UPS系统设计教学课件

1、2022年10月10日12022年10月10日1 UPS电源系统设计(交流供电)2022年10月9日12022年10月9日1 UPS电源系统2022年10月10日22目 录 一、UPS电源系统组成 二、交流供电系统配电方式 三、交流负荷统计 四、 UPS电源系统配置 五、设备选型2022年10月9日22目 录 一、UPS电源系统组2022年10月10日32022年10月10日3第一部分：UPS电源系统组成1、常规通信电源系统组成 通信电源系统由七个部分组成，即五个主要系统和二个辅助系统，俗称5+2系统。 五个主要系统分别是： （1）高压变、配电系统（变电所）； （2）低压配电及油机交流供电系统

2、； （3）UPS交流不间断电源系统； （4）直流供电系统； （5）太阳能电池、风能等新能源供电系统。2022年10月9日32022年10月9日3第一部分：UPS2022年10月10日42022年10月10日4 二个辅助系统分别是：（1）防雷与接地系统；（2）电源集中监控系统。 通信电源系统的组成如下图所示：2022年10月9日42022年10月9日4 二个辅助系统2022年10月10日5 2、UPS电源系统组成 UPS供电系统主要用于数据设备、网管设备、计费系统等对电源特性要求高交流设备供电，一般地，UPS系统根据局站大小，有2种常见的组成。 中、大型局站UPS供电系统组成2022年10月9日

3、5 2、UPS电源系统组成 2022年10月10日6小型局站UPS供电系统组成2022年10月9日6小型局站UPS供电系统组成2022年10月10日7 UPS输入屏：接受市电和油机系统输出电能的装置，将电能分配给UPS系统，可以接入多套UPS系统。 UPS：含整流和逆变功能模块，将交流电源整流为直流电，一边给蓄电池充电，一边通过逆变器将直流电源转化为交流电源，输出电源单项、三相可选。 UPS输出屏：接受UPS输出电能，分配给交流通信设备。 电池组：作为后备电源，在市电故障时，将其储存电能通过逆变器转化交流电源，为设备供电，单体电压一般选12V。 2022年10月9日7 UPS输入屏：接受市电和

4、油机系统输2022年10月10日8第二部分：交流供电系统配线方式 交流供电系统的配线方式有三大类： 1、TN系统中性点重复接地系统 TN-S 三相五线制（通信局站广泛使用）T电源端有一点直接接地；N 电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。S中性导体和保护导体是分开的。2022年10月9日8第二部分：交流供电系统配线方式 2022年10月10日9 TN-C 三相四线制T电源端有一点直接接地；N 电气装置的外露可导电部分与电源端接地点有直接电气连接。C中性导体和保护导体是合。2022年10月9日9 TN-C 三相四线制T电源2022年10月10日10 TN-C-S三相四线后五线制各

5、个字母含义附录：2022年10月9日10 TN-C-S三相四线后五线制各个2022年10月10日112、TT系统中性点直接接地系统3、IT系统中性点不接地系统2022年10月9日112、TT系统中性点直接接地系统3、2022年10月10日12第三部分：交流负荷统计 1、交流负荷统计（1）交流负荷的种类 交流负荷的种类有：动力（包括通信设备）、照明、空调和电热等。（另一分法：通信设备负荷和建筑负荷）（2）交流负荷的性质 交流负荷的性质有保证（重要）、非保证（一般）负荷之分。2022年10月9日12第三部分：交流负荷统计2022年10月10日13 保证（重要）负荷：通信设备负荷、机房照明、机房空调

6、、消防（电梯、水泵、风机等）。 非保证（一般）负荷：普通照明（节日、道路）、办公空调、生活用电等。（3）交流负荷的计算 交流设备负荷 单相 P=220 xIxcos 三相 P=1.732x380 xIxcos 其中: I负荷相电流；cos功率因数（0.85） 2022年10月9日13 保证（重要）负荷：通信2022年10月10日14第四部分：UPS电源系统配置1、UPS容量 UPS的容量应根据必须保证的交流负荷总容量确定，并考虑一定的冗余。高原地区还应考虑相应的高原降容系数。 UPS视在功率（KVA）=P/() 式中：P交流负荷（KW）； UPS功率因数0.85； 保险系数0.8 ； 高原系数

7、，在海拔低于1000米时，取1。2022年10月9日14第四部分：UPS电源系统配置1、2022年10月10日152、UPS电池容量 先UPS容量计算出蓄电池的最大放电电流，再计算出蓄电池的容量。 I=(SCos)/(UN) 式中：SUPS额定容量（VA）； I蓄电池最大放电电流（A）； Cos负载功率因素，一般取0.85； UUPS蓄电池组放电终了电压（V）（单体电池电压10.8V）； 逆变器的效率，一般也取0.85； N蓄电池只数。2022年10月9日152、UPS电池容量2022年10月10日16 Q=KCI K:保险系数（取值范围1.21.67，一般取1.25)； I:电池放电电流 ；

