PCM电力UPS说明书+旁路柜方案NEW.docx
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PCM电力UPS说明书+旁路柜方案NEW.docx
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PCM电力UPS说明书+旁路柜方案NEW
PCM电力UPS说明书+旁路柜方案NEW
正本
电厂专用PGP系列交流不停电电源UPS并机详细技术方案书
特殊电源事业处
美国PCM公司敬告:
此文件所包含的内容不准泄漏复制,不准部分或全部用于评估此项目方案以外的其他目的,只有在最终合同授权或提交有关项目时,用户才有权复制或使用此文件所含数据和资料。
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特殊电源事业处
目录:
一、项目总述-------------------------------------------------------------------------------------3二、电力专用工业型UPS并机方案-----------------------------------------------------42.1本方案所能达到的技术要求------------------------------------------------------------42.2方案设计---------------------------------------------------------------------------------42.3方案解析------------------------------------------------------------------------------62.3.1系统组成---------------------------------------------------------------------------62.3.2各部分解析-------------------------------------------------------------------------7三、PGP系列UPS并机技术-----------------------------------------------26四、PGP系列UPS技术指标-----------------------------------------------27五、PGP系列UPS主要技术性能及特色-------------------------------29六、售前技术支持和售后服务体系-------------------------------------------------36七、技术培训-----------------------------------------------------------------------------38附录一切换测试波形--------------------------------------------------------------------40附录二UPS输出谐波分析-------------------------------------------------------------41附录三国际国内标准认证--------------------------------------------------------------42
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特殊电源事业处
一、项目总述
美国PCM公司很荣幸地向贵公司提供不间断电源(UPS)项目方案,根据贵方提供的有关设备情况及电源技术要求,下面将特别介绍我公司相应的电源设计方案及其主要特性。
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特殊电源事业处
二、电力专用工业型UPS并机方案
本方案采用美国PCM公司专为中国电厂而开发设计的新一代数字型UPS给负载供电.
2.1、本方案所能达到的技术要求
(1)容量:
50KVA并机;
(2)真正在线式设计,双功率变换级;(3)具有直流启动功能即冷启动功能;(4)可直接1+1冗余并联;(5)中英文转换显示。
2.2、方案设计
采用美国PCMPGP系列UPS1套,构成50KVA并联冗余不断电系统,其系统框图如下:
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特殊电源事业处
说明:
1.五路输入:
1)三路交流:
两路三相380VAC工作电源,另一路三相380VAC旁路电源。
2)两路直流:
由厂直流屏或由蓄电池组提供220V直流动力电源。
2.四级隔离:
输入、旁路、输出、220V直流动力电源四路经变压器或二极管全面隔离。
3.旁路隔离稳压柜:
旁路电源来自于外配的旁路隔离稳压柜。
★并联连接方式:
并联连接方式(参考下页图片)便是在相同电源下安装两台UPS,输出直接并联输出供电给负载;正常运行时,两台UPS各带50%的负载,当其中一台发生故障时,负载转移到另一台工作正常的UPS上。
★工作原理:
在正常状态下,UPS分别由两台UPS的主电源(工作电源)经整流器、逆变器和静态开关向负载供电,两台UPS均匀带载;当主电源消失或两台UPS的整流器同时故障时,由直流220V回路经逆变器和静态开关向负载供电,当其中一台UPS逆变器故障时,由另外
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一台UPS带全载运行;当输出过载达到120%时,经10分钟由静态开关切换至旁路电源供电,当输出过载达到150%时,经1分钟由静态开关切换至旁路电源供电。
当UPS负荷短路超过了逆变器的能力时或当逆变器受到太大的负荷冲击时或逆变器无输出时,静态切换开关自动切换到旁路供电,以保护逆变器及为短路点提供足够的短路电流,确保保护装置能迅速地切除故障。
故障切除后,静态开关能自动返回到由逆变器供电。
当维修时,首先将两台UPS的逆变器关闭,确保UPS运行在自动旁路状态,然后,闭合手动旁路开关,断开自动旁路开关,即可进行维修。
2.3、方案解析
2.3.1、系统组成A.UPS本体:
美国PCMPGP系列
系统主机为全内置设计,以下内容全设计在主机内.
