UPS電源容量選擇及配電設計

李晶

文章編號：2095-6835（2016）07-0139-02

摘 要：目前，人們的生活越來越離不開電能。UPS電源作為現代科學技術產物，已在人們的生產、生活中起著重要的作用。從而UPS電源的應用入手，論述了其容量選擇和配電設計方案，以期促進UPS電源的廣泛應用。

關鍵詞：UPS電源；配電設計；蓄電池；蓄能裝置

中圖分類號：TN86 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.139

UPS電源是一種典型的蓄能裝置，其核心為蓄電池，應用范圍非常廣泛，在保護計算機數據和避免電網受到污染等方面起著至關重要的作用。

1 UPS電源運用分析研究

在人們的生產、生活中，UPS電源屬于常用的后備電源，廣泛應用于各個行業當中。這是因為其可在市電斷電之后及時提供足夠的電能。目前，社會的發展越來越離不開電能，因此，意外停電會對人們的生產、生活造成極大的影響。尤其是在信息社會中，為了防止因意外停電而造成不必要的損失，就必須保證計算機系統在停電之后能繼續工作一段時間，以便于用戶備份資料，避免因停電而影響工作。

UPS作為現代最主要的供電后備電源，其日常管理主要包括電源的巡檢、故障的檢查和定期放電等。

2 UPS電源容量選擇分析研究

對于UPS電源而言，一定要選擇合適的容量，這是因為UPS電源的容量過大或過小都會影響其正常運行。如果UPS電源的容量過大，則其會長時間處于輕載運行的狀態。這樣雖然能有效保護逆變器不受損害，但極有可能導致電池保護裝置發生故障后，引發電池組的深度放電，進而對設備造成損壞，且大容量的UPS電源的價格相對較高。如果UPS電源的容量過小，則其會長時間處于重載運行的狀態。雖然這樣能降低一部分成本，但可能導致UPS電源的逆變器驅動元件受損。由此可見，科學、合理地選擇UPS電源的容量是非常重要的。通常而言，UPS電源的負載為額定有功功率的25%～80%時最合適。

為了有效計算計算機系統運行的實際容量，需要確定UPS電源的負載總容量。UPS電源的負載功率與其輸出功率有密切的關系。下面在10～300 kVA的范圍內對二者的關系進行分析。UPS電源的輸出電流與負載功率因數的關系如圖1所示。

由圖1可以看出，當感性負載功率因數<0.8時，UPS輸出的電流大于額定電流。而當負載為容性時，其輸出的電流要遠遠小于感性負載。

在分析了UPS電源的實際容量后，為了有效解決負載不斷分期擴容的問題，需要增大UPS電源的額定容量。而UPS電源的備份方案與UPS電源的冗余容量緊密相連，這就需要第一次配置UPS電源的容量時充分考慮其中遠期的基本發展趨勢，并在選型過程中選擇可支持多機運行的機型，從而有效增大UPS電源中遠期的負載容量。

3 UPS電源配電設計分析研究

UPS配電設計的主要內容包括負荷的計算、輸出回路開關的選擇、輸出回路導線的選擇、主開關和進線電纜的設計等。

3.1 負荷的計算分析

在UPS電源配電設計中進行負荷計算的主要目的是科學、合理地選擇開關電流的整定值、導線。因此，需要對單相回路電流、三相回路電流和配電箱負荷進行計算。

單相回路電流的計算公式為：

I= . （1）

式（1）中：I為單相回路的計算電流；P為單相負荷容量；U為單相電壓，cosF為功率因數，0.9.

三相回路電流計算公式為：

I= . （2）

式（2）中：I為三相回路計算電流；P為三相負荷容量；U為三相電壓；cosf為功率因數，0.9.

裝機容量Pe是所有輸出回路負荷容量的總和，因此，計算裝機時，如果一個機房的末端負荷回路共有8條單相回路，則每一條回路為2 kW；如果一個機房的末端負荷回路有2條三相回路，則每一條回路為7 kW。由此可見，裝機容量Pe=30 kW。

3.2 輸出回路開關選擇分析

低壓空氣開關又稱為低壓斷路器，具體包括框架斷路器、微型斷路器和塑殼斷路器三種類型，它們的用法各不相同。框架斷路器的額定電流為800～6 300 A；微型斷路器的額定電流一般為63 A，其主要作用是對末端配電箱的輸出回路開關或小容量的配電箱主開關進行控制；塑殼斷路器的額定電流為100～800 A，其主要作用是對低壓母線饋電回路開關或落地式配電柜主開關進行控制。

由于微型斷路器末端配電箱內微型斷路器的排列非常的密集，因此，其降容系數通常為0.8左右，即10 A的開關一般用于<8 A的計算電流，16 A的開關一般用于<12.8 A的計算電流。

依據用電規范標準，插座回路必須選擇帶有漏電保護器的開關。如果在弱電豎井中使用了插座箱，并在插座箱內設置了漏電保護器開關，則可不安裝漏電保護器開關。

3.3 輸出回路導線選擇分析

配電箱末端的輸出回路通常會使用導線，尤其是機房內的負荷回路。如果在弱電豎井管理間安裝了插座箱，則需要利用橋架。值得注意的是，對于1類型或2類型的建筑而言，最好使用阻燃型導線、電纜。

通常情況下，導線的選擇需要按照負載流量分析。如果導線的負載流量超過了開關的整定電流量，則就可根據表1選擇導線。

在插座與插座箱之間的回路需要裝有PE線，PE線截面與相線截面的關系緊密。如果相線截面≤16 mm2，則PE線就會與截面一致。必須注意的是，相線截面必須>2.5 mm2。如果相線截面為25 mm2和35 mm2，則PE線的截面為16 mm2；如果相線截面>35 mm2，則PE線截面為相線截面的50%.一般而言，常使用多股銅導線來保證PE線電源的質量。

3.4 主開關和進線電纜的設計分析

對于主開關而言，可按照電流的大小選擇微型斷路器或塑殼斷路器。一般而言，如果整定電流<63 A，則最好選用微型斷路器；如果整定電流≥63 A，則可選用塑殼斷路器。

如果配電箱的計算容量為45.6 A，降容系數為0.8，則45.6/0.8=57 A，而主開關的整定電流為63 A。因此，可選擇微型斷路器C65N/3P63A，其進線電纜可以選擇ZR-BV-4×25+BVR-1×16。

4 結束語

綜上所述，UPS電源容量的選擇和配電設計對保證其正常運行至關重要，因此，相關設計人員需要考慮多方面的因素。只有這樣，才能有效降低運行成本，保證UPS電源的正常運行，促進我國經濟的發展。

參考文獻

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〔編輯：張思楠〕