天津电大UPS供配电方案

天津广播电视大学网络数据中心，因用户端的增加，导致现有UPS的容量不能满足现在的需求。根据调研，现场的情况如下：
(1)机房内的三相电源不能满足后续的配电要求，需从配电间引三相电源到机房，并安装独立的配电柜。
（2）我公司的技术人员和用户沟通后，确定用户需要一台90KVA的UPS后备时间为2小时，可以满足现场负载的要求。用户要求UPS有完善的监控功能，可以随时监控负载及电池的状况。
(3)为确保机房内计算机系统的安全可靠、正常运行，在机房建设中为机房提供符合要求的场地环境，建议机房配置机房专用空调。这样可以为机房提供一个恒温，恒湿洁净的工作环境以延长设备的使用寿命。
针对上述问题，我公司拟提供如下的设计方案。









一、配电方案
1. 配电柜配置

序号 设备名称 型号 数量 备注
1 塑壳断路器 NS100,100A 1 施耐德
2 断路器 D80/3P 3 梅兰
3 断路器 D16/1P 24 梅兰
4 防雷器 100KVA 1 菲尼克斯
5 电压表 42L6-V，0-450V 1 德力西
6 电流表 42L6-A 100/5A 1 德力西
7 市电指示灯 EB6-AD22/R31 1 德力西（红色）
8 工作指示灯 EB6-AD22/R32 1 德力西（绿色）

A:配电柜要求：
（1)使用动力行开关，容量见上表；
（2)配电柜工作时有指示灯，红色指示灯市电时状态，绿色指示灯表示工作状态；
(3)配电柜内部零排及地排有明显的标示；
（4）有电压电流指示表，规格见上表所示，电压及电流互感器根据电压表及电流表的量程来配置；
(5) 计算机设备的低压电源的质量至关重要，它关系到设备运行的整体可靠性和安全性。低压电源系统最易受到雷电和工业操作的干扰，产生瞬间过电压现象，因而影响设备的正常运行甚至损坏设备。因此，为了保护设备的安全，首先应该对设备的电源系统施以保护，采取措施将可能产生的各种电源扰动限制在设备能够承受的范围之内，并将浪涌电流引入接地网络，为此，在设计时在机房电源进线处加设电源避雷器，选用菲尼克斯电涌保护器.
规格为：DEHNventilVGA280/4复合电涌保护器。参数：A三相四线制高性能电源复合电涌保护器；B能在一个位置上单独解决电源防雷B/C级；C通流量100KA；D安装于楼层或机房配电箱前端。
B:机房接地系统设计
为了能保证计算机系统安全、稳定、可靠的运行，保证设备、人身的安全，针对不同类型计算机的不同要求，应设计出合适的接地系统。机房接地类型一般分为以下几种：
1、直流工作地；2、交流工作地3、安全保护地；
本工程采用共同接地系统即交流工作接地、安全保护接地、直流工作接地、防雷接地等四种接地共用一组接地装置，其接地电阻小于1欧姆。计算机房建议采用网格地线做为直流地，也称为网格地。网格地就是把一定截面积的铜线或铜带在高架地板下交叉排成600X600mm的方格，交点处压接在一起。直流网格地通过接地母线引至机房外面与接地干线相连.
二、UPS方案配置
考虑到当前负载的实际情况，我们决定采用索克曼厂家的ＥＢ系列模块化并联系统。，由3个３０kVA模块组成90kVA的系统，满足当前负载的需求，后备时间为2小时。未来需要增容的情况下，系统可以最大扩展到180kVA.
两小时的应急时间，需要的电池数量较多，要求楼层单位面积的承重为1.176*103Kg/m2,希望贵方能够提供楼层承重的相关数据。否则建议在一层提供足够大的空间来承放电池组。
UPS配置清单如下：
设备 容量 数量 备注
EB系列UPS机柜 （3模块柜） 1 模块热插拔式，便于维护
EB系列模块 30kVA 3 三进三出
电池（松下） LC-X12V75AH 120 40只一组（2小时后备延时）
电池柜 20只柜体 6 尺寸1130mm*460mm*1350
输入输出开关柜 C63A/1P 1 含输入及输出开关


