UPS電源 UPS四種不同接線圖詳解 UPS與ATS配合應(yīng)用詳解-KIA MOS管
信息來(lái)源：本站 日期：2018-05-15
1）正常運(yùn)行方式
不斷電系統(tǒng)的供電原理是當(dāng)市電正常時(shí)，機(jī)器會(huì)將市電的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，而后對(duì)電池充電，以備電力中斷時(shí)使用；這里跟各位強(qiáng)調(diào)的是不斷電系統(tǒng)并不是停電時(shí)才會(huì)動(dòng)作，像是遇到電壓過(guò)低或過(guò)高、瞬間突波等，足以影響設(shè)備正常運(yùn)轉(zhuǎn)的電力品質(zhì)時(shí)，不斷電系統(tǒng)均會(huì)動(dòng)作，提供設(shè)備穩(wěn)定且干凈的電力。當(dāng)市電正常供電時(shí)，市電經(jīng)濾波回路后，分為兩個(gè)回路同時(shí)動(dòng)作，其一是經(jīng)由充電回路對(duì)電池組充電，另一個(gè)則是經(jīng)整流回路，作為逆變器的輸入，再經(jīng)過(guò)逆變器的轉(zhuǎn)換提供電力給負(fù)載使用；由此可知，在線式不斷電系統(tǒng)的輸出完全由逆變器來(lái)供應(yīng)，因此不論市電電力品質(zhì)如何，其輸出均是穩(wěn)定而不受任何影響。
2）電池工作方式
一旦市電發(fā)生異常時(shí)，將儲(chǔ)存于電池中的直流電轉(zhuǎn)換為交流電，此時(shí)逆變器的輸入改由電池組來(lái)供應(yīng)，逆變器持續(xù)提供電力，供給負(fù)載繼續(xù)使用，達(dá)到不斷電的功能。UPS不間斷電源系統(tǒng)的電力來(lái)源是電池，而電池的容量是有限的，因此不斷電系統(tǒng)不會(huì)像市電一般無(wú)限制的供應(yīng)，所以不論多大容量的不斷電系統(tǒng)，在其滿載的的狀態(tài)下，其所供電的時(shí)間必定有限，若要延長(zhǎng)放電時(shí)間，須購(gòu)買長(zhǎng)時(shí)間型不斷電系統(tǒng)。
3）旁路運(yùn)行方式
當(dāng)在線式UPS超載、旁路命令（手動(dòng)或自動(dòng)）、逆變器過(guò)熱或機(jī)器故障，UPS一般將逆變輸出轉(zhuǎn)為旁路輸出，即由市電直接供電。由于旁路時(shí)，UPS輸出頻率相位需與市電頻率相位相同，因而采用鎖相同步技術(shù)確保UPS輸出與市電同步。旁路開關(guān)雙向可控硅并聯(lián)工作方式，解決了旁路切換時(shí)間問(wèn)題，真正做到了不間斷切換，控制電路復(fù)雜，一般應(yīng)用在中大功率UPS上。如果在過(guò)載時(shí)，必須人為減少負(fù)載，否則旁路短路器會(huì)自動(dòng)切斷輸出。
4）旁路維護(hù)方式
當(dāng)UPS進(jìn)行檢修時(shí)，通過(guò)手動(dòng)旁路保證負(fù)載設(shè)備的正常供電，當(dāng)維修操作完成后，重新啟動(dòng)UPS， UPS 轉(zhuǎn)為正常運(yùn)行。極低的維護(hù)率，MTTR為15萬(wàn)小時(shí)，極大地提高UPS不間斷電源可用性。
從應(yīng)用的角度看,UPS功能的變化經(jīng)歷了三個(gè)階段。第一階段是硬件保護(hù),保護(hù)負(fù)載設(shè)備的硬件系統(tǒng)不會(huì)因?yàn)殡娏Ξ惓；蚬╇娡蝗恢袛喽鴵p壞；第二階段是數(shù)據(jù)保護(hù),當(dāng)市電中斷時(shí),保護(hù)負(fù)載設(shè)備的數(shù)據(jù)資料不會(huì)因?yàn)橥蝗煌ｋ姸鴵p毀或丟失；第三階段是系統(tǒng)可用性保護(hù),在市電正常、異常,甚至中斷情況下,都要保證后面的關(guān)鍵負(fù)載有高品質(zhì)的電力供應(yīng)。