UPS并機(jī)幾種方法

1、UPS并機(jī)的性能分析目前，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)已成為發(fā)電廠，工業(yè)企業(yè)，政府，銀行的控制樞紐中心，其供電電源普遍采用UPS，因而UPS的安全可靠性就直接影響發(fā)電廠機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。用戶為了提高UPS的供電可靠性不遺余力。目前，大多發(fā)電廠及大型工業(yè)政府企業(yè)和政府為了提高供電的安全可靠性而廣泛采用并機(jī)方案，但投入后與可靠性而要求還是有較大的差距，出現(xiàn)了各類故障，嚴(yán)重威脅負(fù)載的供電安全。本文對(duì)采用并機(jī)方案時(shí)常被忽視的技術(shù)問題進(jìn)行分析整理以供參考。     1 常見的三種UPS并機(jī)方案    1.1串聯(lián)熱備份方案    

2、本方案是并機(jī)早期的鏈接方式，因受當(dāng)時(shí)并機(jī)技術(shù)的制約，本方案中設(shè)備的使用率較低，安全可靠性有限，不能滿足用戶的更高安全要求，目前用戶已很少采用此種并機(jī)方案。由于兩臺(tái)UPS無需在同一控制程序下協(xié)調(diào)工作，無需通訊鏈接，所以只要UPS功率滿足負(fù)載要求的情況下，可以是不同品牌的UPS，如圖1所示。     1.2 “1+1”并機(jī)方案     在用戶既要求提高安全可靠性又要求提高設(shè)備使用率的情況下，隨著并機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，可以實(shí)現(xiàn)兩臺(tái)UPS在同一控制程序下穩(wěn)定地協(xié)調(diào)工作，根據(jù)兩臺(tái)UPS的工作方式稱之為“1+1”并機(jī)。正常工作時(shí)兩臺(tái)UPS各承擔(dān)50

3、%負(fù)載；若其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障，另一臺(tái)UPS自動(dòng)承擔(dān)100%發(fā)在，故障UPS自動(dòng)退出并機(jī)模式；當(dāng)故障UPS維修好以后可直接投入并機(jī)，兩臺(tái)UPS自動(dòng)均分負(fù)載；若故障UPS退出并機(jī)還沒有維修好，而帶載UPS也出現(xiàn)故障，此時(shí)將自動(dòng)切換至帶載UPS的旁路；當(dāng)兩臺(tái)UPS全部維修好以后，按并機(jī)開啟步驟可將兩臺(tái)UPS投入到“1+1”并機(jī)工作狀態(tài)，如圖2所示。 圖2 “1+1”UPS并機(jī)方案    單擊UPS若逆變器褲長時(shí)就自動(dòng)切換至旁路，“1+1”并機(jī)相對(duì)單機(jī)UPS，多了一臺(tái)UPS自動(dòng)承擔(dān)100%負(fù)載安全保護(hù)措施，可以有效避免逆變器切換至旁路時(shí)造成的切換風(fēng)險(xiǎn)，“1+1”并機(jī)相

4、對(duì)性能穩(wěn)定的單機(jī)安全可靠性又得到了較大的提高，可在同一控制程序下協(xié)調(diào)工作，兩機(jī)之間需要通訊連接，所以兩臺(tái)UPS要求是同品牌就、同系列、同規(guī)格的UPS。     如果用戶選用的UPS單機(jī)性能是非常穩(wěn)定的，有嚴(yán)格的質(zhì)量保證，安全性不是過于苛求，處于設(shè)備成本考慮，單機(jī)完全可以滿足用戶運(yùn)行要求。若經(jīng)濟(jì)條件允許，可以選擇“1+1”并機(jī)方案。     1.3 “N+1”并機(jī)方案     “N+1”并機(jī)方案（見圖3）主要是解決當(dāng)負(fù)載功率大于UPS單機(jī)功率時(shí)的帶載問題，目前工業(yè)用戶（特別是發(fā)電廠）的負(fù)載一般都不會(huì)超出現(xiàn)有

