引言：
随着企业生产现代化水平不断提高，订单式生产的时间性要求越来越高，企业间的竞争日益加剧，订单交货的准时性、产品质量的良品率、生产成本的不断降低等等对企业的竞争力要求越来越高。于此同时，国际、国内能源的紧缺，供电环境及供电质量却日益恶劣，而用电设备对于供电电网的质量要求也越来越高。这就使很多企业日益将UPS应用到生产在线，以提高生产力来应对日趋激烈的竞争。下面以某大型现代化生产企业生产线UPS电力解决方案为例，介绍DELTA NT UPS在大型生产供电的动力解决方案。
本次UPS供电系统建设主要是为中山纬创资通工厂产线生产设备供电，因产线几秒钟的断电也会让用户蒙受很大的损失，因此客户希望采用UPS来为产线保驾护航，提高产线供电系统的可靠性。
一、 用户需求分析
通过与企业自动插件生产线部门沟通，得知客户生产线的设备主要为SMT机，产线主要为某国际公司生产游戏机。产线单条容量最大为25KVA,共有22条生产线，总容量即为：25KVA*22=550KVA。根据客户初期的规划，打算为每台生产线配置一台UPS 50KVA的ups，即分布式供电方案。主要考虑的因素是，风险相对较小，即使UPS损坏，也仅仅影响一条产线的生产。另外，客户以前也是这样配置的，已经形成了固有模式。我们总结客户的需求特点为以下两条：
1）要为多条产线提高供电保障，并且希望供电可靠度有一定保证，降低风险；
2）预算有限，花最少的钱，办最大的事。
二、 UPS电源供电方案
基于以上客户需求分析，我们为客户定制了如下解决方案。此方案的出发点，主要是从降低整体成本、提高供电可靠性方面着手。
2.1UPS容量的确定及选型
1）根据以往经验，在正常生产中产线设备的实际功率约为标称值的60%左右。即以上负载实际使用时负载量约为550*60%≈330KW。我们以此负载量来配置UPS，做到为客户配置合适、够用的UPS，尽量避免UPS容量配置过大，造成浪费和成本的提升。
2）UPS的容量选择主要是由负载的大小,负载的特性以及预留容量的大小来确定的.通常的计算公式是:UPS容量=
首先,UPS的容量必须大于所带负载的总容量;
其次,不同特性的负载对UPS的容量要求也不同.如负载接近电阻特性,输入功率因子大于UPS的输出功率因子(一般为0.7-0.8),则按 UPS的输出功率因子来计算;如负载的输入功率因子小于UPS的输出功率因子,则按负载的输入功率因子来计算.
第三,为保证UPS长期稳定地运行,负载容量一般不超过UPS容量的80%, 并且新装UPS一般还要留出一定的负载扩容余量.
3）根据上面的分析及计算公式，我们建议配置的UPS总容量应为：330KW÷0.8÷0.8≈520KVA ；
（说明：第一个0.8为UPS输出功率因子，第二0.8为UPS预留容量和超载、负载量变化时考虑的最佳带载量。）
故，UPS的总容量应该为考虑为600KVA。
因此，建议使用DELTA NT UPS并联冗余系统，其容量范围为20-3200KVA，其是专门设计用在大型工矿企业。采用全桥逆变架构和内置输出隔离变压器，负载适应性最强，超载能力突出，设备技术成熟，性能稳定可靠，运行效率高。最适合为企业的大型生产线稳定运行提供可靠保障。
2.2供电解决方案的分析及选择
2.2.1 方案一 分散的供电方案
每条生产线由一台NT 50KVA UPS来供电（留有余量）。此供电方案优点是：每条生产线各由一台UPS承担，即使一台UPS故障，也不会导致所有的负载得不到保护。缺点是：
1）22台50KVA UPS的总成本高于方案二，整体拥有成本最高。
2）每台UPS都留有余量但并不一定每条生产线以后都会加设备，而且，这些余量，只有这条产线才能利用，其它产线无法利用，这样就造成一定程度的UPS余量资源浪费。
3）设备众多，管理、维护工作繁杂，造成后期使用、管理成本增大。
4）所有产线都由单台UPS供电，系统供电可靠性低。
2.2.2 方案二 2+1机并联冗余共享电池组的集中供电方案
这是一种优化的供电方案，既大大提高了系统供电的可靠性，而且也可以充分的利用现有的资源，最大化的节约成本。这种方案是由3台NT 320KVA UPS组成并联供电系统，电池组采用共享的方式。见下图。此供电方案的好处是：
1）供电可靠性大大提高。3台UPS并联工作，共同承担负载，给系统供电。即使一台UPS损坏，负载还可正常工作，继续受到另外两台UPS的保护。
2）3台UPS共享电池组，可大大降低用户成本，且电池也不会因为UPS损坏而不能利用，大大提高了电池的利用率。