這三個(gè)階段的變化都是隨著社會(huì)發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步,人們對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)的需求不斷提升而促進(jìn)的。第一階段凸顯在UPS誕生不久的上世紀(jì)七、八十年代,第二階段盛行于上世紀(jì)九十年代中期,第三階段從上世紀(jì)九十年代后期開始變得越來(lái)越重要,直至今天系統(tǒng)可用性仍然是數(shù)據(jù)中心、工廠、醫(yī)院、軌道交通等用電場(chǎng)所對(duì)UPS供電系統(tǒng)要求的最重要指標(biāo)之一。
為了提升系統(tǒng)可用性,人們提出并實(shí)行了多種改善方案,比如在UPS組合方案方面由單機(jī)到串聯(lián)熱備份,再到并聯(lián)冗余、雙總線、分布式冗余等等;在UPS選型方面,由塔式一體機(jī)到各部分可熱插拔更換的模塊機(jī);在配套的外圍設(shè)備方面,選配更高性能的蓄電池,增加更加智能和人性化的監(jiān)控管理系統(tǒng),引入多路電源并配置ATS(Automatic Transfer Switching Equipment自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān))等等。其中UPS跟ATS裝置的配合應(yīng)用目前比較普遍,并且也出現(xiàn)過(guò)不少問(wèn)題,本文主要針對(duì)這一應(yīng)用進(jìn)行論述。
電源割接中，對(duì)于雙電源設(shè)備，可以采用斷電割接方法；但是遇到單電源設(shè)備，而且該設(shè)備非常重要，不容許中斷割接，往往需要采用不斷電割接流程，割接流程和步驟演示如下圖：
參考步驟：
1.新建UPS新系統(tǒng)，新系統(tǒng)調(diào)試和蓄電池容量測(cè)試完成。
2.布放臨時(shí)電纜，從新UPS輸出屏布放電纜至待割接電源頭柜及老輸入屏旁路開關(guān)，確認(rèn)無(wú)誤后，對(duì)該電纜送電。
3.測(cè)試電源正常后，關(guān)閉老UPS系統(tǒng)逆變器，確認(rèn)老UPS工作在旁路模式，這時(shí)老UPS系統(tǒng)供電和新UPS系統(tǒng)供電同源（輸出均來(lái)自新UPS系統(tǒng)）。
4.合新UPS主路輸出，測(cè)試頭柜主路備用空開上下端電壓，進(jìn)行核相操作（測(cè)量主用側(cè)備用開關(guān)上下樁頭電壓差，原則小于1V），確認(rèn)后可先合5.5.主用側(cè)備用開關(guān)，進(jìn)行電流確認(rèn)，再斷主用側(cè)主用開關(guān)。
6.拆除老UPS到頭柜的主路電纜。
7.相同方法，割接備用電源。
8.割接完成，拆除臨時(shí)電纜和舊電纜。
9.做好空開和電纜的標(biāo)記標(biāo)示。
*注意：考慮不同UPS系統(tǒng)間蓄電池配置不同，考慮UPS系統(tǒng)中的蓄電池更新周期短，一般情況下UPS更新均與蓄電池更新同步進(jìn)行，故UPS割接過(guò)程中一般不考慮蓄電池割接步驟。
在線電源系統(tǒng)割接工程必須要以確保在網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行、整個(gè)網(wǎng)絡(luò)安全暢通為原則，任何危及通信網(wǎng)絡(luò)安全的操作，必須無(wú)條件終止。
在實(shí)施在線電源系統(tǒng)割接工程之前和工程期間，必須保證新、舊設(shè)備完好無(wú)故障，若出現(xiàn)任何可能危及安全供電的因素，必須無(wú)條件終止，待故障排除后方可繼續(xù)。
在業(yè)務(wù)不允許中斷供電的前提下，應(yīng)采用在線不斷電的割接方案，否則應(yīng)采用斷電割接方案；