1. 电气连接及结构示意图
a. UPS电气连接框图（3个模块）

b. UPS内部结构示意图


c. 19英寸标准机柜应用图


2. 安装环境要求及接线端子示意图
a. 安装环境要求

b. 接线端子示意图

c. 输入输出开关及电池电缆线径
UPS (kVA) 输入开关(A) 输入电缆mm2 电池线径mm2
30模块 63 16 25





3. EB系列基本性能参数
UPS 型号 MASTERYS EB
容量 15,30,45,60,75,90,120,150,180
系统输入
功率因数 >0.99
输入电压 400V ± 20 %,( 70%负荷时可达+20%__-35%)
输入频率 50Hz ± 10%
输入总谐波 THDi < 3%

峰值因数 3:1
系统输出
电压 220/ 230/240V 4-线 + 地线
电压变化 <±1%
频率 50/60 Hz
频率同步跟踪范围 2 %( 可设置1%__8%)
逆变器过载 125%
逆变器过载150% 10 minutes
1 minute

旁路参数
电压 220/230/240V
电压监测范围 ± 15 %( 可设置10%__20%)
频率同步跟踪范围 2 %( 可设置1%__8%)
转换时间 0 sec

常规参数
保护标准 IP20
效率 > 92%
效率（ECO） > 98%
效率(ALWAYS-ON) > 96%
运行温度 0-40°C
相对湿度 0---95%
噪音 1m 55dB (A)
接口 RS232 / RS485、RJ45

4. EB系列UPS介绍

MASTERYS
EB系列UPS技术介绍










EB模块化系列产品概述
EB系列UPS为SOCOMEC公司于2005年初推出的最新技术的UPS电源。有2个基本模块。分为15kVA和30kVA两种，通过热插拔并联，容量最大可以扩展到180kVA。主要适合于IT企业，通信企业和工业企业应用。
EB系列是为不断增容的客户使用的模块化UPS电源，可以将2－6个模块组成一个电源系统，也可以将不同的系统并联运行，适用于IT领域及各种数据中心。
EB系列的推出，采用了最新的DSP技术，提高了UPS的技术水平，同时，减少了70％的分离器件，提高了UPS的整体效率，增加了机器的可靠性。灵活性的提高是EB系列UPS的重要特点之一。通信及管理软件功能的提高，增加了使用人员和机器之间的亲和性。
EB系列UPS主要特点：
1. 双变换精确控制。
EB系列UPS采用双变换技术，独立精确调节电源的输出电压和频率，VFI技术的采用，满足国际标准VF1-SS-111，也就是国际电工委员会标准：IEC62040-3。
2. 功率因数调整。
采用IGBT开关整流技术，将UPS的输入功率因数提高到0.99以上，输入电流的谐波失真度THDI降低到3％以下。采用这个技术以后，整机节能提高20％，同时可以更好的与发电机结合使用。

3. 电池维护管理。
改进了电池的接入方式，提高了后备供电状态下的可靠性。新的电池维护管理软件，增加了UPS对电池的充电和放电过程的智能化管理。
4. 发电机管理GSS技术
增加了应急供电状态下的管理。GSS技术的采用，使UPS和发电机之间通信连接，保证在市电中断情况下，二次电源的协调运行，提供多种检测、报警和控制信息。
5. 并联技术
模块化技术的推出，除了保证UPS的横向并联技术，又引进纵向并联技术，保证系统的整体可靠性达到99.99999％，没有公共故障点。
6. 模块化技术
考虑到用户不断增加设备容量的需求，EB系列采用了模块化设计，可以根据用户容量的不断增加，适当增加模块的数量。除了增加模块，还可以在不同的机组之间并联。
7. 智能化负载管理。
可以将负载按照不同的安全级别划分为3级，每个级别在市电中断的情况下享受不同延时的后备时间保护。根据不同的运行要求，可以将UPS设定为：ONLINE, ECO MODE,ALWAYS ON MODE。
8. 先进的通信技术
为了保证电源设备在网络中与其他设备的通信，EB系列产品提供了RS232/485接口和其他的干接点电路，实现网络和楼宇监控。

