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主要为欧洲IEC相关文件所汇整出来的定义[ European standard EN-50160, voltage characteristics of electricity supplied by public distribution systems, CENELEC, Brussels, Belgium, 1994. ] ,与北美洲IEEE相关文件所汇整出来的定义 [ IEEE recommended practice for monitoring electric power quality, IEEE Std. 1159-1995, New York: IEEE, 1995. ] [ IEEE recommended practice for evaluating electric power system compatibility with electronic process equipment, IEEE Std. 1346-1998, New Yark: IEEE, 1998. ] 。两大主流对电压骤降之定义与规范大致上差异不大,均定义电压骤降至基频有效值之0.1 ~ 0.9 pu范围,时间持续0.5周波(cycle)至30秒内,皆属于电压骤降(sag)之定义范围。
性能 |
UPS |
DC-BANK |
对变频器供电方式 |
交流UPS对变频器交流输入端供电,即使UPS电池放电时,仍需由UPS逆变成交流后供电,可靠性低 |
DC-BANK对变频器直流母线供电,使变频器有交、直流两路冗余供电,可靠性高 |
多台变频器供电 |
UPS功率成倍增加,多台变频器通过断路器与UPS相连,相互影响大 |
各变频器直流回路相互隔离,影响小 |
效率 |
效率低 交流供电时到电机4 变换: ~ / = = / ~ ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 3 变换: = / ~ ~ / = = / ~ 总效率=UPS效率×变频器效率 |
效率高 交流供电时到电机 2 变换: ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 1 变换: = / ~ 总效率=变频器效率 |
工作方式 |
在线式,交流切换0~10ms |
后备式,直流切换0ms |
线路位置 |
与变频器为交流串联,需增加一级保护 |
与变频器为直流并联,无需增加保护级别 |
外壳防护等级 |
IP20~IP30,不适应恶劣工作环境 |
IP54或更高,适应工业现场恶劣工作环境 |
电压等级 |
AC380V三相标准 |
DC540V(对应AC380V) DC931V(对应AC690V) 适应工业现场各种电机电压等级 |
系统容量 |
带电机类感性负载,需要5~7倍电机额定容量,单机最大容量400kVA |
1.1倍电机额定容量,单机最大容量800kW |
大电流冲击 |
1.15~1.5瞬间过流冲击 |
3倍以上大电流冲击,支持变频器直流启动 |
系统扩展 |
无 |
可与PLC、DCS安全连锁,通过工业总线上传数据,组成SCADA系统 |
安装方式 |
一体式 |
标准电气柜,可一体安装,也可分散安装,适应现场布局 |
性价比 |
低 |
高 |
故障率 |
高 |
低 |
当输配电系统中发生短路故障、感应电机启动、雷击、开关操作、变频器以及电容组的投切等事件时,均可引起电压暂降。其中,短路故障、感应电机启动和雷击是引起电压暂降的主要原因。雷击时造成的绝缘子闪络或对地放电会使保护装置动作,从而导致供电电压暂降。这种暂降影响范围大,持续时间一般超过100ms。电机全电压启动时,需要从电源汲取的电流值为满负荷时的500%~800%,这一大电流流过系统阻抗时,将会引起电压突然下降。短路故障可能会引起系统远端供电电压较为严重的跌落,影响工业生产过程中对电压敏感的电气设备的正常工作,甚至造成严重的经济损失。保护装置切除故障、误动以及运行人员误操作等均可引起供电中断。当保护装置跳闸切断给某一用户供电的线路时,该供电线路上将出现电压中断。这种情况一般仅在该线路上发生故障时才会出现,而相邻的非故障线路上都将发生不同程度的电压暂降。
随着电力电子技术的发展,变频器以其优良的调速性能和显著的节能效果,越来越被更多的现代化企业所采用,。但由于一些企业的电网电压不稳定,导致变频器在使用中产生了新的问题—变频器低压跳闸。低电压通常都是短时的,对传统的控制系统影响较小,而对变频器则会产生低压跳闸导致电机停止,影响生产,尤其对一些关键电机影响尤为严重。每次由于电网晃电,关键电机变频低压跳闸造成的非计划停机,都会给企业造成很大的经济损失,少则几十万,多则几百万。解决该问题的关键就是如何使变频器在瞬时低电压时仍能正常工作。我们根据变频器的工作原理,采用直流支撑技术即DC-BANK系统(在变频器直流侧加不间断直流电源提高变频器的低电压跨越能力)来解决工厂存在的问题。变频器是由整流器和逆变器两部分组成。通过对变频器的研究,变频器低电压指其中间直流回路低电压(即逆变器输入电压过低)。一般的变频器都具有过压、失压和瞬间停电的保护功能。变频器的逆变器件为GTR时,一旦失压或停电,控制电路将停止向驱动电路输出信号,使驱动电路和GTR全部停止工作,电动机将处于自由制动状态。逆变器件为IGBT时,在失压或停电后,将允许变频器继续工作一个短时间td,若失压或停电时间totd ,变频器自我保护停止运行。一般td都在15~25ms,只要电源“晃电”较为强烈,to都在几秒钟以上,变频器自我保护停止运行,使电动机停止运行。