5、UPS的單機(jī)功率，大型行業(yè)用戶（如石化廠）處于安全性考慮，全廠所有的負(fù)載供電不會(huì)設(shè)計(jì)成由一套UPS供電系統(tǒng)來承擔(dān)，通常以每個(gè)車間的負(fù)載來單獨(dú)配置UPS，所以工業(yè)用戶基本上用不到并機(jī)方案。 圖3 “N+1”UPS并機(jī)方案    當(dāng)負(fù)載功率大于UPS單機(jī)功率時(shí)，如負(fù)載功率為5000kVA，而現(xiàn)有的UPS單機(jī)最大功率為1000kVA，可以用5臺(tái)1000kVA的UPS并機(jī)分擔(dān)負(fù)載，考慮到安全性，再加一臺(tái)UPS做為備用，當(dāng)其中一臺(tái)UPS故障時(shí)，備用UPS投入運(yùn)行承擔(dān)負(fù)載，此方案則為“5+1”并機(jī)方案。     此方案多用于如國家計(jì)算機(jī)中心、銀行

6、結(jié)算中心、通訊中心等大型數(shù)據(jù)中心?，F(xiàn)在UPS最多可實(shí)現(xiàn)8臺(tái)UPS并機(jī)，大型企業(yè)用戶處于安全考慮，負(fù)載盡可能避免由一套UPS系統(tǒng)集中供電，而將大系統(tǒng)分成多個(gè)小系統(tǒng)單獨(dú)供電，這樣可以有效地降低因并機(jī)數(shù)量太多和UPS控制系統(tǒng)難度增大而造成的風(fēng)險(xiǎn)。理論上說UPS并機(jī)越多，負(fù)載的安全性就越好，但從實(shí)際UPS基本技術(shù)來講，UPS并機(jī)數(shù)量越多對(duì)控制系統(tǒng)的要求越高，受并機(jī)技術(shù)制約，若沒有非常完善的并機(jī)技術(shù)的解決措施，并機(jī)數(shù)量越多穩(wěn)定性越差，負(fù)載的宮殿風(fēng)險(xiǎn)也越大，運(yùn)行管理也越復(fù)雜。 影響UPS安全運(yùn)行的基本因素     2.1 解決UPS單機(jī)基本技術(shù)問題是UPS安全運(yùn)行的保證

7、60;    現(xiàn)在有很多出于成本和安全性考慮的新并機(jī)方案，其實(shí)若考慮成本只需采用一臺(tái)性能穩(wěn)定的UPS就可，若經(jīng)濟(jì)條件允許要達(dá)到更高的安全性， “1十1”并機(jī)就足夠了?，F(xiàn)在很多大型工業(yè)用戶在采用并機(jī)方案時(shí)進(jìn)大了一個(gè)誤區(qū)，單機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定就采用并機(jī)方案，錯(cuò)誤地理解單機(jī)存在的技術(shù)問題可以由并機(jī)來解決，雖然開機(jī)相對(duì)單機(jī)在安全性上有較大提高，但最主要影響UPS安全運(yùn)行的因素是，所選用的UPS生產(chǎn)廠家能否很好地解決單機(jī)與并機(jī)技術(shù)，并機(jī)是建立在非常穩(wěn)定的單機(jī)基礎(chǔ)上，若單機(jī)技術(shù)沒有得到很好的解決，并機(jī)出現(xiàn)的問題將更多。     2.2 ups

8、應(yīng)同時(shí)具備兩項(xiàng)非常重要的功能     （1）在設(shè)備使用期內(nèi)給負(fù)載提供純凈、標(biāo)準(zhǔn)的正弦波交流電源     其實(shí)UPS不是孤立連接在獨(dú)立的電網(wǎng)中，電網(wǎng)給UPS供電不是絕對(duì)的所需標(biāo)準(zhǔn)值，存在標(biāo)準(zhǔn)值與非標(biāo)準(zhǔn)值兩種情況，同一電網(wǎng)用電設(shè)備越少越接近標(biāo)準(zhǔn)值(如普通商業(yè)使用環(huán)境)。UPS故障大多表現(xiàn)為元器件故障，即硬性故障。用電設(shè)備越多越偏離標(biāo)準(zhǔn)值(如大型工業(yè)系統(tǒng)使用環(huán)境)，在元器件質(zhì)量滿足要求的情況下UPS的故障，多表現(xiàn)為電網(wǎng)因素造成的監(jiān)測(cè)、處理、控制系統(tǒng)故障等，即軟性故障。外部因素是一個(gè)變量，很難去具體地監(jiān)測(cè)和抑制它，即具有較大的隨機(jī)性