其中包括:
输入隔离变压器、整流器AC/DC、输出隔离变压器、逆变器DC/AC、静态旁路、静态输出开关、手动旁路开关、隔离二极管、大屏幕LCD液晶监视器及监控面板、控制单元、维修专用接口以及数据用通讯接口等。
B.旁路隔离稳压柜:
包括:
旁路隔离变压器、旁路稳压调压器、补偿变压器、仪表等。
C.交流配电柜:
包括:
馈线开关、控制仪表、信号转换装置等。
可选附件:
1、MODBUS通讯接口2、静态开关冗余装置3、计算机网络监控装置4、紧急停止开关5、计算机网络监控软件
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6、外接远程LCD液晶显示
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2.3.2各部分解析A.UPS本体
美国PCMPGP系列a.整流器AC/DC
整流器由以下部分组成:
输入隔离变压器
由可控硅整流桥(12脉冲)组成的交流/直流变换器滤波电路控制电路保护装置
1.UPS整流器采用12脉冲全数字控制方式整流。
整流器输入端连接有特制的12脉冲隔离变压器,完成了UPS与电网的完全隔离,提高了UPS的抗冲击能力。
2.采用12脉冲全数字控制方式整流器,内置高次谐波滤波器,增加LC谐波谐振滤波电路,可使输入功率因数达到0.95以上,避免了整流器产生的谐波失真对电网的干扰。
符合电力环保要求。
3.采用DSP控制下的电压步进与电流步进技术,使之具有软启动功能,软启动时间小于10ms,避免了启动时对电网的冲击。
4.整流器的输出电源供给UPS逆变器。
整流器的输出自动调节,并保持其在电源变化及切换过程中输出电压恒定。
5.整流器具有全自动负载限制特性,以防止其输出超出最大安全值。
当负载限制特性失灵时,后备保护可跳开整流器。
6.整流器具有涌流抑制功能。
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7.整流器的保护装置:
①带过流保护的输入接触器②输入变压器初级的浪涌抑制电容③半导体功率器件的RC保护电路④可控硅门极脉冲的控制电路⑤半导体功率器件的高速保险丝⑥辅助电路的保险丝
b.逆变器DC/AC
逆变器由以下部分组成:
启动/停止(ON/OFF)开关高速开关管-IGBTIGBT驱动板
输出隔离变压器滤波电路
控制电路、保护装置
工业级SPWM逆变器技术
★主控单元与IGBT驱动之间完全隔离
★极高的短路电流容量,高达5~7倍额定电流★极高的DC/AC转换效率★极短的动态响应时间★易于维修
1.逆变器采用IGBT晶体管及SPWM高频(20KHz开关频率)逆变技术,该技术能减少输出端滤波器的感抗及容抗,从而提高逆变器的动态输出精度及效率,并能减少功耗,适应各种
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非线性负载。
2.逆变器输出的频率和相角与厂用电系统同步。
如果厂用电源的电压及频率超出限定值,逆变器将保持其本身输出的电压及频率在限定之内。
3.逆变器具有全自动限流功能,以防止逆变器输出超出安全值以及保护逆变器输出短路或过载,当过载存在时,限流特性限制输出电流在不至于损坏逆变器或导致保护装置动作的值。
一旦过载消失,逆变器自动恢复正常工作,当限流特性失灵时,自动转旁路供电,以保证输出正常运转。
4.在满负荷情况下进行负载投切时,或因逆变器故障而切换交流电源时,UPS的瞬态输出电压变化范围不超过2%,且在10毫秒内恢复。
5.在额定功率因数下,负载在0-100%范围内变化时,UPS稳态输出电压不超过1%。
6.负载在0-100%范围内变化时,UPS稳态输出频率偏离不超过0.1Hz。
7.逆变器在其直流侧有瞬时保护,在交流输出侧有限流快速熔断器和开关保护。
8.在无市电的情况下,逆变器设计为直流直接开机,解决了用户在需要紧急供电的状况下照常使用;而一般UPS的设计在无市电的情况下,无法直流开机。
9.逆变器的保护装置
①功率晶体管的RCD保护电路②功率晶体管Vce的控制电路③功率晶体管的保险丝④辅助电路的保险丝
c.静态旁路开关
