

万方数据

第２期

李

力

以评估为契机提高基础化学中心管理水平

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ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ Ｃｅｎｔｅｒ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｕｎｄｅｒｇｒａｄｕａｔｅ

ｔｅａｃｈｉｎｇ ｌｅＶｅｌ ｅＶａｌｕａｔｉｏｎ

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（上接第８９页）

应当注意，无论是并联ｕＰＳ电源系统还是并联或

备用冗余ｕＰＳ电源系统，所选ＵＰＳ单元的容量及各种

参数应一致，以避免环流的发生。且以上系统均采用了

智能能源管理系统，按事先设置的程序，实现顺序软启

动，达到整流器启动延时，并按顺序进行，同时该系统

能将负荷均匀地分配到每台ＵＰｓ上，并限制环流的产

生。

并联及并联冗余ＵＰｓ电源系统的蓄电池组可以

共享，可大大节约成本和安装空间，ＵＰＳ可共享一组或

几组电池，此时，要牺牲一些测试功能。

ＵＰｓ电源系统的选用，尚有许多其它因素，本文仅

图７并联冗余接线示意图

就其主接线方式提出一些粗浅的看法。

Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＵＰＳ ｐｏｗｅｒ

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Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ：ＵＰｓ

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ＲｅｄｕｎｄａＪｌｃｙ；ＨｉｇＩｌ—ｓｐｅｅｄ

ｐｏｗｅｒ；Ｓ啪ｄａｌｏｎｅ；Ｐ眦Ｕｅｌ；Ｐａｒａｕｅｌ ｒｅｄｕｎｄ锄ｃｙ；Ｓｔａ血ｄｂｙ