EB系列UPS的主要技术
1. VFI，电压、频率独立调节
使用UPS主要目的是对有关负载提供连续可靠的电力保证。电力系统的故障种类很多，针对这点，国际上有关机构对于电力保证的安全等级有特殊的规定。EB系列不间断电源采用在线式双变换技术（也就是国际电工委员会的有关安全要求，IEC/EN 62040-3也就是VFI-SS-111）。在EB系列UPS中包含有整流器、逆变器，充电器，静态开关和手动维修开关。
有关标准的详细解释如下表
V F I
输出特性
正常工作状态下 S S
输出波形
第一，正常或旁路状态
第二，电池供电 A B C
A，工作模式正常转换过程中。
B，线性负载变化过程中。
C，非线性负载变换过程中。
区分选项 区分选项 区分选项
VFI，UPS的输出电压和频率互相独立调节。 S，输出波形为正弦波，总谐波失真度D<0.08，谐波含量在线性和非线性负载条件下，满足IEC61000-2-2。 1， 没有间断，没有0电压。
2,< CLASS2
0电压小于1毫秒。
VFD，UPS的输出电压和频率的调节相互关联。 X，在线性负载条件下满足S，D<0.08。 3， 0电压小于10毫秒。
VI 只有输出频率与市电的频率随市电的频率变化。 Y，输出波形不是正弦波，有关指标超出IEC61000-2-2
通过上表可以看出，VFI是输出调节最可靠的，当电压变化时，保证在电压调节过程中频率不变化，反之，当频率调节过程中，保证电压不变化。SS保证了UPS在正常状态和电池放电的过程中，对于线性和非线性负载都提供高质量的正弦波输出。111保证UPS在逆变器与静态旁路转换的过程中，在线性和非线性负载的变化过程中，始终不会出现0电压间断。因此，VFI-SS-111是UPS的最高电气执行标准。
2. IGBT整流
EB系列UPS采用六脉冲IGBT全桥整流技术，完全放弃了传统的可控硅整流器件。与DSP技术结合，采用六脉冲IGBT整流器以后，提高了设备的输入功率因数，降低了输入电流的谐波含量。除此之外，提高了输入电压和频率的调整范围，EB系列UPS的输入电压（线电压）范围为260－480V，输入频率范围达到45至65HZ。
IGBT整流器的主要有点是：
提高功率因数，降低电流谐波。
与发电机配合更协调。不需要大容量发电机。
滤波效果甚至超过了传统的有源滤波器。
降低连接导线的截面积和线路损耗，提高效率。
3. ALWAYS-ON运行方式
当UPS运行在正常工作状态下，输入整流器保证机器的输入功率因数接近1，电流的谐波很小。当UPS切换到旁路状态下，由于负载直接连接到市电，因此，负载的功率因数和电流谐波失真就直接影响到市电。EB系列UPS设计了最新的ALWAYS ON技术，使得UPS在转换到旁路供电的状态下，依然保持其输入功率因数为1.0。
4. 模块化并联工作模式
EB系列UPS是目前市场上唯一可以三种模式运行的电源。它可以单机运行，并联运行和模块化运行。用户可以根据自己的实际需求，选择不同的运行方式。

模块化运行
为了提高容量和可靠性，EB系列UPS还可以模块化运行。和并联运行不一样的是，模块化设计的好处是：
1. 扩容方便，不需要专门的技术人员，直接把模块推到机器中就可以了。
2. 热插拔安装，增加和更换模块都可以在其他模块运行的过程中进行。
3. 维修简单，如果某个模块出现故障，只要简单地把该模块抽出来就可以了。
4. 体积紧凑。
5. 模块化增容不改变安装的初始设定。



