引言   

隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，各行業(yè)科技水平不斷提高,，用電設備對于供電電網(wǎng)的質(zhì)量要求也越來越高,，生產(chǎn)力水平的提供越來越得到企業(yè)的重視。由于市電電網(wǎng)中接有各種各樣的負載,，對電網(wǎng)造成了干擾和污染,，惡化了供電質(zhì)量，同時,，由于市電的不穩(wěn)定,，供電電壓不穩(wěn)定，欠壓,、高壓,、瞬斷等情況時有發(fā)生，影響了負載設備的正常運行,，給用戶造成了很大的損失,。
    第一章  用戶需求
    1.1 項目概況
   
西陵輸變電設備有限公司的精密數(shù)控機床因市電供電質(zhì)量問題，常導致幾萬,、甚至幾十萬的部件損壞,。UPS供電系統(tǒng)的建設目的，是通過UPS供電系統(tǒng)給精密設備供電,，為用電設備提供高質(zhì)量的,、不間斷電源，來保證用電設備正常工作,。UPS不間斷電源系統(tǒng)可以解決電源斷電,、電壓尖峰、電壓浪涌,、頻率漂移,、諧波干擾、過欠壓,、電壓波動及噪聲電壓等由市電電源質(zhì)量差對前端設備造成的危害,。
    1.2 用戶需求分析
    1.2.1客戶遇到的問題
    生產(chǎn)機床設備會因電力問題造成損失的原因主要有三種情況：
    1,、市電電壓欠壓,，造成造成設備前端配電裝置保護跳閘，生產(chǎn)設備不能連續(xù)工作,。
    2,、跳閘，導致負載突然中斷,，導致?lián)p失產(chǎn)生,。因此,，必須解決電力欠壓和電力中斷的情況，才能避免這種無謂的損失,。
    3,、電力諧波干擾會導致數(shù)控機床設備加工精度下降，良品率降低,，因此,，新增UPS電源系統(tǒng)設備后，不能帶來嚴重的諧波干擾,。
    1.2.2客戶問題分析
    1）生產(chǎn)輸變電設備的核心設備是數(shù)控機床設備,，此設備的主刀頭會應電力突然中斷而損壞，一次的損失約為5萬元,。
    2）導致客戶設備工作突然中斷的原因是電力質(zhì)量問題---電壓不穩(wěn),，即欠壓，欠壓造成電流突然增大,，空開負荷增大,，進而導致空開跳閘（客戶空開容量已經(jīng)足夠大）。
    -------這要求解決方案要為客戶的設備提供穩(wěn)定可靠的不間斷動力,。
    3）客戶設備為機床,，內(nèi)部有多個大功率電動機，特別是主軸刀頭驅(qū)動馬達,，功率可達30KVA,啟動瞬間的沖擊電流是是啟動后的3-5倍,，負載沖性很大。
    -------這要求解決方案所采用的設備必須具有強的抗沖性負載擊能力,，同時過載能力也要強,。
    4）客戶機床設備是用來加工輸變電設備的，因此加工精度要求非常高,，不能因為諧波的干擾而造成加工精度下降,。
    ---------解決方案設備所產(chǎn)生的諧波要小，不能影響其他設備,。
    1.2.3 解決方案指導思路
    針對以上分析,，我們?yōu)榭蛻籼岢鲭娏|(zhì)量解決方案必須能夠滿足以上四點要求：
    1、能夠帶來顯著的效益提升,；
    2,、能夠有效的解決電力供電欠壓、斷電等情況,；
    3,、適合帶機床類沖擊性負載，能夠穩(wěn)定可靠工作,；
    4,、解決方案不能帶來諸如諧波干擾等其他常見電力問題,，影響其他設備正的加工精度。
    第二章 臺達UPS電源供電方案
    1. 供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖:

    
    2. UPS電源供電解決方案
    本方案主導思想是本著節(jié)省,、可靠,、簡潔高效的原則來制定。盡量結(jié)合現(xiàn)場特點,，為客戶度身定制成本最低,、性能最優(yōu)的UPS供電解決方案。
   
    我們建議規(guī)劃為UPS集中供電的解決方案,，采用1臺UPS的輸入交流可以選擇采用輸入配電柜供給UPS市電輸入,，再經(jīng)過UPS電源的單機系統(tǒng)給輸出配電柜供電，重要關鍵負載（穩(wěn)壓器,、數(shù)控機床設備）全部由UPS輸出配電柜配電供電,，次要負載（廠區(qū)照明設備、空調(diào)設備,、消防設備等）全部由輸入配電柜配電供電,。
    2.1 數(shù)控機床負載特性測量

