2023年4月19日发(作者：绿化养护管理制度)关于机场助航灯光UPS设计方案的探讨
摘要：UPS在我国机场的仔猪腹泻
应用还处在初级阶段，除了运行方式、励磁方式和
额定功率等方面的影响， UPS在选用时也要注意设计方案的制定，以保证满足
UPS要求的电源供应。本文对机场助航灯光UPS设计方案进行了探讨，以期为相
关人员提供借鉴。
关键词：机场助航灯光；UPS；设计方案
前言
近年来，我国民航事业蓬勃发展，航空公司对机场运营水平的要求不断提高。
在机场低能见度条件下，助航照明比 I级作业要好，除了对照明设备和照明间距
的要求更高之外，一些助航灯供电系统所允许的最大开关时间由原来的15秒减
少到1秒以内。目前还没有广泛应用于各个机场的超高功率 UPS，无疑是在机场
低能见度条件下，最可靠的供电电源。当市电正常供电时， UPS能够连续提供电
力，提高电力供应的整体品质，当市电出现故障时，对负荷，尤其是辅助灯光监
控系统、重要电路的恒流式调光器，都能提供全方位的保护。
1UPS的主要性能指标
1.1对电网的适应能力
UPS能在本地电网中正常工作，而且不会对电网造成不利的影响。此项性能
指标主要有:容许电网电压变动幅度;允许改变电网电压的频率;允许电网三相失
衡和波形畸变。上述三个条件中公司申请
，UPS必须能够适应电网，而后两个条件要求
UPS不会对电网造成任何的干扰或损坏。
1.2满足负载要求的UPS常规输出指标
输出指标是一种通用的性能指标，它能使 UPS达到负荷需求，提高电源品质。
其主要内容有:输出电压的稳定性、输出电压的波形畸变、输出电压的不均衡、
输出电压的频率稳定性、停电时的切换时刻、停电后供电持续期。
[1]
1.3UPS的输出能力和可靠性
对用户而言， UPS必须具备实际的电力系统输出功率和可靠度，否则将会对
负荷造成严重的影响，严重时会造成新的故障。其输出容量不仅是对负荷的需求，
也是对可靠性的一种定量的衡量。特别是:输出电流峰系数(周期峰负荷)、输出
电流冲击系数(不定期的峰负荷)、输出过载、输出功率因子、冷起动容量等。
1.4UPS可靠性的考察
无论是用户，还是 UPS的设计者和制造商，都将其视为 UPS最主要的性能
指标。近年来， UPS技术的许多改进措施都是为了改善产品的性能和可靠性。在
选择 UPS时，用户应该尤其注意这些新技术。(1)选择更强大的、更大容量的功
率设备，改善诸如大功率、高性能半导体器件 IGBT、具有更高集成度和更好控
制能力的特殊部件、微机控制技术、数字调整技术(取代电位器)、以及降低线路
连接中的插头等。(2)模块式设计将各个与某一功能相关的线路连接在一起，可
以轻松地进行插头、替换，也可以采用冗余的方式进行热插拔，这对于提高各个
环节的可靠性，提高设备的使用效率，或是极大地缩短维护周期，都是非常有效
的。(3)采用多路结构的并行技术，使并联系统的总功率比负荷能力大，这样在
一个或多个 UPS出现故障时，其它 UPS仍能持续提供电力，而输出能力仍能达
到负荷需求。这是一个绝对有效改善系统可靠性的方法，一阶冗余度可以使平均
无故障时间 MTBF增加将近一个数量级，有些品牌(如 GE)甚至会在重要设备和元
件上使用多余的设计，从而使其可靠性进一步提升。UPS并联是一种非常困难的
技术，需要所有并联设备的电压同压、同频、同相、均流，目前一些 UPS品牌已
经在这一领域发展得很好，仅用一片并机板就能将多个 UPS并联。
2机场助航灯光供配电系统中UPS的应用
根据MH5001-2013《机场飞行区技术标准》，下列情况所列的辅助照明动力
系统，其紧急电源应能达到1s的最大转换时间。对于 II级或 III级的精确跑
道，近侧300米处，跑道入口灯，跑道末端灯，跑道中心灯，接地带灯，全部停
止排灯。跑道视距不到800米时，跑道末端灯，跑道中线灯，全部停止。通常，
当断电持续时间超过20 ms后，助航灯恒流式调光器就会重新开始，从开始到调
光器的输出(特别是 LED灯管)，要保证照明时间不能超过1秒，目前国内机场普
遍使用UPS满足灯光转换时间的要求。
[2]
3UPS按照整流方式分为可分为高频UPS和工频UPS
3.1高频机UPS
IGBT包括高频整流器、电池转换器、 IGBT逆变器和旁路， IGBT整流器的