工程割接時(shí)間應(yīng)該避讓業(yè)務(wù)高峰，重大割接安排在夜間進(jìn)行；
工程割接日期應(yīng)該避讓重大節(jié)日、重大通信保障任務(wù)時(shí)期以及其他專業(yè)安排進(jìn)行的網(wǎng)絡(luò)調(diào)整和版本升級(jí)時(shí)間；
實(shí)施在線電源系統(tǒng)割接工程的工程人員必須精通電源設(shè)備操作和工程施工操作、熟悉通信電源系統(tǒng)割接流程、牢記應(yīng)急方案。
實(shí)施割接的施工隊(duì)伍，必須具備相應(yīng)工程級(jí)別資質(zhì)的施工證；
維護(hù)部門在割接過(guò)程中應(yīng)安排專人全程督導(dǎo)，協(xié)助割接工程的設(shè)計(jì)勘察、審核割接方案和應(yīng)急方案，監(jiān)督割接的實(shí)施。
在割接工程期間，維護(hù)部門對(duì)發(fā)現(xiàn)的重大方案缺陷、重大施工安全隱患等，有權(quán)對(duì)割接工作行使“一票否決”，終止割接工程。
1.新UPS系統(tǒng)完成開機(jī)調(diào)試、蓄電池全容量測(cè)試，監(jiān)控到位。
2.提前布放電纜，并粘貼標(biāo)準(zhǔn)電纜標(biāo)簽；需要使用臨時(shí)線纜時(shí)，必須選擇合適線徑，可靠連接，并有明顯的標(biāo)識(shí)
3.根據(jù)原電源設(shè)備電纜的接線位置，編寫電纜編號(hào)標(biāo)記，確保電纜拆裝過(guò)程中不會(huì)錯(cuò)亂。
4.確認(rèn)所有雙電源設(shè)備主備用電源模塊均工作正常，且主備用電源分開。
5.提前發(fā)布割接工程公告。
6.確認(rèn)相關(guān)各專業(yè)已對(duì)相關(guān)業(yè)務(wù)做好數(shù)據(jù)備份，且已準(zhǔn)備應(yīng)急方案。
7.消防器材、安全救護(hù)設(shè)備準(zhǔn)備到位。
8.正確穿戴和使用個(gè)人防護(hù)用品，不攜帶任何金屬物品并去掉可能導(dǎo)致不安全的隨身飾物（手表、脖子上戴的工作牌等）。
根據(jù)《供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50052-2009)規(guī)定,符合下列情況之一時(shí),應(yīng)視為一級(jí)負(fù)荷:
1、中斷供電將造成人身傷害時(shí);
2、中斷供電將在經(jīng)濟(jì)上造成重大損失時(shí);
3、中斷供電將影響重要用電單位的正常工作時(shí)[1]。
一級(jí)負(fù)荷應(yīng)由雙重電源供電,當(dāng)一電源發(fā)生故障時(shí),另一電源不應(yīng)同時(shí)受到損壞[2]。
所以數(shù)據(jù)中心、軌道交通、工廠、醫(yī)院等一些重要的用電場(chǎng)所通常都具有一路市電和一路油機(jī)或者兩路市電和一路油機(jī)供電,這時(shí)就出現(xiàn)了UPS與ATS配合應(yīng)用的情況。
目前UPS與ATS配合應(yīng)用的方案(或者說(shuō)是UPS接入兩路輸入電源的方案)主要包括三大類:
圖1中兩路電源一路接UPS的主輸入,另一路接UPS的旁路輸入,這種方案在市場(chǎng)上的應(yīng)用還比較多,但有逐漸減少的趨勢(shì)。它的本質(zhì)是將UPS內(nèi)部的靜態(tài)開關(guān)作為外部的ATS使用,優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省了ATS成本,但缺點(diǎn)也非常明顯。若主輸入電源中斷時(shí),UPS就只能轉(zhuǎn)電池工作,此時(shí)即便另一路電源正常也不能使用,只有當(dāng)電池放完或者異常時(shí)才能轉(zhuǎn)到另一路電源供電,但此時(shí)是走的UPS旁路,沒(méi)有經(jīng)過(guò)UPS的整流和逆變處理,若輸入電源異常可能會(huì)導(dǎo)致負(fù)載不能正常工作甚至中斷。若旁路輸入電源中斷,UPS將工作在沒(méi)有旁路的告警狀態(tài)下,一旦UPS自身出現(xiàn)異?？赡軙?huì)直接導(dǎo)致負(fù)載中斷。同時(shí),還必須考慮兩路電源的零線處理問(wèn)題,處理不好可能會(huì)導(dǎo)致UPS或負(fù)載莫名其妙地出現(xiàn)告警或故障?？傊@種方案沒(méi)有充分發(fā)揮兩路電源的效用,并且改變了UPS設(shè)備自身的設(shè)計(jì)初衷,不建議使用。
