hcie0学习参考包it部分ups基础知识介绍

1、目标课程后，您将能够:lü 供电系统基本知识ü 为什么要用UPS什么是UPS UPS的UPS工作模式UPS系统配置üüüü技术© 2015第2页基本概念低压配电基础知识三相电路的容量 功率因数简单计算技术© 2015第3页目录1. 低压配电系统2. 三相电路基本知识3. UPS基本知识及4. UPS工作模式5. UPS系统配置技术© 2015第4页低压配电系统基本：国际电工委员会（ IEC ）对低压配电系统作了统一规定，称为TT 系统、TN 系统、 IT 系统。其中TN 系统又分为TN-C 、 TN-S

2、、 TN-C-S 系统。l 第一个大写字母表示电源变压器中性点的接地方式，也就是如何处理系统接地，T表示变压器中性点接地，I表示中性点不接地，电源系统带电导体和大地过高阻接地；或通l 第二个字母表示电气的外壳的接地方式，也就是如何处理保护接地，T表示电气的外壳单独接地，和电网的接地系统没有直接，N表示电气的外壳通过和供电系统的接地中性线直接相连而接地。N线和PE线的差别：N线又称为工作零线，用于工作电流的回流，PE线又称为保护零线，主要用于当供电系统发生故障时，给故障电流提供通路。技术© 2015第5页TT系统TT供电系统：电源变压器中性点接地，供电系统没有的保护接地线，电气的外壳采

3、用保护接地，但这个接地点和供电系统没有任何电气TT供电系统的特点是：。（1）供电系统简单，PE线和N线完全，易铺设，电网架设成本低；（2）对接地要求不高，可实现分片接地，接地质量通常比较好。事实上标准中的这个图把PE线画成了一根线，很容易误导，TT系统的PE线都是单独接地的，各个接地点之间可以没有。技术© 2015第6页TN-C系统TN-C系统：电源变压器中性点是接地的，保护地线（PE）和工作零线（N）是共用的，也就是从供电系统过来是一根电缆，我们通常称为"PEN”，的接地和回流都通过这根线。TN-C系统由于PE线和N线共用，在安全方面实际上是有很多问题的，这个系统的优点：

4、TN-C系统由于PE线和N线共用，因此电网布线节省了一根电缆，是最成本最低的供电方式。技术© 2015第7页TN-S系统TN-S系统的最大特点是工作零线（N）和保护零线（PE）在整个系统中是完全样的特点，使得TN-S系统在安全性方面有其他系统不可比拟的优势;的，正是由于这由于TN-S系统的高安全性，TN-S系统通常使用在对安全性较高的民用施工场所等。内，比如易燃、爆炸场所，技术© 2015第8页TN-C-S系统l TN-C-S系统在供电线采用TN-C方式，PE线和N线合并为PEN线传输，在进入电气装置之后才为PE线和N线，类似TN-S，因此称之为TN-C-S。技术©

5、; 2015第9页IT系统IT供电系统在国内很少采用，IT供电系统的特点是：l 供电系统的电源端不接地，或者通过高阻接地，从图上看IT供电系统没有N线，只有L线;l 电气装置的外露导体，需要单独通过保护接地线（PE）接至大地。在实际应用中，由于IT供电系统无中性线引出，因此不适用于220V供电的系统，例如照明、系统。用于较大功率的380V供电的电气装置。技术© 2015第10页目录1. 低压配电系统2. 三相电路基本知识3. UPS基本知识及4. UPS工作模式5. UPS系统配置技术© 2015第11页三相电路的基础知识视在功率：S 有功功率：P 无功功率：Q功率因数：P

6、F：VA，伏安：W，：Var， 乏, 数值介于0和1之间无无功功率不能从字面意思理解，并不是指无用的功率，相反，如 果没有无功功率，发电机不能发电，变压器不能变压，电动机不 能转动无功功率在电力系统中非常重要，应当理解成“起作 用”的功率。技术© 2015第12页三相电路的基础知识通常我们说的20k UPS 就是指该台UPS的额定容量是20kVA铭牌上标注的还有额定电压，额定电流如无特殊说明，均指线电压和线电流因为用户关心的只是线电流大小，用来选择开关和电缆线径。公式中U和I指线电压和线电流技术© 2015第13页三相电路的基础知识数学：向量表示S2=P2+Q2Pf:Cos

