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伊顿UPS电源上游采用4极ATS和开关的选型及解决方案

伊顿UPS电源配电系统集中一点接地的情况比较适用于多电源相邻的情况,但现实中很多时候发电机组距离变配电所很远,如果发电机中性线还是在变配电所一点接地,当发电机端发生接地故障,会因故障点距离接地点太远造成故障电流小,不易实现故障保护动作,存在安全隐患,所以必须要有发电机组中性线单独接地的情况。配电系统存在2处接地点,如图6所示情况:
 这时,市电与油机切换的转换开关(ATS)就必须用4极转换开关为了避免UPS的输入中性线断开引起的问题,建议采用中性线重叠转换开关。有中性线重叠转换功能的自动转换开关,其N线构造与相线不同——N 与L1/L2/L3不同时动作。在转换过程中,确保随时均有一路电源的N线保持与负载连接。 中性线转换,或称为“中性线重叠转换”,如左图7所示。当从市电向发电机转换时,首先接上发电机的中性线,然后转换3个相线,再断开市电的中性线。最后,ATS的4极开关与发电机电源连接。反之亦然。在转换过程中负载的中性线同时与市电和发电机的中性线连接,转换后只与市电或发电机一个电源的中性线连接,实现了市电和发电机的中性线完全隔离。需要注意的是:带有中性线重叠转换功能的开关其中性线始终连接负载,不能具备双分位置;带有中性线重叠转换功能的开关可能造成接地保护失效;如需要接地保护,请设置延时以躲过中性线重叠时间。另外,UPS系统容量较小时,设计中多会将UPS接入二级配电系统。当一级配电系统采用上图5的系统架构,为避免三极录音错误转换开关将产生杂散电流而引起不良效果(如图8),UPS上游的二级配电系统常常会应用4极转换开关。同上述分析,此时也建议采用具有中性线重叠转换功能的4极转换开关。 UPS 上游已存在4极开关或中性线断开4极ATS(转换开关)的解决方案现有建筑电气设计中可以看到变电所设计时变压器出口总开关、母联开关和发电机出口总开关采用4极开关的情况,也经常看到4极转换开关采用的是中性线断开的4极转换开关。当UPS上游配电系统存在这些情况时,为了避免UPS的输入中性线断开引起的问题,建议可采用如下应对措施:1) 对于需要中性线才能正常工作的UPS电源,建议在UPS输入端增加隔离变压器,隔离变压器二次侧采用星型连接,中性点直接接地。

2) 对于不需要输入中性线也能正常工作的UPS电源,建议在UPS旁路输入端、输出端或列头配电柜增加隔离变压器,隔离变压器二次侧采用星型连接,中性点直接接地。

在旁路输入端加装隔离变压器的优点是不占用UPS的容量,但缺点是当切换到旁路供电时冲击电流会使电压有瞬时跌落,且距离负载如果太远,负载端零地电压可能稍大;在输出端或列头配电柜加装隔离变压器的优点是可以靠近负载,负载端零地电压小,但缺点是需要占用UPS的容量,且变压器的励磁涌流需要加以限制才能保证UPS逆变器正常运行。
无论在哪里增加隔离变压器,隔离变压器的占地和投资对用户来说都是增加建设成本。随着数据中心建设的快速发展,UPS的应用越来越广泛,UPS装机容量也越来越大。为减小因为UPS输入中性线断开而给用户带来的损失,建议从低压配电系统的整体架构着手,UPS电源上游低压配电开关采用3极开关或4极中性线重叠转换开关为宜。

 

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