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工业级静态切换技术
★主控单元与可控硅SCR驱动之间完全隔离★极高的短路电流容量,高达10倍额定电流★极短的切换时间及动态响应时间★易于维修
静态开关分别由逆变器输出(InverterLine)静态开关和旁路(BypassLine)静态开关组成,在正常情况下,逆变器输出静态开关处于常闭状态,旁路静态开关处于常开状态。
当逆变器输出超载或出现故障时,通过两组静态开关的转换由旁路给负载作紧急供电,当逆变器负载恢复正常时,静态开关自动将负载转换到由逆变器供电的状态。
1.静态旁路开关的特性
同步切换时间0毫秒不同步切换时间≤0.4毫秒电压范围176-277VAC频率范围45Hz-55Hz
2.静态开关随时监控逆变器的运行状态,当逆变器异常时,静态开关无间隙的将负载切换至旁路电源供电,切换时间为零,为真正的无扰动切换。
3.静态开关控制电源设计为并联冗余电源,无论发生任何状况,都不会影响交流输出。
4.超载能力极强,超载150%,可维持30分钟,超载1000%,可维持1分钟。
d.手动旁路开关
1.手动旁路开关采用电子互锁装置,设计为先通后断特性,以便在不影响负荷的情况下,可使逆变器或(和)静态开关退出运行,对其进行修理或检修。
2.手动旁路开关置于UPS机柜内。
3.从自动旁路转换到手动旁路的切换时间为零.
e、大屏幕LCD液晶监视器及监控面板
1.针对中国地区设计全中文化操作界面,使管理人员操作无语言障碍,一学即会。
2.全数字化微电脑控制,控制面板操作无程序化设计,不用担心因操作失误而导致机器
损坏或宕机。
读取数据:
运行人员在读取运行数据时,能且只能通过“PCM”商标右边的三个读
取键(上∕下∕执行)来读取数据,无论如何操作不会对主机产生影响。
3.显示参数详尽,各种参数及故障状态均可经LCD显示.显示状态如下:
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面板功能
LCD流程指示如图所示。
图3-1-2-1前端面板定义
上图为PGP-31系列二代机操作面板,置于系统机箱前端,系统所有状态皆可在面板上一目了然,并可透过面板上的操作按键来进行控制及设定。
面板中包含了LCD显示器、系统流程指示灯、八个操作按键、一个紧急停止按键、蜂鸣器、告警LED、状态LED,其功能介绍如下:
(1)LCD显示器:
LCD显示器可显示许多系统重要信息、历史纪录、系统参数、现在时间等系统信息。
本系
统的LCD显示器使用320*240像素背光型液晶显示器,内含背光LED可使画面更加清晰明亮,当系统操作按键超过三分钟未被使用时,系统会使LCD内的背光LED熄灭,以节省电源,而当操作按键再次被使用时,LCD内的背光LED会立即恢复明亮,供使用者使用。
(2)系统流程指示灯:
面板上亦提供多个LED,其代表意义如下:
(a)输入LED(INPUT)
-当输入无熔丝开关开启,有正常电源输入时时,此LED灯会亮起,表示输入电源正常。
(b)整流器LED(RECTIFIER)
-当整流器在正常情况下工作时,此LED灯会亮起,表示整流器工作正常。
(c)充电LED(CHARGE)
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-当整流器开启,可对电池进行充电时,此LED灯会亮起,表示有能力对电池充电。
但必须系统含充电机,
才实际有对电池充电,若无充电机,则此灯号仅代表有能力充电。
(d)放电LED(DISCHARGE)
-当系统无电源输入,由电池供电时,此LED灯会亮起,表示此时系统是由电池供电。
(e)逆变器LED(INVERTER)
-当逆变器激活时,此LED灯会亮起,表示系统输出是由逆变器供应。
(f)输出LED(OUTPUT)
-当输出无熔丝开关(S5)开启时,此LED灯会亮起,表示端子台上系统已提供输出电源了。
(g)旁路LED(BYPASS)
-当系统由BYPASS电源提供输出时,此LED灯会亮起,表示此时系统输出并不是由逆变器提供,而是由
BYPASS电源提供。
(h)维修旁路LED(MANUALBYPASS)
-当系统的维修旁路无熔丝开关(S6)开启时,此LED灯会亮起,表示此时已在维修旁路状态,逆变器无法激
