2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

工业 UPS 常用案例分析

摘要

本文列举了能源（含石油、化工、煤炭及煤化工）行业用户现场应用工业UPS的一些案例，对其中涉及的操作和运行维护等问题进行阐述，比较各个方案的不同差异和适用范围,为设备维护管理者提供工业UＰS 系统整体电源保护解决方案一些建议和思路。

关键词:

工业ＵPＳ案例分析并机系统供电系统

前言

典型工业 UPS 系统常用的电源保护解决方案包括单机系统、并机系统、2N（双母线）供电系统。如何选择合适的供电方案,起决于系统所带负载的特点和重要性。对于运行当中可以有计划中断或停止运行的设备,可以选用单机供电;对于运行当中不能停电的重要单电源负载，选用并机供电；对于可以接入两路 UPS 电源的负载,优先选用 2Ｎ(双母线)供电方案。本文从现场应用案例入手，通过操作和运行维护阐述，提供工业UPS 系统供电解决方案的一些建议和思路。

１单机系统的应用

单机系统是能源行业应用最多的解决方案，根据 UPＳ的设计，单机运行ＵPS 主机本体可以进行系统不停电维护。

1.1 UPS 单机供电方案四种工作状态

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

单机运行供电方案的各点交流负载独立地由一台ＵPS 提供动力保护，不停电维护是通过切换到手动维修旁路退出运行当中的 UPＳ主机，进行不停电维护的。手动维修旁路的切换,可以进行无中断的“先通后断”切换过程，不会引起负载中断供电的问题。实现主机、旁路之间的无间断切换过程。如下图(图 1:UＰS 单机供电方案四种工作状态)所示,UＰS 单机供电方案四种工作状态所对应的开关操作顺序为：

图1：UＰＳ单机供电方案四种工作状态

1 正常工作

Q1、Ｑ2、Q4、Q5、BAT MＣＢ在接通位置，Ｑ３闭锁在断开位置。ＵPＳ通过整流器、逆变器、逆变静态开关向负载供电，同时向电池进行充电管理。

2 主电源消失或者整流器故障转直流电池组工作

Ｑ1、Ｑ2、Q４、Q5、ＢＡT MCB 在接通位置，Q3 闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS 直流母线电压低于电池电压时,将自动把负载切换到电池系统上。ＵＰS 电池系统经逆变器、逆变静态开关向负载供电。

此时若主电源恢复或者整流器故障消失，UPS 逻辑判断无误时,UPＳ可自动恢复至正常工作状态。

3 逆变器电源消失或逆变器故障转旁路工

作

Q１、Ｑ2、Ｑ4、Q5、BＡＴMCB 在接通位置，Q3 闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS 通过逻辑检测,根据直流母线情况和逆变器的情况,会自动将负载通过逆变静态开关无扰动的切换到旁路系统上。UＰS 旁路系统经旁路静态开关向负载供电。

此时若逆变器电源恢复或逆变器故障故障消失，ＵPS 逻辑判断无误时，UPＳ可自动恢复至正常工作状态。

4 维修供电方式

维修供电方式需要人工操作才能完成,首先在逆变器与旁路的同步情况下，人工操作将 UPS 负载切换到静

态切换开关旁路,此时的工作状态由１或２切换到了3;在此情况下,先合上Ｑ3 开关，再断开Ｑ2 开关，再断开 Q４开关，通过先通后断的切换，就实现了 UＰS 退出运行时对负载的连续供电。所有负载的供电，由旁路系统实现。

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

当然,此时的供电可靠性,由旁路电源决定。因此，不建议在生产装置运行时对单机运行的 UPS 进行检修和维护。

上述方案实现了UPS 系统的典型应用，但也有不利于维护的一些缺点。在此基础上,实践采用的单机系统解决方案做了一些优化，主要有下面几种应用

1.2 旁路带备用开关的单机供电方

案

如图 2 所示,旁路带备用开关的单机供电方案是最典型的应用方案。UＰS 系统的上游可以分别来自两个独立的不同接地点电气系统（或者不接地系统),所有负载系统通过两个隔离变压器与上游完全隔离，负载侧既可以采用 TN－S 系统，也可以采用 IT 系统。ＱF３备用开关用于紧急情况下的旁路直通，也可用于并机系统的扩容,或者构成双输出系统使用。

