松下蓄电池特点:
1、长寿命、高容量、优越的过放电后的***性；
2、气密性好、安全性高、可快速充电；
3、防漏液的结构、具有免维护的特性；
4、具有抗过充电、抗过放电、耐振动、耐冲击的特点，
5、可任意位置放置，便于保护和使用；
6、能量密度的提高，实现了电池的小型化，轻量化；
松下电池能满足客户需要，被广泛应用于各个领域
松下蓄电池产品规格部分参数如下:
型号 电压 容量 外形尺寸（mm） 总重约(KG) 端子型号
20小时率 长(L） 宽（W） 高(H) 总高(TH)
LC-R127R2 12 7.2 151 64.5 94 100 2.47 187,250M
LC-RA127R2 12 7.2 151 64.5 94 100 2.36 187,250M
LC-RD1217 12 17 181 76 167 167 6.5 L,BOLT
LC-P1224ST 12 24 165 125 175 179.5/175 9.0 L,BOLT
LC-P1238ST 12 38 197 165 175 180/175 13.0 L,BOLT
LC-P1265ST 12 65 350 166 175 175 19.0 L
LC-P12100ST 12 100 407 173 210 236 29.0 L
LC-P12120ST 12 120 409 174 210 236
近几年来,广电行业基础设施以及环境建设都取得了很大的成绩,但是从***的角度来讲,还是有很多可以优化和改善的地方。广电行业新的技术模式和业务模式对一切业务和应用的基础——电源系统建设提出了更多要求和新的挑战。
IDC或MDC以及民航空管部门等重要负载对供电系统的要求需要达到“6个9”,即99.9999%,这些重要用户一年内所能承受的停电时间不能大于31.8s(见表1),即每天的停电不得多于0.09s,否则将给这些重要负载带来不可估量的损失,而广播系统的要求更高。为此,需要分析供电系统不同方案的优缺点,采用适合用户使用的***佳方案,除了确保高可用性外,还使系统在线扩容成为可能,并可以升级。
对于供电系统的建设,一般情况下可分为7个子系统来建设:即高压配电系统、发电机系统、低压切换系统、不间断电源系统、低压配电系统、机房防雷和接地系统以及监控系统等。这些子系统既相互***,又相互关联。需要根据系统整体的要求来进行统一设计。
1 系统可靠性的基本知识
系统可用性A(t)的定义为:电子系统在使用过程中(尤其在不间断连续使用的条件下),可以正常使用的时间与总时间之比。系统可用性可用平均无故障时间MTBF(是设备失效率λ的倒数)和平均维修时间MTTR表示,即:
由式(1)可以看出,要提高系统的可用性,***根本的两项措施是提高设备的可靠性和降低系统故障修复时间。
要提高设备的可靠性,通常的做法是:采用***的主电路结构和控制技术,对整机做专门的可靠性设计,包括控制电路的可靠性设计、功率电路和功率器件的可靠性设计、提高功率器件的规格和档次并降容使用、热可靠性设计、耐环境可靠性设计、电磁兼容可靠性设计、安全性可靠性设计、严格生产工艺、加强质量管理等。
根据数学家Erich Pieruschka对串联系统的分析得出了有关产品可靠度的Lusser定律,其表述形式是
RS=R1×R2×R3×……Rn (2)
也就是说,一个串联系统的可靠度即是该系统所连接的子系统的可靠度之乘积。因此,系统的可靠度要远远低于其中任何子系统的可靠度。
但是,组成UPS主机的上千个元器件和几千个接点,在可靠性模型图上是串联的,整个系统的可用性是这些器件和接点可靠度的乘积,所以以上措施对提高设备的可靠性虽然是有效的,但效果是有限的。
另外,整个供电系统除了UPS以外,还有高压配电系统、低压切换系统、柴油发电机系统、低压配电系统等,它们也是串联的系统。
基于以上分析,供电系统的架构从UPS单机系统发展到UPS冗余并机系统,一直到***新的双总线双电源系统。
2 配电系统和低压切换系统及柴油发电机
组的可靠性
由于广电系统的重要性,目前基本上都采用了双路市电供电模式,并且有的配备了柴油发电机组。
双路供电系统及变压器***好放置在不同的房间进行物理隔离,以免相互影响。高压母线有互联开关,防止一路市电停电对后续负载的影响。
对于单机UPS系统,市电及油机的结构如图1所示。ATS1的可靠性模型如图2所示。
根据试验和统计数据,ATS的可用性At=0.99999,柴油发电机的可用性Ay=0.999,市电(在电网环境较好的地区)的可用性Ai=0.999,则双路市电通过ATS1后的可用性为
Ad=1-(1-Ai×At)2=0.99999897992
市电和油机通过ATS2后的可用性为
As=1-(1-Ad×At)×(1-Ay×At)
=0.99999998887
可用性已经达到7个9以上,基本满足系统的可靠性要求。
3 UPS 系统的可靠性分析
假定UPS单机的MTBF=1×105h,平均维护时间MTTR=8h,则UPS系统可用性的计算结果为Au=0.9999,不能满足广播系统的可靠性要求。为了提高UPS系统的可用性,目前一般采用冗余并联 的方法。图3所示为“1+1”UPS双机冗余并联的供电系统。UPS并联的可靠性模型如图4所示。
假设UPS输入部分采用前面分析的双路市电和油机的切换方案,即UPS输入端电源的可用性为AS=0.99999998887,则UPS并机输出的可用性为
Ab=1-(1-AS×Au)2 =0.99999999989977