活,系统将主电源直接输出。
系统流程指示灯运行时,共可分为下列四种模式:
(a)系统正常运转模式:
INPUT、RECTIFIER、CHARGE、INVERTER、OUTPUT灯亮,
其余熄灭。
(b)系统旁路运转模式:
BYPASS、OUTPUT灯亮,其余熄灭。
(c)电池供应运转模式:
DISCHARGE、INVERTER、OUTPUT灯亮,其余熄灭。
(d)维修旁路运转模式:
S6无熔丝开关切换至ON位置时,只有MANUALBYPASS灯
亮,其余熄灭,此时表示系统已正确切换到维修旁路,待S1、S2、S3(无熔丝开关)、S4(电池开关)OFF后,再使用放电治具泄放DC电容器上之电压完成后,MANUALBYPASS熄灭,此时即可执行保养与维修。
(3)操作键盘功能:
面板提供八个按键,其操作说明如下:
(a)ON按键:
开启逆变器用键。
(b)OFF按键:
关闭逆变器用键。
(c)(d)(e)(f)(g)(h)
←按键:
光标向左移位用键。
→按键:
光标向右移位用键。
↑按键:
光标向上移位或更换画面用键。
↓按键:
光标向下移位或更换画面用键。
ESC按键:
离开目前画面用键。
ENTER按键:
确认/执行用键。
(4)紧急停止按键(EPO):
面板后方提供了一个紧急停止按键及一个扩充插槽,用于紧急状况,需将系统立即
停止时,可用此按键;扩充插槽可加装一按键于机箱外,供使用者方便使用。
将EPO按键按下,即可关闭UPS系统,当关闭UPS后,整个系统将关闭锁住,所有状态停止,且无输出任何电压。
若要系统重新激活,需将面板上的OFF键按下,再按ENTER键确认,即可重新激活。
(5)蜂鸣器:
于面板后方安置了一蜂鸣器,不需打开机箱,即可听到蜂鸣器的鸣叫声,当使用者按下操作任一
键盘时,蜂鸣器会发生一短鸣声,告知使用者按键已被系统接受。
放电:
每隔3.8秒报警0.3秒一次。
电池低压:
每隔1秒报警1秒一次。
故障警报长BEEP声。
事件警报每隔2秒报警2秒一次。
(6)告警LED:
当系统有较严重的异常状况发生时,告警LED会亮起,使用者可透过亮起的LED灯,查看对
应的错误讯息,将异常的状况排除,异常状况排除后,亮起的LED灯就会熄灭,各LED灯的错误讯息如下:
(a)整流器电源异常(RECTACFAIL)
-整流器的交流输入电源异常,可能是交流输入电源超过所能承受的范围、频率超出
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范围或相序错误所引起,而导致整流器关闭,系统关机。
(b)备用电源异常(RESACFAIL)
-备用交流输入电源异常,可能是备用交流输入电源超过所能承受的范围、频率超出范围所引起。
(c)温度异常(TEMP)
-机内温度过高。
(d)系统过载(OVERLOAD)
-当系统输出负载超过110%、125%、150%或以上时,此LED灯亮起。
(e)直流电压过高(HIGHDC)
-直流电压超过范围时,此LED灯亮起。
(f)电池低电压(BATLOW)
-直流电压低于范围时,此LED灯亮起。
(g)电池电压过低关机(BATTERYLOWSHUTDOWN)
-直流电压低于电池低压点,逆变器禁止工作,系统关机,此LED灯亮起。
(h)异常(FAULT)
-系统有不正常情况发生时,如温度过高、过载、直流电压过高、短路、旁路开关开启或紧急停止按键被按下时,导致系统逆变器关闭。
(7)状态LED:
共有22个状态LED,可将系统目前状态信息提供给使用者,当系统有不正常情况发生时,
LED灯会亮起,告知使用者,使用者可透过这22个状态LED所代表的状态讯息,快速的判定UPS的状况,各LED代表的讯息如下:
(a)逆变器运转(INVERTERON)
-逆变器已激活,正在运转中。
(b)逆变器静态开关开启(INVERTERSTATICSWITCHON)
-逆变器的静态开关开启,当此开关开启时,备用电源的静态开关相对关闭,此时的输出电压由逆变器提供。
(c)输出短路(OUTPUTSHORTCIRCUIT)
-系统输出短路。
(d)逆变器异常逆变器关闭(INVERTERFAILINVSHUTDOWN)