    針對工廠生產(chǎn)設備----數(shù)控機床設備特殊的負載特性，我們曾經(jīng)對廣州豐田發(fā)動機生產(chǎn)廠的數(shù)控機床設備進行波形采集,，并測試了1小時的電流跟蹤,。如下圖：

   
   
    從上圖我們可以看到，負載電流諧波很大,，測量諧波量會達到26%,，這些諧波會串擾到其他設備的電力輸入系統(tǒng)，除了會導致?lián)p耗加大,、電容壽命縮短,、繼電器和開關誤動作外，更重要的是會導致其他生產(chǎn)設備—數(shù)控機床生產(chǎn)精度變差,，生產(chǎn)出殘,、次品。
   

   
    上圖粉紅色為一段時間的負載電流變化曲線,，我們可以看到負載電流會從100A左右,，突變到最大170A,負載電流變化率非常大，達到了70%,，這對UPS逆變器耐受沖擊性能,、和負載突變時的電壓變化量要求都非常高。
    2.2 UPS電源容量的核算

    根據(jù)用戶實際整個負載最大（夏季高溫期）時為430KVA,，空調(diào)設備,、照明設備等非關鍵性負載為215KVA，關鍵負載（穩(wěn)壓器及數(shù)控機床生產(chǎn)設備）為215KVA作為選擇UPS容量的參考依據(jù),。
    2.3  UPS容量的核定
    實際數(shù)控機床設備功耗 : P機床關鍵負載=215KVA
    1） 為保證UPS電源正常工作,，為保證UPS長期穩(wěn)定地運行,負載容量一般為UPS容量的70%-80%。
    2） 作為UPS電源的負載----數(shù)控機床的核心組件為電機,，為感性負載,；盡管每個數(shù)控機床內(nèi)部均有變頻器可以使電機得到平緩啟動，其啟動沖擊電流為額定電流的1-3倍,；（如果沒有變頻器的情況下電機的起動電流為額定電流的5-7倍）,，考慮到數(shù)控機床設備的安全可靠運行，數(shù)控機床啟動時沖擊電流過大而導致UPS電源轉(zhuǎn)旁路,，故UPS容量應適當放大正常使用的容量（放大1.3倍啟動安全系數(shù)）,。
    UPS電源設計容量   =372.67KVA
    A/基于上面的分析，結(jié)合我們測量的負載設備的電流波形及曲線,，我們?yōu)榭蛻暨x用的UPS容量為400KVA ,。
    蓄電池容量及時間的選定
    B/電池延時時間，我們選擇根據(jù)客戶實際情況,，選擇為10分鐘,。此時間足夠客戶的數(shù)控機床設備完成一個生產(chǎn)周期，并且保護并安全關閉設備,。
    因為UPS實際工作時,，負載一般不變，是個固定值,，所以電池放電的功率也相對固定,，可視為恒功率放電，因此電池容量計算按恒功率法計算,，計算步驟如下：
    P（W）  電池提供總功率           P（VA）  UPS標稱容量（VA）
    Pf    UPS功率因數(shù)              η      逆變轉(zhuǎn)換效率
    Pnc  每節(jié)需要提供的功率           n      機器配置的電池數(shù)量
    P（W）={P（VA）*Pf}/η           Pn    每節(jié)電池所提供的功率
    臺達NT系列400KVA
UPS,，輸出功率因數(shù)Pf=0.8，額定容量為400KVA,，逆變效率0.95,，額定電池電壓為348V,所以需要12V電池29節(jié)。所以每個電池單體需要提供的功率為：
    Pn= = =1040.53W
   
根據(jù)中達電通DCF126-12/150電池的恒功率曲線表,，可查得,，中達電通DCF126-12/150AH電池放電至每單體1.70時10分鐘恒功率放電功率為513W，1040.53W/513W=2.02組,取整數(shù)2組,滿足系統(tǒng)要求,，所以該電源系統(tǒng)應配置12V/150AH電池58節(jié),。
    2.4 UPS電源方案優(yōu)點說明
    1）通過UPS系統(tǒng)供電有如下優(yōu)點：
    2.4.1 UPS設備輸出電壓穩(wěn)定度高，輸出電壓諧波小,。
   