圖2中兩路電源分別進(jìn)入U(xiǎn)PS雙總線供電系統(tǒng)的一條總線,彼此沒(méi)有關(guān)聯(lián)。這種方案雖然不存在零線處理和改變UPS設(shè)計(jì)初衷的問(wèn)題,但也僅限于應(yīng)用在后端沒(méi)有通過(guò)STS(StaticTransferSwitch靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān))供電的單電源設(shè)備狀況下,并且當(dāng)任一路輸入電源中斷時(shí),系統(tǒng)都將運(yùn)行于單總線供電狀態(tài),使系統(tǒng)工作可靠性大受影響,除非電池配置的足夠多。
該方案是指將兩路電源經(jīng)ATS轉(zhuǎn)換成一路供給后面的UPS設(shè)備或者系統(tǒng)(如圖3所示)。對(duì)于UPS單機(jī)或者并機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)該方案是合理的,也比較常用,對(duì)于雙總線系統(tǒng)來(lái)說(shuō)該方案就顯得比較單薄,存在ATS單點(diǎn)故障風(fēng)險(xiǎn),此時(shí)最好采用ATS組合方案。
采用ATS組合的方案有多種,不同的組合方案最終的工作可靠性和成本可能會(huì)有很大的差異。圖4是傳統(tǒng)的ATS組合UPS雙總線接線示意圖,圖中有三路電源輸入,經(jīng)過(guò)兩個(gè)ATS組合轉(zhuǎn)化成一路供給UPS系統(tǒng),因?yàn)楹竺嬗薪?jīng)過(guò)STS供電的單電源負(fù)載,所以在兩條總線的UPS之間加裝了LBS(Load Bus Synchronizer負(fù)載同步控制器)。初步看來(lái)這個(gè)方案是比較合理的,但跟圖5比較就會(huì)發(fā)現(xiàn)其明顯的不足,最主要的就是圖4具有太多的單點(diǎn)故障點(diǎn)和相依性,工作可靠性明顯不如圖5。圖5增加了ATS3和輸入配電柜2,并將集中STS設(shè)備更改為分散的機(jī)架式ATS,根據(jù)機(jī)架式ATS的特性取消了LBS控制器,從而成為一套完全隔離的雙總線系統(tǒng),一條總線跟另一條總線相互冗余,并且完全隔離,工作可靠性得到了極大的提升。在成本投資上,圖5中的設(shè)備量雖然增加了,但增加的設(shè)備相對(duì)比較便宜,與取消的集中式STS設(shè)備和LBS設(shè)備相比,總體成本未必會(huì)有增加。
在上述的UPS與ATS配合應(yīng)用的方案中,其實(shí)還存在一個(gè)問(wèn)題,那就是ATS型號(hào)的選用,主要是指3極ATS和4極ATS的選用問(wèn)題。具體來(lái)分4極ATS的轉(zhuǎn)換又包括三種:
1、零線與相線同時(shí)斷開和同時(shí)導(dǎo)通型;
2、零線比相線后斷開,比相線先導(dǎo)通型;
3、零線先通后斷,始終不中斷型。
對(duì)于3極ATS來(lái)說(shuō),零線始終是接牢的,不會(huì)斷開,選用這類ATS只要處理好兩路電源的零線連接問(wèn)題即可,不能強(qiáng)制短接,也不能形成不規(guī)范的多點(diǎn)接地。
