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工业UPS常用案例分析 杨磊 艾默生网络能源有限公司 摘要 本文列举了能源 （含石油、化工、煤炭及煤化工）行业用户现场应用工业UPS的一些案 ，对其中涉及的 操作和运行维护等问题进行阐述，比较各个方案的不同差异和适用范围，为设备维护管理者提供工业UPS 系统整体电源保护解决方案一些建议和思路。 关键词： 工业UPS 案例分析 并机系统 供电系统 前言 典型工业UPS系统常用的电源保护解决方案包括单机系统、并机系统、2N （双母线）供电系统。如何选 择合适的供电方案，起决于系统所带负载的特点和重要性。对于运行当中可以有计划中断或停止运行的设 备 ，可以选用单机供电 ；对于运行当中不能停电的重要单电源负载 ，选用并机供电 ；对于可以接入两路UPS 电源的负载，优先选用2N （双母线）供电方案。本文从现场应用案例入手，通过操作和运行维护阐述， 提供工业UPS系统供电解决方案的一些建议和思路。 1 单机系统的应用 单机系统是能源行业应用最多的解决方案，根据UPS的设计，单机运行UPS主机本体可以进行系统不停 电维护。 1.1UPS单机供电方案四种工作状态 单机运行供电方案的各点交流负载独立地由一台UPS提供动力保护 ，不停电维护是通过切换到手动维修旁 路退出运行当中的UPS主机，进行不停电维护的。手动维修旁路的切换，可以进行无中断的 “先通后断” 切换过程，不会引起负载中断供电的问题。实现主机、旁路之间的无间断切换过程。如下图（图1 ：UPS 单机供电方案四种工作状态）所示，UPS单机供电方案四种工作状态所对应的开关操作顺序为： 图1：UPS单 机供电方案四种工作状态 1 正常工作 Q1、Q2、Q4、Q5、BATMCB在接通位置，Q3闭锁在断开位置。UPS通过整流器、逆变器、逆变静态 开关向负载供电，同时向电池进行充电管理。 2 主电源消失或者整流器故障转直流电池组工作 Q1、Q2、Q4、Q5、BATMCB在接通位置，Q3闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS直流 母线电压低于电池电压时 ，将自动把负载切换到电池系统上。UPS电池系统经逆变器、逆变静态开关向负 载供电。 此时若主电源恢复或者整流器故障消失，UPS逻辑判断无误时，UPS可自动恢复至正常工作状态。 3 逆变器电源消失或逆变器故障转旁路工作 Q1、Q2、Q4、Q5、BATMCB在接通位置，Q3闭锁在断开位置，所有开关位置不发生变化。UPS通过 逻辑检测，根据直流母线情况和逆变器的情况，会自动将负载通过逆变静态开关无扰动的切换到旁路系统 上。UPS旁路系统经旁路静态开关向负载供电。 此时若逆变器电源恢复或逆变器故障故障消失，UPS逻辑判断无误时，UPS可自动恢复至正常工作状态。 4 维修供电方式 维修供电方式需要人工操作才能完成 ，首先在逆变器与旁路的同步情况下 ，人工操作将UPS负载切换到静 态切换开关旁路 ，此时的工作状态由1或2切换到了3；在此情况下 ，先合上Q3开关 ，再断开Q2开关 ， 再断开Q4开关，通过先通后断的切换，就实现了UPS退出运行时对负载的连续供电。所有负载的供电 ， 由旁路系统实现。 当然 ，此时的供电可靠性 ，由旁路电源决定。因此，不建议在生产装置运行时对单机运行的 UPS进行检修 和维护。 上述方案实现了UPS系统的典型应用 ，但也有不利于维护的一些缺点。在此基础上 ，实践采用的单机系统 解决方案做了一些优化，主要有下面几种应用 1.2旁路带备用开关的单机供电方案 如图2所示 ，旁路带备用开关的单机供电方案是最典型的应用方 。UPS系统的上游可以分别来自两个独 立的不同接地点电气系统（或者不接地系统），所有负载系统通过两个隔离变压器与上游完全隔离，负载 侧既可以采用TN-S系统 ，也可以采用IT系统。QF3备用开关用于紧急情况下的旁路直通 ，也可用于并机 系统的扩容，或者构成双输出系统使用。 图2 旁路带备 用开关的单机供电方 1.3脱机旁路柜方式单机供电方案 “脱机旁路柜”方式单机供电方案在实现典型单机应用方案的基础上 ，重点考虑了维护的安全性。尽管各 个厂家提供了无扰动退出UPS主机的切换方案，但由于UPS维修旁路输入和总输出的端子排、UPS内部 采样回路仍然带电，给维修工作带来安全隐患。因此在实践应用中，有时也采用如图3所示： “脱机旁路 柜”设计方式。