UPS在小型中波發射臺的應用
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【摘要】本文分析了目前新疆范圍內小型中波發射臺站供配電的現狀，結合臺站實際情況運用UPS實現對技術設備的不間斷供電來減少停播時間，對UPS的作用、分類、選擇和維護做了論述。
【關鍵詞】小型中波發射臺;UPS;使用;維護
一、現狀分析
在新疆小型中波發射臺占到所有中波發射臺的三分之二以上，這些小型發射臺的發射總功率一般小于20KW，基本分布在新疆的各個縣城，由于特殊的地理位置和資金匱乏等因素，造成大部分的小型中波發射臺只有一路外電。這一路外電一般都不是專線，該外電線路上擁有大量的其他用戶，造成外電穩定性非常不好。由于外電的不穩定性造成頻繁停電，突然的停電和來電對發射機等用電設備造成巨大的沖擊。雖然大部分臺站配備了發電機，但是在外電停電后到發電機啟動前這段時間還是會造成大量的停播時間。這些因素造成的停播與廣播電視總局不間斷，高質量，既經濟，又安全的安全播出總方針相距甚遠。找到一個能夠解決在停電期間保證設備正常運行的方案，是廣大臺站技術人員亟待解決的一個問題。
二、我臺供配電的現狀
自2010年起，我臺每年平均停電時間為87小時，每年平均停電次數為27次。最近幾年雖然停電時間和停電次數有所下降，但是每年依然會有50多小時的停電時間和近20次的停電次數，每年由于停電造成我臺停播時間都在300分鐘左右，嚴重影響了我臺的安全播出。目前我臺為一路外電加自備柴油發電機工作的模式，配電柜為分段式單母排接入方式。發電機功率為52KVA，可供全臺所有負載使用。為了解決頻繁停電的問題，我臺為所有技術設備配備了一臺20KVA的在線式UPS，從而解決了我臺由于頻繁停電造成的停播現象。我臺的UPS的功率20KVA，僅供技術設備使用，目前我臺技術設備負載總功率約為11KW，UPS負載量為55%左右，有一定的余量，為以后增加設備留出一定空間，不會造成資源浪費。
三、UPS的作用
UPS，是英語“Uninterruptible Power Supply”的縮寫，即不間斷電源，是將蓄電池與UPS主機相連接，通過UPS主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成外電的系統設備。它可以使用電系統在外電源停電之后繼續工作一段時間。
UPS的主要作用：
（1）為設備提供應急電源，防止因為外電突然斷電而影響技術設備正常工作，提供穩定、不間斷的電力供應。當外電正常時，UPS 將外電直接供應給負載使用，當外電中斷時， UPS立即將電池的直流電，通過逆變器向負載繼續供應交流電，使負載維持正常工作并保護負載不受損壞。
（2）是改善電源質量，為用電設備提供高質量的電源保障。外電常常存在以下問題：電涌、高壓尖脈沖、瞬態高壓干擾、電壓下陷、電線噪聲、頻率偏移、閃變、電壓不平衡、諧波畸變、暫態停電、持續欠電壓或過電壓、系統接地故障和和泄漏電流形成的安全性故障、諧波電流與零地電壓差問題。
四、UPS的分類和選擇
通過了解 UPS的分類對于選擇合適的UPS很重要，只有選到了適合自己的設備使用的UPS ，才能把UPS的作用充分發揮出來。 UPS的分類方式有很多種，我僅僅以按照工作原理的分類方式介紹一下。
?。ㄒ唬︰PS電源按照工作原理分類可分為后備式、在線式以及在線互動式三種。
?。?） 后備式UPS
平時UPS處于對蓄電池充電狀態，在停電時逆變器緊急切換到工作狀態，將電池提供的直流電轉變為交流電對外輸出，輸出波形一般為方波。后備式UPS電源的優點是：運行效率高、噪音低、價格比較便宜然而這種UPS存在一個切換時間問題，一般切換時間為2至10毫秒左右，雖然后備式UPS可提高效率和降低成本，這種UPS對電網污染嚴重，抗干擾能力較差，線路簡單，價格便宜，但有時提供的電源保護并不全面，因此不適合用在關鍵性的供電不能中斷的場所，主要適用于外電波動不大，對供電質量要求不是十分高的場合，比較適合家庭使用，或者使用在外部裝置和計算機等設備。
?。?）在線式UPS
在線工作式是UPS的一種功能的定義，而非電路結構的定義。在線工作方式確切的定義是：逆變器一直都在工作，隨時在監視并參與對輸出電壓的控制調整。在線工作方式最根本的表征是：在市電故障（掉電、電壓過高或過低等）和恢復正常的過程中，輸出電壓切換時間為零。具有在線工作方式的電路結構有多種形式，而且隨著技術的進步。由于逆變器一直在工作，因此在線式UPS不存在切換時間的問題，這種UPS電源具有很強的軟件管理能力，適合于對電源要求高的部門和地方。