零線與相線同時(shí)斷開和同時(shí)導(dǎo)通型的4極ATS不存在將兩路電源的零線直接短接問(wèn)題,但會(huì)存在零線中斷的現(xiàn)象,甚至在轉(zhuǎn)換過(guò)程中出現(xiàn)零線電壓擾動(dòng),將問(wèn)題甩給后面的UPS和負(fù)載。同時(shí)也很難保證四路觸點(diǎn)完全同步,如果零線在相線之前斷開,可能會(huì)在零線上產(chǎn)生瞬變高壓和電弧,腐蝕觸點(diǎn)。
零線比相線后斷開,先導(dǎo)通型的4極ATS不存在零線觸點(diǎn)拉弧現(xiàn)象,但仍存在零線閃斷,甚至零線擾動(dòng)的情況。
零線先通后斷型的ATS需要處理好兩路電源的零線間不要存在壓差,在接通瞬間不會(huì)產(chǎn)生電流即可。
從上面的比較可以看出,各類型ATS的差異就在于零線要不要一起轉(zhuǎn)換,怎么轉(zhuǎn)換!對(duì)于3P3W+PE不需要接零線的UPS系統(tǒng)自然沒(méi)有影響,但對(duì)于3P4W+PE,需要采取TN-S接線系統(tǒng)的UPS系統(tǒng)來(lái)說(shuō),這個(gè)問(wèn)題就非常關(guān)鍵,有的用戶沒(méi)有處理好這一點(diǎn)就發(fā)生了問(wèn)題。
在UPS設(shè)備內(nèi)部,零線的作用會(huì)隨UPS的結(jié)構(gòu)不同而有所差異。
圖6是工頻UPS的架構(gòu)示意圖,從中可以看出,零線只是在旁路和輸出變壓器的次級(jí)才會(huì)有,在整個(gè)UPS的內(nèi)部主線路中都不會(huì)用到零線,輸入輸出的零線是直通的。這是因?yàn)楣ゎlUPS的整流器用的是三相SCR自然換相整流,即相控整流,不需要零線,整流后的直流母排電壓只有一組,也沒(méi)有中間抽頭,逆變器是全橋逆變,仍然不需要零線。在UPS旁路和輸出變壓器的次級(jí)引入零線的作用就是為了給后面的負(fù)載提供工作零線,否則單相負(fù)載將無(wú)法工作。
其實(shí)在工頻UPS內(nèi)部還是有用到零線的地方的,那就是輔助電源的取電及邏輯電路的基準(zhǔn)點(diǎn)。UPS通常是取自單相電源(L和N),經(jīng)轉(zhuǎn)換后形成輔助電源提供給整流、逆變、靜態(tài)開關(guān)的控制電路,以及DSP(或者CPU)、風(fēng)扇等用電。同時(shí)UPS的邏輯電路也是以零線電位為參考點(diǎn)的,以確保檢測(cè)電路的準(zhǔn)確無(wú)誤。
圖7是一種高頻UPS的架構(gòu)示意圖,從中可以看出,高頻UPS中零線的用途會(huì)比工頻UPS多很多。這是因?yàn)楦哳lUPS的整流器多是采用IGBT整流,并且加裝PFC電路,該工作方式是將輸入交流電源的正半周和負(fù)半周分別處理,所以會(huì)用到零線。整流后的直流母排電壓也是有正負(fù)兩組,在零線和正負(fù)極之間分別跨接直流電容,作為濾波和續(xù)流之用。高頻UPS的逆變器采用的是半橋逆變器,將正負(fù)兩組直流電壓分別逆變成交流輸出的正負(fù)半周。高頻UPS內(nèi)部從前到后始終離不開零線,但輸入輸出間的零線也只是經(jīng)過(guò)了高頻濾波器的電感線圈后直通的。
對(duì)于三相電源來(lái)講,零線中斷將使電壓重新分配,如圖8所示,如果三相電源中每?jī)上嘀g的電壓是380V,單相負(fù)載1和負(fù)載2分別接在三相電源的單相上,正常情況下如圖8(a),每路負(fù)載的輸入電壓都是交流220V,互不影響,負(fù)載能夠正常工作。如果零線中斷,將會(huì)形成圖8(b)的情況,380V的交流電壓同時(shí)加在負(fù)載1和負(fù)載2上,負(fù)載1和負(fù)載2分別分擔(dān)的電壓是:
此時(shí)如果負(fù)載1和負(fù)載2的阻抗相等,則每路負(fù)載分擔(dān)的電壓是:380V/2=190V。
如果負(fù)載1的阻抗是5Ω,負(fù)載2的阻抗是1Ω,那么負(fù)載1上分得的電壓將是317V,負(fù)載2上分得的電壓將是63V,二者都不能正常工作,甚至還有可能會(huì)燒毀!