可以看出,其可用性达到了9个9,完全可以满足要求。
这里为了简化,认为两台UPS的可用性是一样的,冗余并联后也没有变化。实际上,两台UPS并联,增加了并机卡等信号互联电路,两台UPS之间也互相影响,可用性则比上述模拟数据要低。
有时为了满足大功率负载的要求,需要采用“N+1”增容冗余并联的系统来增加UPS系统的输出容量及可靠性,多机并联系统的可靠性如表2所示。
从表中可以得出下列结论:
(1)UPS并机系统能显著提高单机的平均无故障时间,也就是提高其可靠性。
(2)当并机台数增加时,虽然提高了UPS系统的利用率,但也降低了并机系统的可靠性。
节能型雷达站供电系统设备的选型方法
(1) UPS的稳态功率和瞬态功率
传统的设计方法是:依靠预留稳态功率来启动负载。如采用5倍或以上的负载稳态功耗作为UPS额定功率。虽然这样可行,但却造成UPS长期工作在低负载率(本例负载率仅20%)的高耗状态下运行。这也是传统雷达站供电系统设计上不节能的原因之一。
根据上述负载分析,由于负载从启动到正常运行,存在稳态和瞬态两过程,即负载功耗不是稳态恒定的,因此,应充分利用UPS的稳态功率和瞬态过载能力特性,并寻求平衡点,以满足负载需求:
①UPS标称功率(稳态功率)应在满足负载需求的基础上尽可能低。
需要指出的是雷达站为***系统,系统建成后,基本为雷达站专用,***有功率扩容的情况。因此,系统建设时适度预留功率即可,不宜增大预留功率储备。
UPS的效率与带载率(负载稳态功耗与UPS标称功率比值)成正比。带载率80%的UPS比带载率10%的UPS效率高。因此,UPS的额定功率“够用”即可,不要预留太大的功率储备,如将负载率控制在40%～80%之间,对于2kA的稳态负载,UPS额定功率可为5kVA或更低。
UPS的额定功率与瞬态过载能力成正比,过低的额定功率配置有利于提高负载率,却不能提供足够的瞬态过载能力,以实现动力负载的起动。所以UPS的额定功率需要在考虑瞬态过载能力的同时寻求平衡点。
②应充分利用UPS瞬态过载特性来启动负载,而不是依靠UPS稳态功率特性。
正确的做法是：充分选用UPS瞬态过载能力来启动负载，而不是预留稳态功率来启动负载。如某品牌5kVA UPS功率模块瞬态工作能力如表3所示。
对该5kVA模块的实测发现,该模块125%～150%负载率时的瞬态过载能力可达到 6.25～7.5kVA/min,完全可以满足雷达电动机功率为6.0kVA/<1s的起动要求。
由于目前市面三进三出UPS***小功率模块绝大多数为10kVA,该UPS***小模块单元为5kVA。一方面完全可以满足2kVA的稳态负载功率需求,但是依靠传统稳态选型方法,5kVA是无法满足雷达电动机6.0kVA<1s的瞬态起动需求的。同样稳态选型方法将会放弃该模块,而另外选择更大功率模块,比如10kVA功率模块。经过分析及实测表明,利用该UPS瞬态过载特性来启动负载是完全可行的。
(2) 选用低负载率下***的UPS及ECO模式
当前市场上绝大多数UPS标称的效率指标为UPS满载效率,即《CSCG1604-2006不间断电源节能产品认证实施规则》所描述的“在额定输入电压、额定输出功率、电池断开的条件下,UPS输出端的功率与输入端的功率之比” 。
UPS的满载双变换在线运行效率通常都能达到90%以上。但事实上,有如下几种因素影响到UPS的实际运行效率:
①很少有用户将UPS工作在满载条件下。比如上述例子中,为了应对动力负载瞬态起动,必须选用至少5kVA额定功率的UPS。而2kVA的稳态负载相对于5kVA的功率模块,负载率为40%,显然UPS可能无法实现80%以上的高载***运行;
②UPS除了工作在双变换模式下,也经常因为市电停电而工作在电池逆变模式下;
③UPS在ECO(经济模式)下也存在效率问题。
因此,节能型UPS在设计时需要在多个方面考虑运行效率:不仅在高负载率实现***率,在低负载率时,也能实现在线双变换、电池逆变模式、ECO模式的***运行。只有这样,才能保证UPS接入雷达站混合负载后有足够高的效率,以进一步优化供电系统效率。
由于很少有UPS提供低负载率下的效率指标,因此需要对所选择的UPS进行必要的测试。
某***UPS在1kW低负载率下的实测效率指标(见表4):该UPS在额定情况下的满载效率≥92%，在1kW低负载率下，不同工作模式的实测效率可高达80%以上。而有许多UPS由于设计上的原因，负载率在20%以下时，效率已经≤50%甚至更低。
为了进一步提***率,可将UPS运行在ECO 模式下:ECO模式相比双变换模式,能提高整机效率3%～10%。虽然节能幅度不大,但是在不影响电源系统及负载正常运行的前提下进行。
需要注意的问题是由于ECO模式在市电中断后,将由电池逆变供电,或者在市电***后,由电池逆变供电***到ECO模式,这两个动作的期间存在切换时间,对于开关电源设备,市电中断时间小于10ms不会影响设备正常运行。因此ECO模式与电池模式间的切换时间要求<10ms。
某款“三进三出”UPS在ECO模式切换时间如图5所示。从图中可以读出,切换时间toff≈4ms。
(3)选用具备输入***启动的UPS
由于有的雷达站市电停电时间较长,在市电停电后,需要发电机为UPS供电的同时,也为空调供电。而空调也是典型的动力负载之一,瞬间启动的功耗是稳态功耗的数倍,为了避免发电机同时为UPS和空调带载而造成过载,需要设法将空调和UPS接入发电机的时间错开。