EB系列的基本模块有15KVA和30KVA两种。输入为三相，输出也是三相。
在EB的并联功能中，还有一个ENERGY-SHARE功能。当负载量比较轻，并联的机器或模块数目超过三台时，系统会根据负载的情况自动调整运行的机器或模块的数量，保证每台机器或模块在最佳的状态下运行。

冗余电池系统
传统的UPS系统，不管采用几组电池，所有的电池都是从一个点接入到UPS内部。一组电池出现问题，会影响整体的放电性能。往往因为一组电池故障，影响到正常的电池组。在EB系列UPS中，采用了新型的DC/DC变换器，每个UPS设计和安装了2个独立的电池接入点，互相独立，彼此没有影响。
当一组电池出现故障，另外独立的一组仍然在工作。这个概念的引入，实现了双直流系统，提高了可靠性。
在电池放电过程中，可以根据负载的级别分为三级，为了保证最高级别的负载，在市电中断时，最不重要的负载的保护时间最短，然后依次是不同级别的负载。保证电池的最佳使用。










完善的充电系统
EB系列UPS引入了专家电池系统，简称EBS。采用EBS，设备实时处理电池系统的信息，调整有关电气参数。EBS与设备的DSP系统配合，实现以下功能：
充电模式选择。根据电池的状况，充电器自动选择充电的电池电压和电流。除了常规的恒流与恒压充电模式，EB系列UPS引入了间歇脉冲的充电方式，减少了电池极板的老化，提高电池的使用寿命。
温度补偿。根据实际的环境温度，EB系列UPS可以自动调整和补偿充电的参数，提高电池的使用效率和使用寿命。
适合多种电池。除了常见的免维护铅酸电池，EB系列UPS还适合敞开式电池，镍铬电池等。
显示功能。可以通过UPS的操作面板显示电池的各种参数：实际后备时间，充电容量，充电电压，充电电流和电池环境温度。
电池周期测试。可以设定电池的测试周期间隔，对电池的性能进行检测，两组电池分别检测，并将结果显示出来。
防止电池的深度放电。深度放电是对电池的最大损害，EB系列UPS具有防止深度放电功能，延长电池的寿命。
低纹波充电。降低电池充电过程中的电流和电压纹波，提高电池的使用寿命。
先进的诊断保护性能。
针对UPS在运行过程中经常出现的过载和短路故障，EB系列UPS对内部检测电路和各级保护电路做了精确的诊断分析程序和各级开关的参数调整，严格区分过载和短路现象。EB系列UPS逆变器允许的最大过载是6－8倍额定电流。
短路的保护和过载的保护是完全不同的概念和方式，错误的切换会引起负载的断电。EB系列UPS内部的DSP系统根据输出电流，电压和输出能量的突然变化，判断出输出是否有短路情况，并在极短的时间内采取保护措施。因此，EB系列UPS具有先进的输出短路保护功能。
E-SERVICE
为了真正保证对用户的7X24小时售后服务。为了达到这个目标，必须有良好的硬件做后盾。针对全球的用户，提出了E-SERVICE的理念。将用户的设备通过网络，电信等手段与有关的维护中心联系起来。通过这些手段，可以实时地将设备的运行状况与维护中心联系，使有关维护人员以最快的速度了解机器的运行情况和故障现象，提高维护的速度。
GSS功能
以往的UPS电源与发电机连接的过程只是简单地将电源的输入与发电机的输出连接。发电机的输出电压和频率的波动比市电要大，容易造成供电不稳定。EB系列UPS可以选装GSS系统，它保证UPS和发电机之间通信，根据需要发出报警，启动等信号。该软件目前与绝大多数的发电机可以配合使用，保证了UPS和发电机更好的配合，提高备用交流供电系统的可靠性。
EB系列UPS满足的国际标准
73/23 EEC 电磁兼容标准
89/336EEC 电磁兼容标准
IEC62040-2 电磁兼容标准
IEC60950-1 安全标准
IEC62040-1-1 安全标准
EN50272-2 电池安全标准
EN50171 安全标准
IEC60896-1 安全标准
IEC60896-2 安全标准
IEC60529 安全保护标准
IEC62040-3 不间断电源测试标准