在UPS供電系統(tǒng)中,UPS是下游負(fù)載的電源,也是上游電源的負(fù)載,當(dāng)上游電源系統(tǒng)的零線中斷時(shí),UPS同樣面臨380V電壓重新分配的問(wèn)題,雖然不像UPS后面的負(fù)載那樣可能存在嚴(yán)重的三相不平衡,但也會(huì)對(duì)UPS產(chǎn)生一定的影響,畢竟上游的電源不會(huì)像UPS輸出的電源那樣穩(wěn)定和標(biāo)準(zhǔn)。
輸入電源的零線中斷或擾動(dòng)會(huì)直接威脅到UPS的EMI電路中X電容和MOV,使其失去功效甚至炸裂,同時(shí)也可能會(huì)影響到UPS整流、逆變、PFC等電路的控制異常,以及邏輯電路的基準(zhǔn)點(diǎn)偏離,從而產(chǎn)生誤偵測(cè)、誤告警。
輸入電源的零線中斷或擾動(dòng)也會(huì)對(duì)UPS后面的負(fù)載產(chǎn)生影響,因?yàn)椴徽撌莻鹘y(tǒng)的工頻機(jī)還是高頻機(jī),輸入輸出零線都是相通的,UPS和其后面的負(fù)載都是以上游電源的零線作為參考基準(zhǔn)點(diǎn)。當(dāng)輸入電源的零線中斷或擾動(dòng)時(shí)UPS可以轉(zhuǎn)電池工作,繼續(xù)給后面的負(fù)載供電,但此時(shí)的零地電壓可能會(huì)很高或者產(chǎn)生波動(dòng),有些負(fù)載對(duì)零地電壓很敏感,可能會(huì)因?yàn)閰⒖蓟鶞?zhǔn)點(diǎn)的偏離而告警、誤動(dòng)作、不能正常工作,甚至燒毀,這些后果的產(chǎn)生都是由上游的電源零線異常導(dǎo)致的,不是UPS力所能及改善的!
IEC62040-1-2和GB7260.4中有明確說(shuō)明:UPS的輸出中性線依賴于輸入電源或供電系統(tǒng)的中性線時(shí),如果電源的外部隔離/轉(zhuǎn)換等會(huì)引起危險(xiǎn),則安裝說(shuō)明書中應(yīng)給出足夠信息,防止該中性線缺失[3]。
CEMEP(歐洲電機(jī)和電力電子制造商委員會(huì))European UPS Guide也明確提出:許多UPS系統(tǒng)采用輸入電源的中性線作為UPS輸出中性線的基準(zhǔn),當(dāng)對(duì)UPS上游電源采用多電源隔離或轉(zhuǎn)換時(shí),應(yīng)特別注意要確保輸入電源中性線基準(zhǔn)在UPS運(yùn)行期間不會(huì)斷開[4]。
由上述兩條可知,UPS輸出零線依賴于輸入電源或供電系統(tǒng)的零線是有標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)的,并且市面上常用的UPS也都是這樣設(shè)計(jì)的。同時(shí)這類UPS對(duì)其上游所選用的ATS的要求也是非常明確,那就是零線不能中斷!能滿足這種要求的ATS類型只有兩種:3極ATS和零線先通后斷、始終不會(huì)中斷的4極ATS。
對(duì)于少數(shù)3P3W+PE不需要接零線的UPS來(lái)說(shuō),選用3極ATS自然也可以滿足。
由前面的《2.UPS與ATS配合應(yīng)用的方案及分析》可知,在UPS與ATS配合應(yīng)用的方案上,單機(jī)或并機(jī)系統(tǒng)適合采用單一ATS方案(如圖3所示)。該方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,成本較低,配置和維護(hù)比較方便,可靠性也能滿足要求,萬(wàn)一ATS故障可以人為打到旁路或者讓UPS運(yùn)行于電池狀態(tài)下進(jìn)行維護(hù)。
