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UPS在小型中波发射台的应用

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  【摘要】本文分析了目前新疆范围内小型中波发射台站供配电的现状,结合台站实际情况运用UPS实现对技术设备的不间断供电来减少停播时间,对UPS的作用、分类、选择和维护做了论述。
  【关键词】小型中波发射台;UPS;使用;维护
  一、现状分析
  在新疆小型中波发射台占到所有中波发射台的三分之二以上,这些小型发射台的发射总功率一般小于20KW,基本分布在新疆的各个县城,由于特殊的地理位置和资金匮乏等因素,造成大部分的小型中波发射台只有一路外电。这一路外电一般都不是专线,该外电线路上拥有大量的其他用户,造成外电稳定性非常不好。由于外电的不稳定性造成频繁停电,突然的停电和来电对发射机等用电设备造成巨大的冲击。虽然大部分台站配备了发电机,但是在外电停电后到发电机启动前这段时间还是会造成大量的停播时间。这些因素造成的停播与广播电视总局不间断,高质量,既经济,又安全的安全播出总方针相距甚远。找到一个能够解决在停电期间保证设备正常运行的方案,是广大台站技术人员亟待解决的一个问题。
  二、我台供配电的现状
  自2010年起,我台每年平均停电时间为87小时,每年平均停电次数为27次。最近几年虽然停电时间和停电次数有所下降,但是每年依然会有50多小时的停电时间和近20次的停电次数,每年由于停电造成我台停播时间都在300分钟左右,严重影响了我台的安全播出。目前我台为一路外电加自备柴油发电机工作的模式,配电柜为分段式单母排接入方式。发电机功率为52KVA,可供全台所有负载使用。为了解决频繁停电的问题,我台为所有技术设备配备了一台20KVA的在線式UPS,从而解决了我台由于频繁停电造成的停播现象。我台的UPS的功率20KVA,仅供技术设备使用,目前我台技术设备负载总功率约为11KW,UPS负载量为55%左右,有一定的余量,为以后增加设备留出一定空间,不会造成资源浪费。
  三、UPS的作用
  UPS,是英语“Uninterruptible Power Supply”的缩写,即不间断电源,是将蓄电池与UPS主机相连接,通过UPS主机逆变器等模块电路将直流电转换成外电的系统设备。它可以使用电系统在外电源停电之后继续工作一段时间。
  UPS的主要作用:
  (1)为设备提供应急电源,防止因为外电突然断电而影响技术设备正常工作,提供稳定、不间断的电力供应。当外电正常时,UPS 将外电直接供应给负载使用,当外电中断时, UPS立即将电池的直流电,通过逆变器向负载继续供应交流电,使负载维持正常工作并保护负载不受损坏。
  (2)是改善电源质量,为用电设备提供高质量的电源保障。外电常常存在以下问题:电涌、高压尖脉冲、瞬态高压干扰、电压下陷、电线噪声、频率偏移、闪变、电压不平衡、谐波畸变、暂态停电、持续欠电压或过电压、系统接地故障和和泄漏电流形成的安全性故障、谐波电流与零地电压差问题。
  四、UPS的分类和选择
  通过了解 UPS的分类对于选择合适的UPS很重要,只有选到了适合自己的设备使用的UPS ,才能把UPS的作用充分发挥出来。 UPS的分类方式有很多种,我仅仅以按照工作原理的分类方式介绍一下。
  (一)UPS电源按照工作原理分类可分为后备式、在线式以及在线互动式三种。
  (1) 后备式UPS
  平时UPS处于对蓄电池充电状态,在停电时逆变器紧急切换到工作状态,将电池提供的直流电转变为交流电对外输出,输出波形一般为方波。后备式UPS电源的优点是:运行效率高、噪音低、价格比较便宜然而这种UPS存在一个切换时间问题,一般切换时间为2至10毫秒左右,虽然后备式UPS可提高效率和降低成本,这种UPS对电网污染严重,抗干扰能力较差,线路简单,价格便宜,但有时提供的电源保护并不全面,因此不适合用在关键性的供电不能中断的场所,主要适用于外电波动不大,对供电质量要求不是十分高的场合,比较适合家庭使用,或者使用在外部装置和计算机等设备。
  (2)在线式UPS
  在线工作式是UPS的一种功能的定义,而非电路结构的定义。在线工作方式确切的定义是:逆变器一直都在工作,随时在监视并参与对输出电压的控制调整。在线工作方式最根本的表征是:在市电故障(掉电、电压过高或过低等)和恢复正常的过程中,输出电压切换时间为零。具有在线工作方式的电路结构有多种形式,而且随着技术的进步。由于逆变器一直在工作,因此在线式UPS不存在切换时间的问题,这种UPS电源具有很强的软件管理能力,适合于对电源要求高的部门和地方。