臺達UPS,，輸出電壓穩(wěn)定度為±1%（線性負載），非線性負載為±3%,，輸出電壓諧波≤3%,，能夠有效解決欠壓,、斷電等電力質(zhì)量問題。為數(shù)控機床設備提供可靠穩(wěn)定的電力供應,。
    2.4.2 負載適應性強,，可帶沖擊性較強的負載；
    臺達UPS采用全橋逆變架構(gòu),，內(nèi)置輸出隔離變壓器,，抗沖擊能力強，逆變器過載能強,，可達125% 10分鐘,，150%  60秒。
    2.4.3 輸出電流諧波小,，不會影響干擾其他設備正常工作,；
   
我們建議客戶選用的是采用12脈沖整流器的UPS,其輸入電流諧波可控制在10%之內(nèi)，符合國家一類標準,，比一般此架構(gòu)UPS的30%的電流諧波,，大大降低。因此,，使用,，此裝置不會影響到其他設備的正常工作。
    2）UPS電源系統(tǒng)集中給負載供電的優(yōu)勢：
    【1】 實現(xiàn)關鍵負載和非關鍵負載的完全隔離,，提高了對關鍵負載數(shù)控機床設備的供電可靠性,。
    【2】 通過UPS電源供電可以保護關鍵負載設備的不間斷連續(xù)工作，一勞永逸的解決了生產(chǎn)線供電的問題,。能大大提高產(chǎn)線的生產(chǎn)率,。
    【3】 由于UPS設備安裝在低壓配電室，可以避免產(chǎn)線的油污對UPS造成的影響,，可大大提高UPS供電的可靠性的延長UPS壽命,。
    【4】 由于單臺生產(chǎn)設備的沖擊性和負載波動性都很大，必須配置容量余量較大的UPS,，但在整個產(chǎn)線來看,，由于負載不是同時達到最大值和同時啟動，因此它們的波動和沖擊等可以相互補充,，這樣,，整個系統(tǒng)的UPS配置較單臺配置UPS來的小很多，即整體UPS的配置容量會小很多,，大大降低了UPS配置成本,。
    【5】 通過UPS電源供電可以回避因交流突然停電造成的機床刀具損壞，通過UPS電源后備蓄電池，完全可以規(guī)劃各個正在工作的數(shù)控機床完成一個工作周期并正常關機,，免受損失,。
    第三章 UPS電源配置清單及施工事項
    1. NT400KVA 延時10分鐘配置清單

    2.備件備品清單
    臺達NT400KVA系統(tǒng)備品備件：
  

    3.UPS電源安裝及注意事項
     UPS及電池將置放地點及運送路徑之（走道、門口,、升降梯）承受力及空間大小足夠,，讓設備順利通過,。
     UPS前方保留1000mm空間,，后方保留500mm空間，上方保留500mm空間,，利于人員維修與通風,。
     機房內(nèi)之空調(diào)能保持溫度于25℃左右，相對濕度0~95%（無凝露）,。
     UPS輸入電源須為三相五線制,，三相電源的相序必須正確（A、B,、C）,。
     UPS設備的接地電纜線不得低于35 mm2，零地電壓（N-G）小于1V,。
     UPS之置放地點樓板承重要求（滿足1300kg/m2要求）：
   

    4.蓄電池組安裝及注意事項
     電池柜,、電池配電柜前方保留1000mm，利于人員維修及通風散熱之用,。
     蓄電池離開熱源和易產(chǎn)生火花的地方,，安全距離大于500mm。
     蓄電池室有經(jīng)常照明和事故照明,，其照明器具布置在走道上方,。
     最好將蓄電池布置在單獨的蓄電池室內(nèi)，周圍有足夠空間以便通風和維護,。
     抗震設防烈度為7度及以上地區(qū)采用地腳螺栓或加強槽鋼進行加固,。
     蓄電池室地面有足夠的承載能力，置放地點樓板承重要求表：
   

    5.工程界面
    若UPS設備,、蓄電池為交鑰匙工程,，則工程材料、工程服務界面如下：
   

    2. 對UPS到蓄電池的連接工程提供現(xiàn)場督導服務,。
    圖示如下：
    （1）：需方,；（2）：UPS電源和蓄電池供方
    工程材料界面：

    工程服務界面：