-由于逆变器的输出电压异常,导致逆变器关闭。
(e)旁路开关开启逆变器关闭(BYPASSONINVSHUTDOWN)
-当系统逆变器运转中,维修旁路无熔丝开关被开启时,系统逆变器将强制关闭,此灯亮起。
(f)直流链电压过高逆变器关闭(HIGHDCBUSINVSHUTDOWN)
-系统运转中,直流链电压超过额定值,系统逆变器关闭。
(g)逆变器过载逆变器关闭(INVOVERLOADINVSHUTDOWN)
-系统输出负载超过逆变器所能负荷的范围时,逆变器将自动关闭,此时请将负载降低,系统会自动侦测负载量,若在允许的额定范围内时,系统会再次激活。
(h)备用电源电压异常(RESERVEACFAIL)
-交流备用电源电压异常,超过额定范围。
(i)电池测试(BATTERYTEST)
-当系统正在执行电池测试时,此LED灯会亮起。
(j)70%负载(70%LOAD)
-系统输出负载在额定的70%以上。
(k)125%负载(125%LOAD)
-系统输出负载在额定的125%以上。
(l)备用电源频率异常(RESERVEFREQFAIL)-交流备用电源频率异常,超过额定范围。
(m)电池低电压(BATTERYLOW)
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-直流电压低于范围时,接近电池低电压关机时,此LED灯亮起。
(n)电池低电压逆变器关闭(BATTERYLOWSHUTDOWN)
-直流电压低于电池低压点,低于逆变器最低工作电压,逆变器强制关闭,此LED灯亮起。
(o)整流器电源异常(RECTIFIERACFAIL)
-整流器的交流输入电源异常,可能是交流输入电源超过所能承受的范围、频率超出范围或相序错误所引起,而导致整流器关闭,系统关机。
(p)输入相序错误(ROTATIONERROR)
-系统交流输入相序错误。
(q)整流器关闭(RECTIFIERSHUTDOWN)
-整流器输入电源异常,导致整流器关闭,当异常状况排除后,系统会自动激活。
(r)整流器直流电压过高(RECTIFIERHIGHDC)
-直流电压高于范围时,高于逆变器最高工作电压,逆变器强制关闭,此LED灯亮起。
(s)均充中(BOOSTCHARGE)
-当此灯亮起时,表示系统对电池均充中。
(t)紧急关机按键激活(EMERGENCYSTOP)
-紧急关机按键被按下,系统逆变器强制关闭。
(u)110%LOAD
-系统输出负载在额定的110%以上。
(v)150%LOAD
-系统输出负载在额定的150%以上。
3-2LCD功能及画面显示
图3-2-1显示重要资料画面
若三分钟后没有人操作,则会将背光关掉,并显示重要资料画面。
图3-2-2主目录
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特殊电源事业处
开启电源后,若系统没有问题,会进入主目录画面,主目录共有四个选项及时间显示,按上,下键,可移动黑色方块并选择该选项,说明如下:
A选项为数据显示:
显示系统目前所有的电气信息,并提供使用者简易的操作介面,只需按上、下键,即可
切换画面,所需信息,一览无遗。
(a)输入信息:
包含输入各相电压、电流、容量及频率。
图3-2-3输入线电压、相电压及输入频率
图3-2-4输入电流、输入每相容量及总容量
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(b)旁路信息:
包含旁路电压及频率。
(c)输出信息:
包含输出电压、电流、容量及频率。
图3-2-5旁路及输出信息
(d)直流链与机内温、湿度信息:
包含充电电压、充电电流、充电方式、电池电压及机内温、湿度。
图3-2-6充电信息及机内温湿度
B选项为历史记录:
共包含3个子选项,(a)故障记录(b)状态显示(c)取消故障记录;其中故障记录包
含可记录1008笔的故障码及发生时间。
系统状态显示,可协助专业维修人员判断系统故障原因,快速解决问题,以提供客户最好的服务。
故障码名词解释如下:
OTP:
过温度保护UV:
欠电压OV:
过电压
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