  (3)在线互动式UPS
  所谓在线互动式UPS,是指在输入外电正常时,UPS的逆变器处于反向工作(即整流工作状态),给电池组充电。负载平时为市电直接供电,因此转换停电后,转换时间10ms电池逆变输出波形通常为阶梯波,在外电异常时逆变器立刻转为逆变工作状态,将电池组的直流电转换为交流电输出,因此在线互动式UPS也有转换时间。在线互动式UPS同在线式UPS相比拥有更高的滤波功能,适用于对电压要求较高的设备。
  (二)UPS的带载能力是选择UPS时首先要考虑的问题,即需要一个多大容量的UPS。这是用户选择何种UPS的一项最主要的参数。被选中的UPS在各种情况下带负载的能力又如何,都是需要认真考虑的,UPS的输出容量不仅与负载大小有关,还与负载的性质有关。功率因数为0.8的UPS带线性负载时,负载只能得到一半的有功功率。按感性负载选取UPS的容量是一种误解,是导致UPS损坏的根本原因。UPS的输出指示只能表达负载得到的能量百分比,只是逆变器输出的一部分,其他内耗部分未被测量,是导致误解的根本原因。UPS的选择在这种情况下应是2倍,为了确保供电的可靠性和稳定性,建议采用2+1冗余连接方式 。
  (1)根据负载大小选择系统容量   UPS选择时须注意,不能认为UPS的容量越大就越好。若UPS长期处于轻载运行状态下,虽然可以降低逆变器的损坏概率,却增加了UPS蓄电池失效的可能性。因为蓄电池的放电电流过小时放电时间就会增长,容易造成蓄电池深度放电,使蓄电池遭永久性不可逆性损坏。UPS选择时也不能认为容量刚刚好就行,若UPS长期处于重载运行,其输出电压波形将发生变化,增加了输出电压幅度的不稳定性。这样既不能为负载提供优质可靠的电源,还极易造成UPS逆变器元件损坏,根据使用经验和厂家要求,UPS单机按带载量50%-80%来配置为宜。
  (2)根据负载性质选择系统容量
  负载性质一般分为线性负载和非线性负载。不同性质的负载有不同的功率因数和峰值因数,所以选择UPS时,必须考虑负载的性质,选择适合负载的UPS。感性负载和容性负载的带载率也是不一样的。
  五、UPS的使用和维护
  UPS的使用及维护主要应遵循以下原则和方法:
  (1)选购时要留有充足的功率余量,不要让 UPS 长期满负荷工作。UPS带载量不能高于额定功率乘于功率因数。例如:UPS功率因数为0.75,那么1KVA的 UPS负载量不能超过750W。
  (2)正确连接 UPS 输入的交流极性。单项UPS尽量避免零火线接反,三项UPS保证相序正确。
  (3)不要频繁开、关电源,开、关UPS的间断时间应大于1分钟。
  (4)在 UPS 的输出端不宜带可控硅负载、可控硅桥式整流或半波整流式负载。不宜带感性负载,容易造成UPS损坏。例如:空调、电风扇、电磁炉、洗衣机、电动机、打印机等。
  (5)如果使用者所在地区长期不停电,保证UPS 2 至 3个月人为放电一次。
  (6)长期不用的 UPS(停机 10 天以上)在重新启用时应浮充10至12小时使用。UPS如果长期不使用,必须把电池组与主机的插头断开,否则UPS长时间自耗电,容易把电池放空而彻底损坏电池。
  (7)蓄电池不能深度放电,深度放电容易造成蓄电池损坏。(UPS 深度放电的次数只有 200 至 250 次左右)。
  (8)新购买的 UPS 要将蓄电池并联起来均横充电 12 至 24 小時,才能使用。
  (9)若要使用交流稳压器,应接在 UPS 的前级。
  (10) UPS 不宜由柴油发电机供电,因为其频率经常突变不稳。
  (11) UPS应在空载状态下开机,带载开机容易瞬间过载,损坏UPS。UPS在使用过程中尽量减少开关机次数。
  六、结语
  UPS在我台已使用3年多,目前使用状态良好,可保持我台技术用电持续20分钟左右,在外电停电后开启发电机前的这段时间为技术设备提供用电保障,减少了突然停电造成的非法关机对设备的损害。在使用UPS后的这3年时间里,我台由于外电停电造成的停播时间为0秒。大大提高了我台的技术用电安全,为我台的安全播出提供了可靠保障。UPS的日常维护非常重要,可以起到提前发现故障,保障设备正常运行,延长设备使用寿命等,因此要注意对设备的日常维护,才能使设备更好的工作。
  参考文献:
  [1]周志敏纪爱华.快速掌握UPS工程应用及故障处理[M].化学工业出版社.2013.
  [2]张颖超杨贵恒常思浩徐国家.UPS原理与维修[M].化学工业出版社.2011
  [3]王其英. 机房与UPS选型技术手册[M]. 中国电力出版社.2008
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