UPS


UPS

선로의 정전 시나 입력전원에 이상 상태 발생 시 정상적이고 양질의 전원을 공급하는 설비이다.

최근 고도의 정보통신설비와 정보화 기기 등의 사용이 급증하고, 방재기능의 강화로 양질의 전원이 요구되어지면서 급속도로 보급되고 있다

UPS의 구성

1)컨버터(정류기)

교류 입력전압을 직렬로 변환시키는 역활을 하는 설비

2)축전지

상용전원의 정전, 순간의 전압 저하 시 순간적인 직류전원을 공급하는 역할

3)AC/DC필터, DC/AC필터

DC 필터는 정류기에서 변환된 직류를 평활하게 하고 AC 필터는 정현파의 AC 전원을 만든다

4)인버터

부하에 필요로 하는 양질의 AC 전원으로 변환

UPS의 분류

1)급전방식에 따른 분류

  • 연속 사용방식
정의정상 시에는 정류기와 인버터를 거쳐 공급, 축전지는 부동 충전
이상 시에는 축전지의 방전에 의하여 인버터를 거쳐 AC전원확보
특징전원 품질이 우수
무순단이므로 어떤 부하에도 적용 가능
  • 대기방식
정의정상 시에는 상용전원의 By-pass회로에 전원 공급
정전 시에는 인버터 측 축전지로 전환하여 출력
특징전원 품질은 입력과 동일
순간정전 발생, 순간정전 허용부하에 적합

2)접속방식에 따라 분류(UPS운영방식)

  • 단독운전(단일 모듈방식)
    • 1대의 UPS와 바이패스 회로로 구성된 단일 시스템
    • 만약 UPS 이상 시 자동 또는 수동으로 상용 전원부하로 전원공급
  • 병렬운전(병렬 운전 방식)
    • 2대 또는 2대 이상의 UPS가 바이패스와 병렬로 연결되는 시스템
    • UPS 용량의 합계는 필요한 전력량에 비하여 같거나 조금 크다
  • 예비 병렬운전(병력stand-by운용방식)
    • 총필요전력량을 수 대의 UPS로 균등분할하여 사용하고 1대 더 여유있게 연결하는 방식
    • 만약 1대가 고장시에도 전체 시스템에 영향을 주지 않고, 계속하여 운전이 가능

설치시 고려사항

1)설치장소

  • 옥내설치가 바람직하다
  • 옥외 설치 시 방수형, 특수시방으로 한다
  • 화재 등이 발생할 염려가 적은 장소로서 일반전기실과 같은 불연성 장소
  • 부하에 가까운 위치에 설치
  • 바닥을 방진도장하여 먼지가 UPS내부에 들어가지 않도록 한다
  • 소, 중형은 큐비클에, 대형은 랙에 설치한다.

2)타 시설물과의 관계

  • 전면 측 거리 : 1~1.5[m]
  • 배전 측 거리 : 0.5~1[m]

3)실온, 환기

  • 동작실온 0~40도 가 일반적이나 UPS의 신뢰성의 중요를 감안하여 연간 25도의 실온을 유지하는것이 좋다
  • 공조 설치작업및 용량은 발열량에 따라 결정
  • 정당한 면적의 환기구 설치 및 공조 필요
  • UPS장치 중 축전기는 수소를 발생하기 때문에 위험농도 이하 유지가 필요

정격용량 산정

1)용량 선정 시 고려사항

  • 부하용량을 충분히 만족할 것
  • 부하 기동시 (기동 돌입전류) UPS 출력한계치를 초과하지 않게 선정
  • 순차 기동 시 나중에 투입한 부하의 기동전류에 의해 출력전압 변동이 먼저 투입한 부하의 허용값을 넘지 않을것
  • 장래부하 증설에 대한 고려 필요
  • 가급적 표준용량 산정
  • 출력주파수 변동 폭이 부하의 허용범위 이내여야 한다
  • 정류기 부하가 많은 경우에는 고조파분이 많으므로 UPS용량에 10~20%정도의 여유가 있어야 한다
  • 과도용량이 특히 큰 부하에 대해서는 한류장치를 부가하도록 한다

2)축전지 용량 선정

  • 용량 선정 결정조건
    • 방전전류
    • 방전시간
    • 방전종지전압
    • 축전지액 온도(납축전지의 경우 1도 변화에 용량 1%변화)
  • 방전전류 계산
\[I=\frac{P_o\times 10^3\times P_f}{e_f\times n_s\times \eta_{inv}\times k}[A]\]

3)UPS용량 산정방식

  • 정상부하에 의한 산정
\[P_1\ge K_1\sum P_{n1}\]
  • 부하 기동용량에 의한 선정
\[P_2\ge K_1\sum P_{n1}+P_{P_n}\]
  • 부하 기동 시 전압변동에 의한 산정
\[P_3\ge\frac{P_{P1}}{L}\]

4)UPS와 전원의 관계(비상발전기외)

  • 고조파 발생
    입력 측에 설치된 정류기에 의해 발생하고 고조파가 전원 측으로 흘러나옴
  • 고조파 영향
    자가발전기 가동시 자가발전기 계통에 헌팅현상 발생으로 온도가 국부적으로 상승하여 열 발생
  • 대책
    • 발전기 용량을 UPS용량의 2.5~3배 이상으로 선정
    • 부하가 발전기 전체 부하의 50% 이하가 되도록 조정

결론

  • 무정전 전원장치는 컨버터와 인버터로 구성되어 있어 고조파를 발생시키는 원인이 되므로 간선의 굵기 선정, 변압기 용량선정, 차단기 동작특성을 결정할 때 제작사와 충분한 협의를 거쳐서 결정하여 전원공급 중단 사태가 발생치 않도록 하여야 한다
  • 건축물 설비의 종류 및 특성에 따라 UPS를 설계, 시공, 운영하여야 할 것이다.
UPS설비
UPS
UPS의 병렬시스템 선정
On-line UPS와 Off-line UPS
다이내믹UPS
플라이휠UPS
UPS 2차 측 회로보호

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