不间断电源
1 不间断电源技术讲座 UPS ——uninterrupted power systems 不间断电源系统 。保护重要负载不受停电 或电源异常带来的各种损失。 UPS 技术发展有近 100年的历史,但真正大面积使用,作用越来 越明显是在计算机监控时代、网络时代。 UPS 在中国的应用已有 30年历史: 1972年美国总统 尼克松访华,将美国品牌 IPM UPS 作为礼物送给中国政府。( IPM 品牌用户在我国国内也有 像燕化车炼、哈尔滨炼油厂、西昌发射中心等大型企业,此品牌已被 EXIDE 兼并。)如今 UPS 技术正飞速发展,从分立元件到现在的 IGBT 技术,并且利用各种微机技术作为其控制电 路来监控计算机,监控互联网查询 UPS 状态。容量也从单机 250VA 发展到单机 1000KVA , 从单机发展到主从热备和多台并机。主从热备份、冗余并机技术大大提高了 UPS 的可靠性。
电力专用不间断电源
一) 电力专用不间断电源 1.安全说明 1)本设备中存在的高温和高压,只有经过培训合格的专业人员才能进行安 装、操作和维护。 2)在设备安装、操作和维护中,必须遵守所在地的安全规范和相关操作规 程,否则可能会导致人身伤害或设备损坏。 2.通用安全防范 1)不要将 UPS电源暴露在有水、雾、雪、灰尘等的环境中,为降低危险发 生的几率,不要阻挡或遮盖通风道。 不要安装在不通风的狭小空间里, 否则电源 会过热。 2)为避免火灾和电击的发生,请确保所有电缆的电气特性良好,并选择合 适线径。禁止使用损坏的或线径过小的电缆。 3)由于电源内部有部件可引起放火和打火,请不要将电池、易燃品或任何 需要防火的物品放置于电源周围。 3.与电池相关操作的安全防范 1)直流母线提供的电压,是否为 UPS电源的额定直流输入电压,一般红色 接电池组的正极,黑色线接电池组的负极。务请注意按规定的“ +”和“-”极性 接
在使用电池的时代之前,不间断电源曾经使用飞轮和内燃机为负载提供电能供应,这种不间断电源被称为飞轮式或旋转式不间断电源。飞轮式不间断电源由整流器、直流电动机、飞轮、柴油机(或汽油机)及发电机等组成。在电网供电的情况下,由整流器提供的直流电驱动电动机 带动飞轮旋转,并且带发电机为负载供电。由于飞轮的惯性作用,发电机转速可以保持均衡,此时不间断电源起过滤电网干扰的作用。当电网断电后,飞轮继续带动发电机的转子旋转,同时启动柴油机带动发电机发电,替代原有电网为负载供电。
由于飞轮式不间断电源使用内燃机提供电力,会产生较大的噪音同时体积也较大,因此目前一般仅被用于应急情况和一些自然状况恶劣的场合,通常情况下不间断电源会使用蓄电池来提供电力。
自二十世纪六十年代美国通用电气公司研究生产不间断电源以来,不间断电源一直在被改进,但是其基本原理没有重大变化。
现代的不间断电源由电池组、逆变器和控制电路组成,一端连接电网另一端连接电器负载。在电网电压正常的情况下,不间断电源利用电网电源为自身充电,在电网出现异常的时候,不间断电源将存储于电池中的电能释放,供负载使用。它按工作方式通常分为在线式和后备式(亦称为离 线式)两种;按输出波形可分为正弦型、近似正弦型(用阶梯方波来拟合正弦波)等。
不间断电源现已广泛应用于:矿山、航天、工业、通讯、国防、医院、计算机业务终端、网络服务器、网络设备、数据存储设备等领域。
性能 |
UPS |
DC-BANK |
对变频器供电方式 |
交流UPS对变频器交流输入端供电,即使UPS电池放电时,仍需由UPS逆变成交流后供电,可靠性低 |
DC-BANK对变频器直流母线供电,使变频器有交、直流两路冗余供电,可靠性高 |
多台变频器供电 |
UPS功率成倍增加,多台变频器通过断路器与UPS相连,相互影响大 |
各变频器直流回路相互隔离,影响小 |
效率 |
效率低 交流供电时到电机4 变换: ~ / = = / ~ ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 3 变换: = / ~ ~ / = = / ~ 总效率=UPS效率×变频器效率 |
效率高 交流供电时到电机 2 变换: ~ / = = / ~ 电池供电时到电机 1 变换: = / ~ 总效率=变频器效率 |
工作方式 |
在线式,交流切换0~10ms |
后备式,直流切换0ms |
线路位置 |
与变频器为交流串联,需增加一级保护 |
与变频器为直流并联,无需增加保护级别 |
外壳防护等级 |
IP20~IP30,不适应恶劣工作环境 |
IP54或更高,适应工业现场恶劣工作环境 |
电压等级 |
AC380V三相标准 |
DC540V(对应AC380V) DC931V(对应AC690V) 适应工业现场各种电机电压等级 |
系统容量 |
带电机类感性负载,需要5~7倍电机额定容量,单机最大容量400kVA |
1.1倍电机额定容量,单机最大容量800kW |
大电流冲击 |
1.15~1.5瞬间过流冲击 |
3倍以上大电流冲击,支持变频器直流启动 |
系统扩展 |
无 |
可与PLC、DCS安全连锁,通过工业总线上传数据,组成SCADA系统 |
安装方式 |
一体式 |
标准电气柜,可一体安装,也可分散安装,适应现场布局 |
性价比 |
低 |
高 |
故障率 |
高 |
低 |