8、 C:蓄电池放电容量系数，见下表。 市电类别与蓄电池放电时间表2022年10月9日16 Q=KCI 市电类别与蓄电池2022年10月10日173、输入/输出屏或交流配电容量配置I=所带远期负荷电流*：冗余系数，一般取1-1.2特别地：具体输入、输出路数和电流等级需要根据具体的设备功耗情况确定。4、交流导线截面积计算2022年10月9日173、输入/输出屏或交流配电容量配置2022年10月10日18 按经济电流密度选择导线截面 计算公式：S=Im/Ij S-导线的经济截面积（mm2） Im-最大负荷电流（A） Ij-经济电流密度（A/mm2） 对通信电源的交流线Ij取2A/mm2(多芯铜导线)附

9、：电力电缆一般有4,6，10,16,25,35,50,70,95,120,150 ,185,240,300mm2 等种类。 按发热情况选择导线截面 满足式子：KI Ij Ij 最大计算负荷电流（A），（应为局站的终期容量） I 考虑标准敷设条件（空气温度为25，土壤温度为15）及导线连续发热的容许温升而制定的导线持续容许电流（A），查导线表获取,见表1。（其中，导线最大载流量分65 情况下和125情况下，设计时选择65 情况下最大载流量） K 考虑不同敷设条件的修正系数。2022年10月9日18 按经济电流密度选择导线截面2022年10月10日19不同敷设条件的修正要考虑的因素很多，主要因素由

10、下式表示： K=KtK1K2 式中：Kt温度校正系数，见表2； K1电缆直埋地敷设多根并列校正系数，见表3 K2电缆穿管多根并列在空气中敷设校正系数，见表 4。 2022年10月9日19不同敷设条件的修正要考虑的因素很多，2022年10月10日20表1 铜芯聚乙烯绝缘电缆在空气中敷设的载流量（A）（环境温度按30考虑，65芯线工作温度)截面(mm2)主芯4610162535507095120150185240中性2.546610101625353550501kV(四芯)28364867871111391722112432813226kV(三芯)5268881101381692032342713

11、113652022年10月9日20表1 铜芯聚乙烯绝缘电缆在空气中2022年10月10日21表二 电缆载流量环境修正系数表环境温度修正系数导体温度环境温度（空气中）环境温度（土壤中）101520253035404550101520253035501.701.621.521.421.321.221.000.75-1.261.181.101.000.890.77601.581.501.411.321.221.111.000.890.731.201.131.071.000.930.85651.481.411.341.261.181.091.000.890.771.171.121.061.000.94

12、0.87701.411.351.291.221.151.081.000.910.811.151.111.051.000.940.88801.321.271.221.171.111.061.000.930.861.131.091.041.000.950.90901.261.221.181.141.091.041.000.940.891.111.071.041.000.960.922022年10月9日21表二 电缆载流量环境修正系数表2022年10月10日22 表三 电缆直埋地敷设多根并列校正系数2022年10月9日22 表2022年10月10日23 表四 电缆穿管及桥架修正系数穿管修正系数穿管根

13、数2-45-89-1212修正系数0.800.600.500.45桥架修正系数叠置层数1234梯 架0.800.650.550.50托 盘0.700.550.500.452022年10月9日23 2022年10月10日24按电压损失选择导线截面 若供电距离较远时，除按以上两种方法选择外，还应满足电压损失U%5%的校验（严格情况下U%2% ）。 S所需导线截面积（mm2) K使用不同电缆截面积的常数，与设计使用年数有关 I设计负荷电流（A） M配线距离（m）， V允许电压降（V）交流导线类型的选择 考虑到受力因素，室外交流电缆一般采用铠装电缆VV22型。 考虑到安全因素，室内交流电缆一般采用阻燃

14、软电缆ZR-RVV。 由于三相负荷的不平衡，以及谐波电流干扰的影响，往往中性 线电流较大，使得电力电缆发热严重。为安全考虑，要求选择电力电缆的截面时，三根相线与中性线的截面同粗（包括配电屏上的母线排也一样）。2022年10月9日24按电压损失选择导线截面2022年10月10日25防雷保护地线 防雷保护地线采用不小于35平方毫米铜导线。交流保护地线注：为了安全可靠，接地线应不小于16平方毫米。5、接地2022年10月9日25防雷保护地线注：为了安全可靠，接地2022年10月10日26第五部分：设备选型1、UPS常规容量： 1KVA、2KVA、3KVA、6KVA、10KVA、15KVA 、 20K

15、VA 、30KVA 、40KVA 、60KVA 、80KVA 、 100KVA 、120KVA 、140KVA、160KVA 、200KVA 、300KVA 、400KVA、500KVA 、600KVA 、800KVA 等。进出线方式： 小于10KVA UPS可以选择“单进单出”和“三进三出”方式，大于等于10KVA UPS选择“三进三出”方式。2022年10月9日26第五部分：设备选型2022年10月10日272、蓄电池常规容量： 为节省安装空间，一般考虑12V单体，同时为保证安全可靠性，每台UPS应配置不少于2组的蓄电池组。 常规单体容量有25AH, 50AH, 65AH, 80AH,100AH, 200AH,