9、和隱蔽性，這就是同一UPS在工業(yè)環(huán)境比商業(yè)環(huán)境使用更難以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行的原因，由于用戶對(duì)UPS基本技術(shù)了解的局限性，很難區(qū)分上述因素并進(jìn)行全面的技術(shù)分析及安全評(píng)估，而很多UPS廠家因受技術(shù)制約又不想?yún)^(qū)分太清楚，這是多年來一直困擾大型工業(yè)用戶投入的UPS與運(yùn)行要求有較大差距的主要原因。     （2）為負(fù)載提供非常穩(wěn)定的不間斷電源保護(hù)     隨著UPS技術(shù)的不斷發(fā)展，若只是實(shí)現(xiàn)UPS給負(fù)載提供純凈、標(biāo)準(zhǔn)的正弦波交流電，已不是UPS技術(shù)的主要難題，現(xiàn)UPS技術(shù)真正面臨的難題是怎樣實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載更穩(wěn)定的不間斷保護(hù)，而外部因素又難以去具

10、體地監(jiān)測(cè)和抑制，具有較大的隨機(jī)性和隱蔽性。簡單地說，UPS技術(shù)所面臨的難題就是怎樣提高UPS抗擊外部因素的能力，便UPS運(yùn)行盡可能少地受制于外部因素，這是UPS要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行必須解決的問題，尤其是要滿足大型工業(yè)系統(tǒng)運(yùn)行要求的UPS。     工業(yè)系統(tǒng)負(fù)載電壓多為220V，輸出電壓220V的UPS設(shè)計(jì)與生產(chǎn)難度要遠(yuǎn)高于輸出為380V的UPS，因I=P/U，當(dāng)P一定時(shí),I與U成反比關(guān)系，220V時(shí)UPS元件所承受的電流強(qiáng)度將近380V時(shí)UPS的兩倍，當(dāng)P越大時(shí)要求元件所承受的電流強(qiáng)度越大，這對(duì)元器件將是一個(gè)巨大的考驗(yàn)，所以380V的UPS功率可以做到10OOkVA，而

11、220V的UPS最大功率都在2OOkVA以下。220V的UPS元器件所承受電流強(qiáng)度的能力是一個(gè)非常重要的指標(biāo)，這就是很多UPS使用不久就出現(xiàn)硬件故障的一個(gè)重要原因。     UPS并不是連接在一個(gè)理想的電網(wǎng)中，同一電網(wǎng)下設(shè)備的運(yùn)行都會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊和千擾，這沖擊和千擾在電網(wǎng)中的出現(xiàn)具有較大的隨機(jī)性和隱蔽性，因此很難去具體地監(jiān)測(cè)和抑制它，也不可能為UPS裝備一套獨(dú)立的、比較理想的電源。在這種情況下只有提高UPS自身抗外部干擾的能力，使UPS運(yùn)行盡可能少受制于外部因素。UPS的設(shè)計(jì)方案只有有效地避開外部因素的干擾，在硬件技術(shù)得到充分解決的情況下，UPS在設(shè)備的使用期內(nèi)