對(duì)于雙總線或者更復(fù)雜的UPS供電系統(tǒng)建議采用ATS組合方案(如圖5所示)。因?yàn)閺?fù)雜的供電系統(tǒng)預(yù)示著更高的工作可靠性要求和更多的成本投入,增加一臺(tái)ATS能夠消除系統(tǒng)單點(diǎn)故障點(diǎn)從而提升整個(gè)系統(tǒng)的可靠性是非常值得的!(注意:ATS是不能直接并聯(lián)的,否則切換不同步時(shí)會(huì)導(dǎo)致兩路電源直接短路!)
針對(duì)上述兩種方案的ATS選型,一定要選擇3極ATS或者零線先通后斷的4極ATS。這兩種ATS的零線都是可以直接相連接的,一個(gè)是始終連在一起,一個(gè)是用到時(shí)連在一起,但是在連接之前一定要?jiǎng)?chuàng)造可連接的條件,連接時(shí)不能有零線環(huán)流產(chǎn)生。具體方法可以有兩種。
第一種方法是凈化零線系統(tǒng)
主要從下面幾個(gè)方面入手。
1、保證上游變壓器到ATS端的兩條零線都是給UPS系統(tǒng)專用的,沒(méi)有另外接不平衡負(fù)載或者易產(chǎn)生3次諧波的設(shè)備;
2、變壓器到ATS的兩條零線線徑夠粗,接地電阻足夠小;
3、ATS后面的零線不做重復(fù)接地。
保證了這幾點(diǎn)在ATS端測(cè)量到兩路電源的零地電壓通常會(huì)接近于零,尤其是ATS離上游兩臺(tái)變壓器比較近的情況下,這樣在ATS前端的兩條零線可以隨時(shí)連接到一起。這種方法既適用于3極ATS也適用于零線先通后斷的4極ATS。
第二種方法是加裝隔離變壓器
如果第一種方法無(wú)法滿足,就需要加裝離變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于3極ATS來(lái)說(shuō),可以在靠近ATS端給其中一路輸入電源加裝隔離變壓器,并將隔離變壓器二次側(cè)的零線跟另一路輸入電源的零線接到一起,這樣就解決了兩路輸入電源的零線短接問(wèn)題(如圖9所示,灰色線為N線)。對(duì)于零線先通后斷的4極ATS來(lái)說(shuō),需要在靠近ATS端給兩路輸入電源分別加裝隔離變壓器,并將隔離變壓器二次側(cè)的零線獨(dú)立接地,從而滿足第一種方法的條件(如圖10所示,灰色線為N線)。
結(jié)束語(yǔ)
系統(tǒng)工作可用性是當(dāng)今UPS供電系統(tǒng)追蹤的重要指標(biāo)之一,為此很多單位都具備了兩路電源甚至三路電源,如何把這些輸入電源跟UPS供電系統(tǒng)很好地結(jié)合起來(lái),主要就體現(xiàn)在UPS與ATS配合應(yīng)用的方案上面,處理不好就會(huì)出現(xiàn)這樣或者那樣的問(wèn)題。單機(jī)或并機(jī)系統(tǒng)適合采用單一ATS方案,對(duì)于雙總線或者更復(fù)雜的供電系統(tǒng)適合采用ATS組合方案,但是對(duì)應(yīng)的ATS型號(hào)如何選用,零線如何處理也都是關(guān)系到方案成敗的關(guān)鍵!
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