图2 旁路带备用开关的单机供电方案

1.3 脱机旁路柜方式单机供电方案

“脱机旁路柜”方式单机供电方案在实现典型单机应用方案的基础上，重点考虑了维护的安全性。尽管各个厂家提供了无扰动退出UＰS 主机的切换方案，但由于UPS 维修旁路输入和总输出的端子排、UPS 内部采样回路仍然带电，给维修工作带来安全隐患。因此在实践应用中,有时也采用如图 3 所示:“脱机旁路柜”设计方式。

UPＳ系统正常运行时,UPS 主机内部Ｑ1、Q２、Q4 合上，Q3 断开且挂锁；旁路柜中ＱF１、ＱF2、QF4、QＦ５合上,ＱＦ3 断开且挂锁。

当 UPS 主机需要Ｗ维护时，先将ＵPS 从逆变器输出切换为静态旁路输出(断开逆变器静态开关，合上旁路静态开关），再合上 Q3 到ＵＰS 主机维修旁路，然后将Q２、Ｑ4 断开，切断逆变器、静态开关

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式和输出负

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

载之间的联系,再通过等电位的操作,将“脱机旁路柜”QF3 合上，ＱF２、ＱF４断开,就可以通过旁路隔

离变压器、QF３、QF5 向所有负载供电了。

此时，切断ＵPS 的上游整流器电源和电池开关,则可使 UPS 内部完全停电,安全检修了。

图3“脱机旁路柜”方式单机供电方案

１.4 双输出方式单机供电方案

如图 4 所示,双输出方式单机供电方案能够在投资有限的情况下,为双电源负载提供两路独立的电源供电。一路由ＵＰS 提供稳定的电压,另一路由旁路系统提供经过电气隔离的电网电源。这种方案在实现典型单机应用方案的基础上，可以提供双路交流输出给下游的相关专业,也是一种给双电源负载供电的优秀的解决方案。

图4 双输出方式单机供电方案

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2 并机系统的应

用

随着大型控制系统在能源工业领域的应用，UPS 并机系统得到了大量和广泛的应用。这种方案考虑到了装置长周期的运行中对 UPS 主机进行维护，相比单机系统的应用方案有很大的优越性。并机系统应用有以下几种典型设计

2.１标准并机供电方

案

如图５所示，正常运行时，１＋１并机运行供电方案的全部交流负载由 2 台ＵPＳ平均分担,任何一台ＵＰS 均可以带100%负载长期工作。因此，1+1 并机运行供电方案可以完全退出1 台ＵＰS 主机进行维护。

这种典型并机方案应用非常广泛。正常运行时，除每台ＵPＳ主机的旁路维修开关 Q3 断开且挂锁外，其余开关均正常闭合。当需要检修或者维护其中的一台UPＳ时,断开旁路柜及输出配电柜的对应开关，就能将所要退出的UPS 主机设备完全隔离。

图5 标准并机供电方案

2.２输出配电系统与 UPS 不同室的并机供电方

案

由于UPS 的负载分散性以及跨专业管理等多种原因,会存在UPＳ的负载分配柜与UPS 不同室,或者距

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

离 UPS 较远的情况，导致图 5 标准 UPS 并机供电方案中,ＵPS 出口点到电气并机点的距离超出 UＰＳ控制范围,无法有效实现并机控制的情况。因此出现了如图 6 所示输出配电系统与 UPS 不同室的并机供电方案

2N和1+1和2N+1等几种UPS供电方式

这种应用方案有效解决了输出配电系统与UＰS 不同室的问题。其检修和维护时的操作,与标准并机供电方案相同。用户可根据下游专业 …… 此处隐藏：6584字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……