12、才能實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行。     UPS要實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行需要非?？焖俚靥幚砉╇娤到y(tǒng)，當(dāng)UPS遇到較大外部因素干擾時(shí)，能快速地進(jìn)行處理與控制，不會(huì)出現(xiàn)UPS無法控制的局面而出現(xiàn)各類故障，為了對(duì)負(fù)載供電執(zhí)行緊急保護(hù)，嚴(yán)重時(shí)負(fù)載供電會(huì)出現(xiàn)中斷，每個(gè)廠家設(shè)計(jì)與控制方案不一樣。因受技術(shù)的制約，每個(gè)廠家的設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性也不一樣，包括進(jìn)口設(shè)備。所以工業(yè)用戶在選購UPS時(shí)務(wù)必全面地對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行技術(shù)分析和安全評(píng)估，靠簡單的驗(yàn)收時(shí)的實(shí)驗(yàn)，單一地以UPS是否切換及輸出正常、業(yè)績數(shù)量、是否是進(jìn)口產(chǎn)品做為選擇標(biāo)準(zhǔn)，選擇UPS的運(yùn)行穩(wěn)定性肯定與運(yùn)行要求有很大差距。   

13、0; 2.3 環(huán)境因素    （1）環(huán)境溫度     UPS是由大量半導(dǎo)體器件組成的精密電氣設(shè)備，半導(dǎo)體材料受溫度影響比較大，當(dāng)環(huán)境溫度大于要求值時(shí)，半導(dǎo)體材料容易老化。靜態(tài)開關(guān)是由半導(dǎo)體材料做成的，工作時(shí)自身會(huì)產(chǎn)生一定壓降及通態(tài)功耗。工作的靜態(tài)開關(guān)會(huì)產(chǎn)生一定的熱量，需要散熱器散熱，當(dāng)溫度達(dá)到8090時(shí)，靜態(tài)開關(guān)將自動(dòng)迸人關(guān)閉狀態(tài)，雖然有機(jī)房空調(diào)和UPS風(fēng)扇進(jìn)行散熱，但常年運(yùn)行導(dǎo)致粉塵積聚在散熱器上較厚或UPS風(fēng)扇故障時(shí)，會(huì)使靜態(tài)開關(guān)的局部溫度急劇上升，很容易造成靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)閉。     （2）環(huán)境濕度

14、     半導(dǎo)體器件對(duì)濕度也有嚴(yán)格要求，濕度太大在遇機(jī)房冷氣時(shí)會(huì)在設(shè)備內(nèi)形成水霧或細(xì)水珠，尤其在潮濕較大的雨季，元器件容易短路造成設(shè)備損壞，不僅帶來經(jīng)濟(jì)損失同時(shí)也給負(fù)載供電造成安全隱患。機(jī)房內(nèi)安裝的空調(diào)要有制冷和除濕功能。     （3）環(huán)境粉塵及化學(xué)腐蝕性氣體     UPS由于工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，為了散熱在機(jī)器頂部安裝多個(gè)用于散熱的風(fēng)扇，此時(shí)UPS尤如一個(gè)大功率吸塵器，會(huì)將大量的粉塵及化學(xué)腐蝕性氣體吸人UPS內(nèi)部。UPS常年運(yùn)行末做清潔保養(yǎng)，大量的粉塵會(huì)粘附在電路板上，粉塵中含有的金屬微

15、粒會(huì)使高集成的小型元件出現(xiàn)短路，吸人空氣中的水分會(huì)形成由粉塵構(gòu)成的導(dǎo)電層，給設(shè)備和負(fù)載造成嚴(yán)重的安全隱患，厚厚的粉塵粘在元件或散熱器件表面會(huì)使元件溫度高于規(guī)定值，很容易造成元器件損壞，嚴(yán)重時(shí)可以造成UPS供電系統(tǒng)癱瘓。    當(dāng)長期運(yùn)行的UPS吸人大量化學(xué)腐蝕性氣體，遇機(jī)房冷氣時(shí)很容易在高集成元器件表面形成一種腐蝕性膜，對(duì)細(xì)小元件及焊接點(diǎn)具有腐蝕作用，長時(shí)間會(huì)造成元器件損壞及焊點(diǎn)虛焊，而這些高集成元器件都集中在微處理器及控制系統(tǒng)，給UPS及負(fù)載造成嚴(yán)重的安全隱患。     3 結(jié)束語    工業(yè)用UPS因受外部