?。?）在線互動式UPS
所謂在線互動式UPS，是指在輸入外電正常時，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態），給電池組充電。負載平時為市電直接供電，因此轉換停電后，轉換時間10ms電池逆變輸出波形通常為階梯波，在外電異常時逆變器立刻轉為逆變工作狀態，將電池組的直流電轉換為交流電輸出，因此在線互動式UPS也有轉換時間。在線互動式UPS同在線式UPS相比擁有更高的濾波功能，適用于對電壓要求較高的設備。
?。ǘ︰PS的帶載能力是選擇UPS時首先要考慮的問題，即需要一個多大容量的UPS。這是用戶選擇何種UPS的一項最主要的參數。被選中的UPS在各種情況下帶負載的能力又如何，都是需要認真考慮的，UPS的輸出容量不僅與負載大小有關，還與負載的性質有關。功率因數為0.8的UPS帶線性負載時，負載只能得到一半的有功功率。按感性負載選取UPS的容量是一種誤解，是導致UPS損壞的根本原因。UPS的輸出指示只能表達負載得到的能量百分比，只是逆變器輸出的一部分，其他內耗部分未被測量，是導致誤解的根本原因。UPS的選擇在這種情況下應是2倍，為了確保供電的可靠性和穩定性，建議采用2+1冗余連接方式 。
（1）根據負載大小選擇系統容量 UPS選擇時須注意，不能認為UPS的容量越大就越好。若UPS長期處于輕載運行狀態下，雖然可以降低逆變器的損壞概率，卻增加了UPS蓄電池失效的可能性。因為蓄電池的放電電流過小時放電時間就會增長，容易造成蓄電池深度放電，使蓄電池遭永久性不可逆性損壞。UPS選擇時也不能認為容量剛剛好就行，若UPS長期處于重載運行，其輸出電壓波形將發生變化，增加了輸出電壓幅度的不穩定性。這樣既不能為負載提供優質可靠的電源，還極易造成UPS逆變器元件損壞，根據使用經驗和廠家要求，UPS單機按帶載量50%-80%來配置為宜。
（2）根據負載性質選擇系統容量
負載性質一般分為線性負載和非線性負載。不同性質的負載有不同的功率因數和峰值因數，所以選擇UPS時，必須考慮負載的性質，選擇適合負載的UPS。感性負載和容性負載的帶載率也是不一樣的。
五、UPS的使用和維護
UPS的使用及維護主要應遵循以下原則和方法：
?。?）選購時要留有充足的功率余量，不要讓 UPS 長期滿負荷工作。UPS帶載量不能高于額定功率乘于功率因數。例如：UPS功率因數為0.75，那么1KVA的 UPS負載量不能超過750W。
（2）正確連接 UPS 輸入的交流極性。單項UPS盡量避免零火線接反，三項UPS保證相序正確。
（3）不要頻繁開、關電源，開、關UPS的間斷時間應大于1分鐘。
?。?）在 UPS 的輸出端不宜帶可控硅負載、可控硅橋式整流或半波整流式負載。不宜帶感性負載，容易造成UPS損壞。例如：空調、電風扇、電磁爐、洗衣機、電動機、打印機等。
（5）如果使用者所在地區長期不停電，保證UPS 2 至 3個月人為放電一次。
?。?）長期不用的 UPS（停機 10 天以上）在重新啟用時應浮充10至12小時使用。UPS如果長期不使用，必須把電池組與主機的插頭斷開，否則UPS長時間自耗電，容易把電池放空而徹底損壞電池。
?。?）蓄電池不能深度放電，深度放電容易造成蓄電池損壞。（UPS 深度放電的次數只有 200 至 250 次左右）。
?。?）新購買的 UPS 要將蓄電池并聯起來均橫充電 12 至 24 小時，才能使用。
?。?）若要使用交流穩壓器，應接在 UPS 的前級。
?。?0） UPS 不宜由柴油發電機供電，因為其頻率經常突變不穩。
（11） UPS應在空載狀態下開機，帶載開機容易瞬間過載，損壞UPS。UPS在使用過程中盡量減少開關機次數。
六、結語
UPS在我臺已使用3年多，目前使用狀態良好，可保持我臺技術用電持續20分鐘左右，在外電停電后開啟發電機前的這段時間為技術設備提供用電保障，減少了突然停電造成的非法關機對設備的損害。在使用UPS后的這3年時間里，我臺由于外電停電造成的停播時間為0秒。大大提高了我臺的技術用電安全，為我臺的安全播出提供了可靠保障。UPS的日常維護非常重要，可以起到提前發現故障，保障設備正常運行，延長設備使用壽命等，因此要注意對設備的日常維護，才能使設備更好的工作。
參考文獻：
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