UPS电源容量选择及配电设计

李晶

文章编号：2095-6835（2016）07-0139-02

摘 要：目前，人们的生活越来越离不开电能。UPS电源作为现代科学技术产物，已在人们的生产、生活中起着重要的作用。从而UPS电源的应用入手，论述了其容量选择和配电设计方案，以期促进UPS电源的广泛应用。

关键词：UPS电源；配电设计；蓄电池；蓄能装置

中图分类号：TN86 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.07.139

UPS电源是一种典型的蓄能装置，其核心为蓄电池，应用范围非常广泛，在保护计算机数据和避免电网受到污染等方面起着至关重要的作用。

1 UPS电源运用分析研究

在人们的生产、生活中，UPS电源属于常用的后备电源，广泛应用于各个行业当中。这是因为其可在市电断电之后及时提供足够的电能。目前，社会的发展越来越离不开电能，因此，意外停电会对人们的生产、生活造成极大的影响。尤其是在信息社会中，为了防止因意外停电而造成不必要的损失，就必须保证计算机系统在停电之后能继续工作一段时间，以便于用户备份资料，避免因停电而影响工作。

UPS作为现代最主要的供电后备电源，其日常管理主要包括电源的巡检、故障的检查和定期放电等。

2 UPS电源容量选择分析研究

对于UPS电源而言，一定要选择合适的容量，这是因为UPS电源的容量过大或过小都会影响其正常运行。如果UPS电源的容量过大，则其会长时间处于轻载运行的状态。这样虽然能有效保护逆变器不受损害，但极有可能导致电池保护装置发生故障后，引发电池组的深度放电，进而对设备造成损坏，且大容量的UPS电源的价格相对较高。如果UPS电源的容量过小，则其会长时间处于重载运行的状态。虽然这样能降低一部分成本，但可能导致UPS电源的逆变器驱动元件受损。由此可见，科学、合理地选择UPS电源的容量是非常重要的。通常而言，UPS电源的负载为额定有功功率的25%～80%时最合适。

为了有效计算计算机系统运行的实际容量，需要确定UPS电源的负载总容量。UPS电源的负载功率与其输出功率有密切的关系。下面在10～300 kVA的范围内对二者的关系进行分析。UPS电源的输出电流与负载功率因数的关系如图1所示。

由图1可以看出，当感性负载功率因数<0.8时，UPS输出的电流大于额定电流。而当负载为容性时，其输出的电流要远远小于感性负载。

在分析了UPS电源的实际容量后，为了有效解决负载不断分期扩容的问题，需要增大UPS电源的额定容量。而UPS电源的备份方案与UPS电源的冗余容量紧密相连，这就需要第一次配置UPS电源的容量时充分考虑其中远期的基本发展趋势，并在选型过程中选择可支持多机运行的机型，从而有效增大UPS电源中远期的负载容量。

3 UPS电源配电设计分析研究

UPS配电设计的主要内容包括负荷的计算、输出回路开关的选择、输出回路导线的选择、主开关和进线电缆的设计等。

3.1 负荷的计算分析

在UPS电源配电设计中进行负荷计算的主要目的是科学、合理地选择开关电流的整定值、导线。因此，需要对单相回路电流、三相回路电流和配电箱负荷进行计算。

单相回路电流的计算公式为：

I= . （1）

式（1）中：I为单相回路的计算电流；P为单相负荷容量；U为单相电压，cosF为功率因数，0.9.

三相回路电流计算公式为：

I= . （2）

式（2）中：I为三相回路计算电流；P为三相负荷容量；U为三相电压；cosf为功率因数，0.9.

装机容量Pe是所有输出回路负荷容量的总和，因此，计算装机时，如果一个机房的末端负荷回路共有8条单相回路，则每一条回路为2 kW；如果一个机房的末端负荷回路有2条三相回路，则每一条回路为7 kW。由此可见，装机容量Pe=30 kW。

3.2 输出回路开关选择分析

低压空气开关又称为低压断路器，具体包括框架断路器、微型断路器和塑壳断路器三种类型，它们的用法各不相同。框架断路器的额定电流为800～6 300 A；微型断路器的额定电流一般为63 A，其主要作用是对末端配电箱的输出回路开关或小容量的配电箱主开关进行控制；塑壳断路器的额定电流为100～800 A，其主要作用是对低压母线馈电回路开关或落地式配电柜主开关进行控制。

由于微型断路器末端配电箱内微型断路器的排列非常的密集，因此，其降容系数通常为0.8左右，即10 A的开关一般用于<8 A的计算电流，16 A的开关一般用于<12.8 A的计算电流。

依据用电规范标准，插座回路必须选择带有漏电保护器的开关。如果在弱电竖井中使用了插座箱，并在插座箱内设置了漏电保护器开关，则可不安装漏电保护器开关。

3.3 输出回路导线选择分析

配电箱末端的输出回路通常会使用导线，尤其是机房内的负荷回路。如果在弱电竖井管理间安装了插座箱，则需要利用桥架。值得注意的是，对于1类型或2类型的建筑而言，最好使用阻燃型导线、电缆。

通常情况下，导线的选择需要按照负载流量分析。如果导线的负载流量超过了开关的整定电流量，则就可根据表1选择导线。

在插座与插座箱之间的回路需要装有PE线，PE线截面与相线截面的关系紧密。如果相线截面≤16 mm2，则PE线就会与截面一致。必须注意的是，相线截面必须>2.5 mm2。如果相线截面为25 mm2和35 mm2，则PE线的截面为16 mm2；如果相线截面>35 mm2，则PE线截面为相线截面的50%.一般而言，常使用多股铜导线来保证PE线电源的质量。

3.4 主开关和进线电缆的设计分析

对于主开关而言，可按照电流的大小选择微型断路器或塑壳断路器。一般而言，如果整定电流<63 A，则最好选用微型断路器；如果整定电流≥63 A，则可选用塑壳断路器。

如果配电箱的计算容量为45.6 A，降容系数为0.8，则45.6/0.8=57 A，而主开关的整定电流为63 A。因此，可选择微型断路器C65N/3P63A，其进线电缆可以选择ZR-BV-4×25+BVR-1×16。

4 结束语

综上所述，UPS电源容量的选择和配电设计对保证其正常运行至关重要，因此，相关设计人员需要考虑多方面的因素。只有这样，才能有效降低运行成本，保证UPS电源的正常运行，促进我国经济的发展。

参考文献

[1]卢庆新.智能建筑弱电机房UPS配电设计[J].智能建筑与城市信息，2006（11）.

[2]李先进.UPS容量选择与负载的关系[J].建筑电气，2010（09）.

[3]李朝辉.UPS电源蓄电池容量选择探讨[J].科技资讯，2014（29）.

〔编辑：张思楠〕