探討UPS電源容量的選擇和配電設(shè)計(jì)方案

努斯來提·依德力斯

摘 要：UPS即不間斷電源，是將蓄電池與主機(jī)相連接，通過主機(jī)逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。而由于UPS供電設(shè)備的工作性質(zhì)均為重要負(fù)荷，影響重大，所以我們必須要做好UPS容量選擇及配電設(shè)計(jì)的工作。基于此，本文就UPS電源容量選擇及配電設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：UPS；容量選擇；設(shè)計(jì)

目前，人們的生活越來越離不開電能。UPS電源是一種典型的蓄能裝置，其核心為蓄電池，應(yīng)用范圍非常廣泛，在保護(hù)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)和避免電網(wǎng)受到污染等方面起著非常重要的作用。

1、UPS電源運(yùn)用分析研究

在人們的生產(chǎn)、生活中，UPS電源屬于常用的后備電源，廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)當(dāng)中。這是因?yàn)槠淇稍谑须姅嚯娭蠹皶r(shí)提供足夠的電能。目前，社會的發(fā)展越來越離不開電能，因此，意外停電會對人們的生產(chǎn)、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(jì)算機(jī)系統(tǒng)在停電之后能繼續(xù)工作一段時(shí)間，以便于用戶備份資料，避免因停電而影響工作。UPS作為現(xiàn)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?yàn)閁PS電源的容量過大或過小都會影響其正常運(yùn)行。如果UPS電源的容量過大，則其會長時(shí)間處于輕載運(yùn)行的狀態(tài)。這樣雖然能有效保護(hù)逆變器不受損害，但極有可能導(dǎo)致電池保護(hù)裝置發(fā)生故障后，引發(fā)電池組的深度放電，進(jìn)而對設(shè)備造成損壞，且大容量的UPS電源的價(jià)格相對較高。如果UPS電源的容量過小，則其會長時(shí)間處于重載運(yùn)行的狀態(tài)。雖然這樣能降低一部分成本，但可能導(dǎo)致UPS電源的逆變器驅(qū)動元件受損。由此可見，科學(xué)、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(fù)載為額定有功功率的25%～80%時(shí)最合適。

為了有效計(jì)算計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際容量，需要確定UPS電源的負(fù)載總?cè)萘俊PS電源的負(fù)載功率與其輸出功率有密切的關(guān)系。在10～300kVA的范圍內(nèi)對二者的關(guān)系進(jìn)行分析。當(dāng)感性負(fù)載功率因數(shù)<0.8時(shí)，UPS輸出的電流大于額定電流。而當(dāng)負(fù)載為容性時(shí)，其輸出的電流要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于感性負(fù)載。為了有效解決負(fù)載不斷分期擴(kuò)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(shí)充分考慮其中遠(yuǎn)期的基本發(fā)展趨勢，并在選型過程中選擇可支持多機(jī)運(yùn)行的機(jī)型，從而有效增大UPS電源中遠(yuǎn)期的負(fù)載容量。

3、UPS電源配電設(shè)計(jì)分析研究

UPS配電設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括負(fù)荷的計(jì)算、輸出回路開關(guān)的選擇、輸出回路導(dǎo)線的選擇、主開關(guān)和進(jìn)線電纜的設(shè)計(jì)等。

3.1負(fù)荷的計(jì)算分析

在UPS電源配電設(shè)計(jì)中進(jìn)行負(fù)荷計(jì)算的主要目的是科學(xué)、合理地選擇開關(guān)電流的整定值、導(dǎo)線。因此，需要對單相回路電流、三相回路電流和配電箱負(fù)荷進(jìn)行計(jì)算。

單相回路電流的計(jì)算公式為：

（1）

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

三相回路電流計(jì)算公式為：

（2）

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

裝機(jī)容量Pe是所有輸出回路負(fù)荷容量的總和，因此，計(jì)算裝機(jī)時(shí)，如果一個(gè)機(jī)房的末端負(fù)荷回路共有8條單相回路，則每一條回路為2kW；如果一個(gè)機(jī)房的末端負(fù)荷回路有2條三相回路，則每一條回路為7kW。由此可見，裝機(jī)容量Pe=30kW。

3.2輸出回路開關(guān)選擇分析

低壓空氣開關(guān)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800～6300A；微型斷路器的額定電流一般為63A，其主要作用是對末端配電箱的輸出回路開關(guān)或小容量的配電箱主開關(guān)進(jìn)行控制；塑殼斷路器的額定電流為100～800A，其主要作用是對低壓母線饋電回路開關(guān)或落地式配電柜主開關(guān)進(jìn)行控制。

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

依據(jù)用電規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，插座回路必須選擇帶有漏電保護(hù)器的開關(guān)。如果在弱電豎井中使用了插座箱，并在插座箱內(nèi)設(shè)置了漏電保護(hù)器開關(guān)，則可不安裝漏電保護(hù)器開關(guān)。

3.3輸出回路導(dǎo)線選擇分析

配電箱末端的輸出回路通常會使用導(dǎo)線，尤其是機(jī)房內(nèi)的負(fù)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(dǎo)線、電纜。

通常情況下，導(dǎo)線的選擇需要按照負(fù)載流量分析。如果導(dǎo)線的負(fù)載流量超過了開關(guān)的整定電流量，則就可根據(jù)表1選擇導(dǎo)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(guān)系緊密。如果相線截面≤16mm2，則PE線就會與截面一致。必須注意的是，相線截面必須>2.5mm2。如果相線截面為25mm2和35mm2，則PE線的截面為16mm2；如果相線截面>35mm2，則PE線截面為相線截面的50%.一般而言，常使用多股銅導(dǎo)線來保證PE線電源的質(zhì)量。

3.4主開關(guān)和進(jìn)線電纜的設(shè)計(jì)分析

對于主開關(guān)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<63A，則最好選用微型斷路器；如果整定電流≥63A，則可選用塑殼斷路器。

如果配電箱的計(jì)算容量為45.6A，降容系數(shù)為0.8，則45.6/0.8=57A，

而主開關(guān)的整定電流為63A。因此，可選擇微型斷路器C65N/3P63A，其進(jìn)線電纜可以選擇ZR-BV-4×25+BVR-1×16。

結(jié)束語

綜上所述，UPS電源容量的選擇和配電設(shè)計(jì)對保證其正常運(yùn)行至關(guān)重要，我們必須要做好UPS容量選擇及配電設(shè)計(jì)的工作，以保障其安全穩(wěn)定的運(yùn)行。

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[2]王勇、楊蕾蕾.UPS蓄電池容量的選擇方法[J].智能建筑電氣技術(shù).2014（02）.

（作者單位：新疆石油工程設(shè)計(jì)有限公司）