7、 =P/S提高功率因素的意义：1、降低系统所消耗的总视在功率，减小线损耗；2、电力系统供应的无功更少，利于系统电压。技术© 2015第14页目录低压配电系统三相电路基本知识UPS基本知识及UPS工作模式UPS系统配置1.2.3.4.5.技术© 2015第15页什么是UPS概念l UPS(Uninterruptible Power Supply)即不间断电源，是由电池组、逆变器和整流器等其他电路组成，能在电网停电时提供交流电力的电源；l 在市电断电或发生异常等电网故障时，不间断地供电；l 利用电池化学能作为后备力量。交通金融商业零售通讯ISP能源© 2015 技术第

8、16页什么是UPSUPS的组成在线式UPS，其功能框图如下所示技术© 2015第17页UPS的主要功能单元-整流整流器功能l 完成交流转换为直流的电路（AC/DC）；l 实现功率因数校正（PFC）及升压功能；l 降低对电网的污染。技术© 2015第18页UPS的主要功能单元-逆变逆变模块功能l 完成直流转换为交流的电路；l 转换电池中直流的能量；l 通过开关管的高速动作，输出纯净的交流。技术© 2015第19页UPS的主要功能单元-旁路旁路模块功能l 内部旁路（Bypass）当UPS主变换器出现故障或异常时，自动转内部旁路供电；l 维护旁路（Maintenance

9、 Byp；ass）为维护期间/或保持负载电力连续性而用来隔开UPS。技术© 2015第20页旁路供电不能保护负载！UPS的主要功能单元-充电器充电器功能l 在交流输入正常的情况下，为电池提供充电能量；l UPS5000A最大充电功率为整机输出有功功率的10%。技术© 2015第21页UPS的后备式UPS依其设计原理与工作方式可区分为后备式（OFF-LINE）、在线互动式(line-interactive) 和双逆变在线式（ON-LINE）后备式（OFF-LINE）UPS后备式UPS在使用时，主要处于静止状态，一旦电力中断，则在 极短时间内（通常为4ms）开启自身之储备电源，

10、供用电设施使用， 此型UPS所具备的功能较少，售价低，普遍用于个人电脑与其周边设 备。由此可见，后备式UPS电源总是处在对负载提供后备电源状态。技术© 2015第22页UPS的在线互动式在线互动后备式UPS（APC）在线互动式UPS在市电正常时直接由市电向负载供电，当市电偏低或偏高时，通过UPS内部稳压线路稳压后输出，当市电异常或停电时，通过转换开关转为电池逆变供电。其特点是：有稳压，但同样 换时间。切技术© 2015第23页UPS的双变换在线式双变换在线式（ON-LINE） UPS该种UPS在工作时，不论市电正常与否，都是通过逆变器向负载提供更纯正、更的电力环境。一旦市电

11、中断，UPS将在不需要任何转换时间的情况下工作于电池后备状态（零中断）。在线式UPS的功能较为完善，成本及售值亦较高。在电力供应极不式UPS更是必备的电力守护神。地区，在线技术© 2015第24页目录低压配电系统三相电路基本知识UPS基本知识及UPS工作模式UPS系统配置1.2.3.4.5.技术© 2015第25页UPS工作模式-UPS有四种工作模式：市电逆变模式电池模式旁路模式ECO（Economy Control Operation）模式技术© 2015第26页UPS工作模式-市电逆变模式市电正常情况下，市电输入通过整流器升压成直流电压，供给逆变器，同时市电通

12、过充电器对电池充电。逆变器输出的交流电给负载供电。UPS5000E 市电逆变模式技术© 2015第27页UPS工作模式-市电逆变模式市电正常情况下，市电输入通过整流器升压成直流电压，供给逆变器，同时市电通过充电器对电池充电。逆变器输出的交流电给负载供电。UPS2000G 市电逆变模式技术© 2015第28页UPS工作模式电池模式市电异常或断电情况下，电池输出通过DC/DC升压器升压后供给逆变器，逆变器输出的交流电给负载供电。UPS5000E 电池逆变模式技术© 2015第29页UPS工作模式电池模式市电异常或断电情况下，电池输出通过DC/DC升压器升压后供给逆变器

13、，逆变器输出的交流电给负载供电。UPS2000G 电池逆变模式技术© 2015第30页UPS工作模式旁路模式旁路模式市电经过滤波直接给负载供电，UPS发生过载、过到旁路。此模式无电池后备能力。故障时，UPS将负载自动切换UPS5000E 旁路模式技术© 2015第31页Page31UPS工作模式旁路模式旁路模式市电经过滤波直接给负载供电，UPS发生过载、过到旁路。此模式无电池后备能力。故障时，UPS将负载自动切换UPS2000G 旁路模式技术© 2015第32页Page32UPS工作模式ECO模式ECO模式若旁路电压和频率在设定范围内，UPS将通过旁路给负载供电，