3）比分散式供电方案（采用22台UPS来供电）的成本要低很多。
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（三台UPS并联共享电池组原理图）
三、 UPS分布式供电方案与集中供电方案的比较分析
3.1 可靠性
为了确保重要负载不会因为UPS、电池、内部模块系统等的故障造成断电等问题，在现有技术条件下，采用“N+1”型UPS冗余并机供电系统是消除这些故障较容易实现和较可靠供电方案。它是在确保各台UPS单机的逆变器输出电源处于同幅度、同频率和同相位的条件下(出现在各种UPS单机之间的“环流”等于零)，将“N+1”台具有相同输出功率的UPS单机的输出端置于并联输出状态来运行的供电系统。（见三台UPS并联共享电池组原理图）。
这种并机方案大大优于UPS的单机运行方式。采用冗余并机供电系统的可靠性体现在以下方面：
1）确保在有一台UPS出故障时，仍然能够为所有负载提供不间断的高可靠的电源。
2）冗余并机系统带来了负载用电的可靠性的显着提升，并使该类负载的供电可靠性达到 99.999%甚至更高。
3）在随着客户业务的增长，对负载设备进行扩容时，只需对现有的并机系统进行扩容即可，而无需新建一套新的UPS供电系统，从而为客户节省相应的成本，并依然保持该供电系统的高可靠性。
1）确保在有一台UPS出故障时，仍然能够为所有负载提供不间断的高可靠的电源。
2）冗余并机系统带来了负载用电的可靠性的显着提升，并使该类负载的供电可靠性达到 99.999%甚至更高。
3）在随着客户业务的增长，对负载设备进行扩容时，只需对现有的并机系统进行扩容即可，而无需新建一套新的UPS供电系统，从而为客户节省相应的成本，并依然保持该供电系统的高可靠性。
3.2 优劣分析比较表
就本次的UPS需求来看,集中供电还有如下优点（见表格），22条生产线， 若每条产线采用一台UPS供电，则需要22台50KVA UPS。若采用DELTA UPS集中供电方案，需要3台320KVA UPS供电。
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序号 |
项目 |
22台50KVAUPS供电方案 |
3台320KVAUPS共享电池组供电方案 |
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1 |
可靠性 |
单机供电，可靠性低 |
并联冗余供电，可靠性是单机供电的2倍以上 |
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2 |
维护管理 |
管理者面对22台UPS，维护量大，管理成本高 |
只有3台UPS, 维护、管理成本低，可更专注于产线生产 |
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3 |
容量利用率 |
总容量为22*60KVA,实际总容量高。因冗余容量分散到了每条产在线，导致利用率低，每台UPS的剩余容量只能被一条产线利用，其它产线无法利用。且每条产线容量固定，当此产线扩容时，容量又可能不足。 |
实际总容量为3*320KVA，小于22*60KVA,容量利用率高。冗余的容量可被所有产线利用。功率需求小的产线，可把剩余容量让给功率需求大的产线利用。并且还可把剩余容量集中起来，提供系统冗余。，供电可靠性提高。 |
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4 |
扩容方便性 |
分散供电，扩容受限制，且扩容的容量，只能被一条产线利用 |
并机共享电池，扩容时无需增加电池，集中供电，扩容方便 |
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5 |
电池颗数 |
22台UPS，至少需要22*30颗电池，（假设每台UPS 30颗电池），电池数量越多，电池故障机率越高。 |
3台UPS共享电池，电池数量在保证延时的集成上，可尽量的降低，最低只需60颗电池，电池维护成本、购置成本、损坏机率等都会大大降低 |
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6 |
发热量 |
