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中性线的转换对UPS电源性能的影响和对策

发布时间:2015-11-30 07:26:00  来源:大电流电感厂家   查看:

④ 导致UPS输入和输出供电系统从TN-S转换到IT系统

由于UPS的输入中性线断开,UPS输出的中性线接地会丢失,因此使UPS输入和输出供电系统均从TN-S转变为IT系统。这不符合YD/T5040《通信电源设备安装工程设计规范》的要求。在这种情况下,当负载出现相间短路或接地短路故障时,由于故障电流较小,不会使断路器断开。虽然第一次短路故障可以不断开电源,但由于原TN-S系统一般无绝缘监测和告警设备,因此存在更大的潜在的危害。

(2) 中性线瞬时中断

当UPS上游市电和发电机电源转换采用先断后合4极ATS时,UPS输入中性线会出现瞬时中断。交流电感器中性线瞬时中断与“断零”不同,“中性线与相线转换极同时动作的4极ATS”,在转换过程中相线和中性线同时断开和同时接通,不存在使负载侧中性点偏移和三相电压不平衡的问题,但会使UPS的输入和输出中性线接地基准断开。同样,“中性线最后断开,最先闭合的4极ATS”也只存在UPS的输入和输出中性线接地基准断开的问题。UPS输出中性线不是断线,UPS的逆变器仍然可以产生中性线,只是中性线没有接地。

UPS的输入和输出中性线接地基准断开的危害与“断零”对UPS的危害相同,参见本节的(1)中分析。

(3) 中性线基准断开对负载设备的危害

有些重要负载设备在UPS输出中性线基准断开时受到的影响与UPS的情况类似。

4.3 对UPS 中性线的基本要求

IEC/EN62040-1-2和GB7260-4明确规定:在UPS输出插件电感中性线依赖于输入电源中性线的场合,应提供适当的安装设计说明,防止由于电源的隔离/转换引起的中性线基准的中断现象。

CEMEP European UPS Guide也明确规定:许多UPS系统采用输入电源的中性线作为UPS 输出中性线的基准,当对UPS上游电源采用多电源隔离或转换时,应特别注意要确保输入电源中性线基准在UPS运行期间不会断开。

对UPS中性线的具体要求和措施介绍如下。

(1)UPS上游和下游均采用TN-S系统

输入市电电源中性线固定接地,且仅在变压器(或低压进线柜处)一处接地,UPS输入和输出供电系统均为TN-S系统。

(2)UPS输入中模压电感器性线和输出中性线连接

UPS输出的中性线与市电输入中性线连接,并通过市电中性线接地。

(3)UPS输入中性线不应长时间断开

UPS上游低压配电分路均应采用3极断路器,确保UPS上游的断路器在任何状态下,从市电中性点至UPS的中性线输入端的电路都不会断开。

(4)UPS输入中性线不应瞬时断开

在UPS上游电源转换的情况下,不允许UPS输入中性线瞬时断开。有些UPS可能在输出端采用输出隔离变压器,或借助于输出配电单元(PDU)中的隔离变压器获得新的与市电中性线隔离的、独立接地的中性线。因此,可保证UPS输出中性线接地基准(即负载设备的输入电源中性线接地基准)不会中断(图10)。但是,为了确保UPS自身的正常运行,仍不允许UPS输入中性线断开。

中性线的转换对UPS电源性能的影响和对策

图10借助于输出隔离变压器产生独立电源(SDS)的UPS

(5)严禁在UPS 输出端将中性线与地线(PE)直接连接

应该指出,不允许在UPS 输出端将UPS 输出中性线直接连接到接地极或PE线,这样虽然可以保证UPS输出中性线基准的连续不断,但由于TN-S系统的中性线多点接地,将会引发供电系统更严重的故障。

5 上游电源中性线转换的UPS的解决方案

5.1 采用中性线重叠转换工字电感的4极ATS转换电路

随着配电系统对接地故障保护(GFP)要求越来越高,为保证GFP的正常运行,多电源的中性线必须隔离,采用4极ATS已成为必然趋势。其中中性线重叠转换4极ATS转换电路(图7)既解决了对GFP的影响问题,又不会引起中性线中断。而中性线先断后合的4极ATS (图6) 对UPS和负载设备运行尚有严重影响,已被现场故障所证实。因此,在UPS 应用中,中性线重叠转换的4极ATS转换电路是唯一最佳选择(图11)。

此外,在暂未采用接地保护GFP的配电系统或采用了GFP保护装置但系统中,只有一个ATS的场合,也可以采用图1的3极ATS的转换电路。

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