14、若旁路电压和频率超出设定范围，将转到市电逆变或电池逆变供电。UPS5000E ECO模式技术© 2015第33页UPS工作模式ECO模式ECO模式若旁路电压和频率在设定范围内，UPS将通过旁路给负载供电，若旁路电压和频率超出设定范围，将转到市电逆变或电池逆变供电。UPS2000G ECO模式技术© 2015第34页UPS使用注意事项在您操作UPS前，请务必详细阅读随机的用户指南!开机前，要确认输入市电零、火线的正确连接，以确保人身安全，避免人为损坏UPS的情况发生。注意负载总容量不能大于UPS的额定功率。ll市电中断后，UPS由电池供电而自动关机后，以免电池因过放电而损坏。

15、再利用UPS电 池开机给负载供电l当市电发生异常，UPS转为电池供电时，对标机而言，因其后备时间较短，所以应及时卸载关机，待市电恢复正常后再开机使用。标准机不能外接电池作长效机使用，否则机器和电池易损坏。llUPS不宜长期工作在30度以上的环境中，否则会缩短电池使用。l请不要把磁性介质放在UPS上，否则易导致UPS机内数据丢失而损坏机器。UPS前端输入开关不建议用带漏电保护功能开关，否则开关会频繁跳闸。ll技术© 2015第35页目录低压配电系统三相电路基本知识UPS基本知识及UPS工作模式UPS系统配置1.2.3.4.5.技术© 2015第36页N系统系统优点：l 设计概

16、念简单，硬件配置成本低廉；l UPS 工作在设计满负荷条件下，效率最高；l 具备高于市电的可用性；l 可进行并机扩展增容（并联多个额定值相同的 UPS 模块）；系统缺点：l 可用性有限，UPS 模块出现故障，负载转到旁路供电， 处于无保护电源下；l 在 UPS、电池或下游维护期间，负载处于无保护电源下（通常，这种情 况每年至少会发生一次，而且往往会持续2 - 4小时）；l 缺乏冗余，限制了在UPS发生故障时对负载的保护能力；多个单故障点，这意味着系统的可靠性由其最薄弱的环节决定。l技术© 2015第37页并联冗余N+1系统N+1系统优点：l 可用性要高于N配置；l 可根据电力需求的增

17、长进行扩展。在同一装置中可以同时配置多个单元模块；l 硬件的布置不仅设计概念简单，而且成本低廉；N+1系统缺点：l 两个（或N+1个）模块必须采用相同的设计、相同的 的额定值以及相同的技术与配置；商、相同l UPS 系统的上游与下游仍单故障点；l 在UPS、电池或下游维护期间，负载处于无保护电源下（通常这种情况每年至少会发生一次，而且往往会持续2 - 4小时）；l 由于各个UPS的利用率均低于额定用量，因此运营效率较低；l 所并各台需要一个逻辑并完成冗余并机功能，因而总线，以保证各台同幅、同频、统相， 单路径故障点；l 并机台数增多时，需要外部静态开关和并机l 系统仍需要一个公共的外部维修旁路

18、。柜；技术© 2015第38页分布式（Distributed）冗余优点：l 双电源负载而言，两条无单路径故障点；的供电线路自输入端便提供了冗余，l 无需将负载转换到旁路模式，即可对UPS模块、开关装置和其他配电缺点：进行维护。不需要维护旁路电路。l 大量采用开关装置ATS、STS、配电，因此成本相对比较高；l 设计是否依赖于STS的运行是否正常，采用STS即意味着系统的复杂程度提高；l UPS输出虽然没有直接并机，但是，由于UPS输出端直接到STS输入端，所以要求三台UPS必须同步运行；l 配置方案复杂。要保证各个UPS系统均分负载并了解哪些系统 为哪些负载供电，是一项艰巨的管 理任务；l 无法预计运行模式。UPS系统具备多种运行模式，且各UPS系统之间多种可能的转换模式。要在预先定条件和故障条件下对所有这些模式进试， 以检验策略和故障清除设备是否正常运行，是较复杂的；l 由于未达到满负荷工作状态，UPS系统运行效率较低。技术© 2015第39页双总线系统2N 系统优点：l 两条性极强；的供电线路，无单路径故障点，容错l 该配置为从电力供了完方位的冗余；到关键负载的所有线路提l 不两个总线中的UPS同频、同相和均分负载问题，也没有环流问题，两个UPS完全运行，相互，可靠性大幅度提高；l 无需将负载转换到旁路模式，即可对UPS、开关装置和