开关频率一般小于20 kHz，这类 UPS的整流方式通常是升压整流。与普通工频
电源相比，高频机UPS具有较高的效率、较小的体积、较轻的重量和较低的成本。
但是，高频机UPS中的IGBT具有严格的电压、电流范围，其耐冲击性能、可靠
性和对环境的适应性都很差。
3.2工频机UPS
工频机UPS是一种采用 SCR整流器、 IGB荞麦面
T逆变器、旁路和工频升压变压器
构成的 UPS。这类 UPS采用了降压整流的整流模式，有6个和12个不同的类型。
12脉冲在原来的6脉冲的基础上，加上一套6脉宽的整流器，用12个晶闸管整
流来实现，与6脉宽相比，它的输出电流谐波低，输出功率因数高。它具有较好
的适应性和较高的综合稳定性，对于一些重要的负荷，一般都会使用它，与高频
机相比，它的不足之处就是能耗高、效率低、成本高。在机场照明供电系统中，
工频机UPS的可靠性和稳定性都比较高，特别是在无人值班的情况下，推荐使用
12脉动电源。
4UPS供配电设计方案
4.1UPS的供配电系统接线
(1)小型机场通常仅有一条跑道，照明变电所与机场中央变电所共用，若跑
道有险峻的地形，跑道边灯、对应方向的跑道灯、跑道入口灯、视觉进近斜率指
示系统的最长切换时间应为1秒，由于需要UPS的线路很少，所以可以选用
"1+1"并机冗余电源(每个 UPS可以承载所有的负荷)，并且作为单母线输出。在
正常工作状态下，每个 UPS都有一定的负荷，当其中一个 UPS发生故障或维修
时，另外一个 UPS会自动承担所有的负荷。只有在 UPS机组维修或发生故障时，
并机旁路柜才能正常工作。(2)在双向飞行时，如果有两个 UPS (一个双向跑道
入口灯，一个可视进近斜率显示系统)，需要 UPS电源的两个电路，即两个 UPS
(每个 UPS可以承载所有的负荷)。当 UPS在正常工作时，母线为断开，每个
UPS都有一条母线，当其中一个 UPS发生故障或维修时，母线合闸，另一个 UPS
承担两个母线的所有负荷，当 UPS恢复正常时，维修人员会手工将 UPS恢复到
正常工作状态，母线和对应的 UPS输出端的主控开关应设置三合二联锁。本方案
线路简单，但对操作和维修人员的要求高，适合在有人值班的照明变电所使用。
4.2UPS容量的计算
《民用建筑电气设计标准》6.3.3.2条规定， UPS的额定功率为最大负载的
1.3倍。调光机通常是双相供电，当其负载计算时，必须把它的负载转换成各个
相位的负载，把各个相位的负载相加后，以3个最大相位的最大值作为计算的负
载。当海拔在10000米以上时， UPS的容量要考虑到降低的影响因素。
4.3UPS电池的选型
在第一个负载中，机场辅助照明系统是一个非常关键双屏显示怎么设置
的负载，所以在辅助照
明变电站中吴雁泽简历
，必须配备双电源，并配备柴油发电机，以保证照明时间不超过1秒，
因此，根据《民用建筑电气设计标准》6.3.11条， UPS电池的初始充电时间为
15分钟。UPS可对各电池进行监控，并可在监控屏幕上进行显示，该蓄电池组具
有对电池性能的监测，如单体电压、内阻等。UPS电池推荐使用无维护的铅酸
[3]
蓄电池。胶质电池是一种铅酸蓄电池，它是一种胶状电池，具有拐点高、放电曲
线平坦、能量大20%、使用寿命长约一倍、耐高温、耐低温、性能更佳的特点。
胶质电池的价格比一般的铅酸蓄电池要高，但是考虑到电池的使用和维修，以及
未来的电池替换费用，建议使用胶质电池。
5结语
总之，UPS能够真正地满足机场助航灯光变换的要求，其供、配系统应简单
可靠，便于维护，同时应将 UPS的各项状况融入到电力监测和辅助照明监测系统
中，以便于操作人员对其工作状况进行实时监测，有效地保证了助航照明的可靠
性，保证了飞行的安全。
参考文献
[1]任文欢.机场助航灯光系统故障分析及对策研究[J].电子元器件与信息技
术,2022,6(01):112-113.
[2]刘豁达开朗
学建.浅析助航灯光与机场运行关系[J].民航管理,2021(11):83-86.
[3]赵旭. UPS电源应用分析[C]//.2020万知科学发展论坛论文集（智慧工职业发展期望
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