電視機房UPS電源的設計與維護

電視機房UPS電源的設計與維護

　　摘要:UPS電源在電視機房有著廣泛的應用,本文主要介紹UPS電源的設計和維護。
　　關鍵詞:電視機房;UPS;設計;維護
　　
　　隨著科技的進步,電視事業的快速發展,對電視供電系統的安全性、可靠性提出了更高的要求。而市電網中普遍存在著意外斷電、過壓、欠壓、浪涌、頻率的波動等,這些都會對電視臺節目制作、播出、傳輸產生嚴重的影響。因此在電視機房配備UPS即不間斷電源顯得極為重要。
　　一、UPS電源系統的設計
　　1、 UPS電源的分類
　　UPS(Uninterruptible Power System)是一種含有儲能裝置,它主要由整流器、逆變器和蓄電池等組成,按其工作方式一般可分為三類:后備式、在線式和在線互動式。UPS電源具有良好的穩壓功能,當市電電網瞬間斷電或停電時,UPS電源能自動將蓄電池儲存的直流電逆變為交流電繼續向負載供電。
　　后備式UPS電源在市電正常供電時,市電通過交流旁路通道直接向負載供電,此時主機上的逆變器不工作,只是在市電停電時,才由蓄電池供電,經逆變器驅動負載。它的特點是結構簡單,成本較低,轉換時間較長。
　　在線式UPS電源在市電正常時,它首先將交流變成直流電,然后進行脈寬調制、濾波,再將直流電重新變成交流電源向負載供電,并同時給蓄電池充電;一旦市電中斷,立即改為蓄電池逆變器對負載供電,保證負載連續不斷地穩定工作,因此,在線式UPS電源輸出的是與市電網完全隔離的純凈的正弦波電源,大大改善了供電的質量,保護了負載安全、有效的工作。
　　在線互動式UPS電源是一種介于后備式和在線式之間工作方式的UPS電源。當市電在規定電壓范圍內時,不作調節直接輸出到用電設備,如同一臺后備式UPS;當市電高于或低于正常范圍時,啟動升壓或降壓功能,并且不使用蓄電池供電,直到市電過低、過高而不可調或市電停電時,才使用蓄電池供電。
　　2、UPS電源容量(功率)的選擇
　　各種品牌的UPS電源一般都是以視在功率為其額定容量,單位是VA(伏安)。而電視機房設備的總功率一般是以有功功率標注,其單位是W(瓦)。因此,在計算時要把UPS電源標注容量換成有功功率(有功功率=視在功率×功率因數)。UPS電源輸出功率因數一般為0.8。UPS電源容量要根據設備負載情況確定,合理的UPS電源負載應當是其額定功率的25%～80%。有時,為給將來擴容留有余地,選用容量大一點的UPS電源,但當前負載是不應小于額定有功功率的25%,如果負載太小,電池不能充分放電,對電池的維護不利。
　　3、UPS電源蓄電池容量的配置
　　蓄電池容量選擇要根據蓄電池實際放電電流和所要求的備用時間來決定。選擇蓄電池的容量,先計算出要求放電電流的電流值,然后根據蓄電池生產廠家提供的放電特性曲線和用戶要求的備用時間進行選擇。
　　蓄電池最大放電電流值按下式計算:
　　Imax=P×cosα/(η×N×E)。
　　式中,Imax——蓄電池最大放電電流值;
　　P——UPS額定輸出功率;
　　cosα——UPS負載功率因數;
　　η——UPS逆變器效率;
　　N——蓄電池組的12V單體蓄電池個數;
　　E——放電時單體蓄電池的臨界放電電壓(12V蓄電池的臨界放電電壓取10V)。
　　放電電流計算。由于在放電過程中,蓄電池的放電電流是變化的,蓄電池剛放電時的電流值明顯小于Imax,根據蓄電池的放電狀態,一般取0.75作為校正因數。蓄電池實際所需的放電電流I=0.75Imax。
　　蓄電池容量計算。計算出蓄電池實際所需的放電電流值后,再根據所要求的備用時間按照蓄電池生產廠家所提供的蓄電池放電特性曲線找出要求蓄電池提供放電速率,按下式計算出要求配置的蓄電池容量:C(AH)=蓄電池實際所需放電電流(A)/蓄電池放電速率(I/H)。計算出蓄電池的容量后,再根據電源的直流電壓確定蓄電池的型號和連接方式,最后確定電池的個數和電池柜的尺寸及數量。

　　4、配線選擇
　　合理選擇配線是很重要的,線徑太細,電流太大,容易發熱而引起火災;線徑太粗,則造成浪費。根據金屬導線的電氣特性,一般多股銅芯線容量為6A/mm2,鋁線容量為4A/mm2。
　　5、選擇品牌
　　在購買UPS電源時,應主要考慮下列因素:輸入電壓范圍、輸出電壓范圍、輸出頻率范圍、旁路逆變零切換以及抗突波、干擾、諧波失真的能力,另外,售后服務也很重要。大量實踐證明,如果UPS電源輸出端的零線對地線的“干擾”電位過高,會導致計算網絡的數據通訊的誤碼率增高,如果使用高頻機型,由于高頻輻射,它會對計算機網絡造成影響,因此選型時應考慮這些問題。
　　二、UPS電源維護
　　為提高電視系統的可靠性,除科學設計和安裝UPS電源外,還要做到正確的使用及良好的維護。
　　1、浮充電壓的設置對電池的壽命具有相當的影響。人為提高浮充電壓對蓄電池有害無益。實驗證明,蓄電池的浮充電壓設置偏高或偏低均會使其壽命顯著降低。浮充電壓過高,會引起電池正極腐蝕,電解液中的水被大量分解為氫和氧溢出,造成容量下降甚至損壞;浮充電壓過低,會使電池充電不足和電極硫酸鹽化。浮充電壓應嚴格按廠家說明書來設定。定期在線測量各電池端電壓,當各單體電池壓差過大時,要進行均充。
　　2、如果長時間不停電,應每間隔3個月左右關閉市電,讓UPS電池對負載放電一次,以保證電池的活性。電池如果長期沒有放電,不僅會因硫化而降低容量,還會造成UPS省池瞬間不能輸出足夠大的電流使負載掉電。一般人為放電只需放出電池組額定容量的30%-50%即可。在放電過程中應避免過大或極小電流放電,放電電壓不得低干蓄電池的終止電壓,避免電池深度放電。
　　3、UPS電源應安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方,最好環境溫度保持在20℃～25℃之間。溫度過低,蓄電池實際可釋放的容量將大大減少;溫度過高,蓄電池的使用壽命將大大縮短。
　　三、結束語
　　總之,伴隨著電視事業的不斷發展,UPS電源的使用范圍將越來越大,數量越來越多,UPS電源在各個系統的重要性也是顯而易見的,所以對UPS電源的維護不論是從管理的角度出發還是維護方式的選擇都是十分必要的。只要對UPS電源進行科學的設計、正確的使用、認真的維護,才能使其在廣播電視領域發揮其應有的作用。
　　
　　參考文獻
　　[1]大型UPS系統應用技術要點 《電力自動化設備》2005年04期
　　[2]電力電子設備設計和應用手冊(第三版)王兆安 張明勛

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