假设一台UPS的效率为92%，则22台UPS的发热量为60*（1-92%）*22=105。总发热量大，电费高，增加空调投资及费用。 |
同样，3台UPS的发热量为：320*（1-92%）*3=76.8,远低于105。节省电费，介绍空调费用。 |
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7 |
占地面积 |
每台UPS除了自身的尺寸外，还需要预留安装空间，假设，预留的安装空间为左右各300mm，前后各500mm，则每台UPS安装预留的空间为600mm*1000mm=0.6平方米，22台ups，则需要22*0.6，电池也以一台UPS计算，则不算UPS及电池自身空间，光预留安装空间就需44*0.6=28.4平方米，对其它设备来讲，这些空间全部浪费，不能利用。 |
显然，采用3台UPS，无需预留大量的安装空间，占地面积大大减小，空间利用率大大提高。节省宝贵的厂房用地。 |
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8 |
电池组利用率 |
每台UPS单独使用电池，若此UPS损坏，即使电池正常，电池组也不能利用。 |
电池组采用共享的方式，UPS损坏，电池组还能被其它UPS利用，电池组利用率大大提高，整体延时时间得到根本保证。 |
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9 |
整体拥有成本 |
22*（50KVA UPS单价+电池单价*30）---高 |
3*（320KVA UPS单价+电池单价*30）---低 |
备注：电池以每台UPS配置30颗电池计算。
小结：通过以上分析，不难看出，集中供电解决方案更符合客户需求，即为客户解决了可靠性问题，有使客户整体拥有成本降低，因此，我们推荐集中供电方案给客户。
3.3 多机并联共享电池组供电模式
多机并联共享电池组方案有多种供电模式，具有非常高的供电可靠性，为客户提高生产力提供了强有力的保证。
1）正常供电模式
当UPS处于并联模式时(容量、电压及频率必须相同)，输出负载由并联中的UPS平均分配。UPS并联中有UPS发生故障，若负载容量小于其它并联中UPS的总容量，则此故障之UPS输出会关闭，且负载由其它并联中的UPS 平均分配。若负载容量大于其它并联中UPS的总容量，则所有UPS的逆变器关闭，负载转由备用电源供电。
2）电池供电模式
UPS处于并联模式时，当交流市电无法正常供应电力时，例如：电压不稳定、突波、跳电或电力中断等电力异常现象，UPS会自动由正常供电模式转态至电池供电模式，在转态期间其输出电压无变化。
（3）备用电源供电模式
当逆变器遇到异常情况，如(1)温度过高 (2)超载时间过长 (3)输出短路 (4)输出电压异常 (5)电池放电终止时，逆变器会自动保护锁机，如此时备用电源供应正常，则所有UPS会自动转由备用电源供电，使负载供电不会中断。当逆变器异常状况排除后，UPS会自动由备用电源供电模式转态回正常供电模式。
（4）维护旁路模式
UPS需保养或维修时，此时在确定备用电源供电正常下，可用人工方式将其供电模式转态至维护旁路供电模式，在此供电状态下，可将UPS内部电源完全切除，除了端子座及”维护旁路”开关有高压以外，UPS内部没有高压，可进行UPS维护的动作。
四、 总结
集中供电方案，即降低了整体拥有成本，又解决了分布式供电设备多，不容易管理和维护的缺点，同时可靠度也大大提高，解决了客户担心的集中供电的风险大的缺点。
DELTA UPS致力于为客户提供高可靠的动力保障解决方案，以期为客户解决因电力情况而带来的损失，从而达到为客户提升竞争力的目的。从本案例我们看到，DELTA 为客户打造的大容量并联UPS共享电池方案，非常适合在大型工厂应用，特别是为具有多条产线的工厂、车间提供动力保障。■
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来源：中达电通
来源：中达电通
本文链接：中山纬创资通生产线供电方案
http:www.cps800.com/news/2009-7/20097271447.html
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文章标签： 电源在线/中达电通/中山纬创/UPS供
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