UPS供电系统设计技术探讨

3、较大的零地电压可加隔离变压器(施耐德一APC公司中国产品技术部技术总监　　
　　
零地电压的产生是由于不平衡负载产生的基波电流)以及3次和3n次谐波产生的高次谐波电流，其有效值包括不平衡基波电流和高次谐波电流，标准限值为有效值2V(GB50174—2008)，这是衡量零线是否接好的方法；但是lV不等于没有问题，5V也可能不发生问题。可通过平衡三相负载，降低谐波电流；降低零线电流传输阻抗(增大导线截面，减小节点阻抗，缩短零线传输距离，增加UPS端、负载端隔离变压器)对零地电压进行治理。UPS的内置逆变变压器不隔离中线，零地电压是系统原有特性。旁路加隔离变压器，重新产生中线，零地电压降低。对于无逆变变压器的UPS，最有效的隔离方法是在输入端采用两个独立的变压器，也町在输出端增加一个隔离变压器，或可在旁路增加一个隔离变压器，并使输入端共用。

议题二：UPS供电系统与上级电源匹配问题　　
　　
1、发电机+电力稳压器+"1+1"UPS并机系统的匹配调控 (李成章／高级工程师艾默生网络能源有限公司高级技术顾问)　　
　　
相关的检测数据表明：对于同一套UPS供电系统而言，不管工作在市电供电条件下，还是工作在发电机供电条件下，它不仅具有几乎相同的cosφ，输入功率因数PF，输入谐波电流绝对值，而且还具有非常近似的输入电流谐波的频谱分布曲线。发电机电源的高内阻是造成UPS供电系统输入电压失真度增大的主要原因，它极易导致电力稳压器及发电机的自动调压系统发生误动作／误调操作。为此，过去为UPS业界所经常使用的技术措施是利用增大发电机的输出功率同UPS的输出功率的容量比的办法改善发电机的带载特性(其实质是通过增大发电机容量的办法降低发电机的内阻)，从而导致投资成本增大。
　　
通过适当地"错开"两台电力稳压器的开机起动浪涌电流的发生时间及适当地调低电力稳压器的稳压精度，就能用l台150kV·A发电机驱动由两台100kV·A电力稳压器+80kV·A"1+1"UPS并机系统所组成的UPS供电系统，从而达到节约投资和运行成本的目的。　　
　　
为确保由电力稳压器+"1+1"UPS并机系统所组成的供电系统在发电机供电的条件下，也能安全和可靠地工作，需要对这套UPS供电系统执行如下的技术改进：　　
　　
将原来的输出功率为110kV·A的备用发电机组调换为150kV·A的备用发电机(常行功率)。　　
　　
2)考虑到因发电机电源被投入到电力稳压器的输入端上的时刻可能出现在具有正弦波形的交流电源的不同相位点上，并进而导致它的开机起动浪涌电流的幅值会发生较大差异的工作特性(其变化规律是当发电机电源投入的时刻出现在正弦波的电压峰值处时，它的输入起动浪涌电流的幅值为最小值；当其投入的时刻出现在正弦波的电压过零点处时，其起动浪涌电流的幅值为最大值)。

鉴于在过去的测试中，两台电力稳压器的输入端上曾经记录到的最大开机起动浪涌电流是一串幅值为220A左右、持续时间较长达0.2s左右的单极性衰减波形。为改善发电机的运行环境，尽可能地降低由电力稳压器的开机起动浪涌电流所可能带来的不利影响。建议相应的电力稳压器厂家将两台稳压器的开机起动时间错开3s左右。　　
　　
3)为改善发电机的运行条件，建议相应的UPS厂家对80kV·A"1+1"UPS并机系统进行再调整，以便尽量地减小两台UPS之间的输入电流和输出电流的均流不平衡度(通常期望值<5％)及它们之间的环流，从而提高UPS并机系统运行的可靠性的目的。　　
　　
为提高由150kV·A发电机+两台100kV·A电力稳压器+80kV·A"1+1"UPS并机系统所组成的UPS供电系统的运行的可靠性和稳定性，常用的技术措施有：　　
　　
(1)降低UPS的输入电流谐波分量对于中、大型UPS而言，可选用6脉冲整流+5次谐波滤波器型UPS、12脉冲整流器型UPS、12脉冲整流+11次谐波滤波器型UPS和6脉冲整流+有源滤波器型UPS。对于中，小型UPS而言，可选用IGBT脉宽调制整流器型UPS。　　

(2)提高"l+l"UPS并机系统的并机性能：通过准确、合理的并机调机操作尽可能降低UPS并机系统的环流和两台UPS输出电流的均流不平衡度，从而尽可能提高它对发电机电源的适应能力。　　
　　
(3)在此次对由发电机+电力稳压器+"1+1"UPS并机系统所组成的UPS供电系统所执行的系统匹配性调控操作中，唯一没有得到明显技术改善的部件是用"热同步并机"调控技术的UPS冗余并机系统的并机输出特性较差。有关的并机调控操作的实践表明：由于种种原因所限，对于这套80kV·A"1+1"UPS并机系统而言，它的并机工作特性、至今仍然处于不能令人满意的工作状态之中。　　
　　
(4)为尽可能地降低备用发电机的输出功率同UPS供电系统的输出功率的容量比，可供选择的技术措施有：
　　
1)通过适当地"错开"两台电力稳压器的开机起动浪涌电流的出现时刻点之间的迟时值及适当地调低电力稳压器的稳压精度，就能用150kV·A发电机正常地驱动由两台100kV·A电力稳压器+80kV·A"1+1"UPS并机系统所组成的UPS供电系统，从而达到避免使用过份地增大发电机容量技术措施的目的(如来用>250kV·A以上的发电机组)。　　
　　
2)对于配置有发电机运行控制信号的UPS来说，可供用户选用技术手段是将来自发电机的主输出开关上的发电机工作辅助触点信号馈送到UPS的指定干接点通信接口上。此时，可利用这组输入信号来限制UPS输入电流及电池充电电流，并禁止逆变器与旁路电源同步，达到同时确保发电机和UPS稳定工作的目的。这个特性常用于市电停电后，由容量较小的发电机向UPS供电的用户。　　
　　
3)在电力稳压器和备用发电机的自动稳压调控线路的电压采样输入信号线路的前端、增配小功率的5次谐波／11次谐波滤波器。
　
2、UPS供电系统与上级电源之问的容量匹配(江伟石／工程师中达电通UPS产品处技术总监)　　
　　
在UPS与发电机匹配使用中，只需为UPS配置少量后备电池以备切换时使用。发电机与市电转换即可以手动，也可以设置自动切换设备(ATS)。当市电出现故障，自动切换设备(ATS)将自动切换到发电机端，发电机经过一定的时间延迟(可根据客户需要设定时间)自动起动，提供电力保障。
　　
由于发电机的内阻较高(比变压器高2～3倍)，增加了谐波的副作用。对于同一套UPS供电系统言，当它处于发电机供电的条件下运行时，它的输入电压谐波分量明显地高于在市电供电条件下的输入电压谐波分量。
　　
简单来讲，对于高频机其与上级发电机的容量比可l：1.5。而对于工频机，容量比为1：2~4。