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美国海志蓄电池在ups中的重要作用

海志蓄电池在UPS配电系统中,UPS设备位于交流输入电源和关键负载之间,其上游是交流输入低压配电系统,下游是各种关键负载。UPS在正常情况下都是以市电为输入能源,UPS将市电电源进行适当的变换和调节,供给负载稳定可靠的交流电源。当市电停电或技术指标超出预定的容限时,UPS将利用储能装置(蓄电池)继续运行为负载供电。市电长时间停电时,超过储能装置(蓄电池)后备时间,则必须起动备用发电机组供电。

在数据中心等重要应用场合,低压配电系统通常采用双重市电电源和多台变压器,并配置一台或多台备用发电机组。为了确保UPS输入电源的供给,市电与备用发电机组之间、双重市电电源以及母联开关之间都需要进行转换。如果这些开关选用4极开关,在转换过程中间,必然涉及到中性线可能断开的问题。那么,中性线断开对UPS配电系统有什么影响呢?
数据中心UPS的接地系统和中性线基准
UPS对其所连接的负载而言是一个交流电源,对市电电源而言是一个负载。也就是说,UPS涉及到两个低压配电系统,即上游配电系统和下游配电系统。上游接地系统是指市电至UPS输入端的低压接地系统,下游接地系统是指UPS输出端至关键负载的低压接地系统。
根据GB50174-2017《数据中心设计规范》第8.1.6条:数据中心低压配电系统的接地型式宜采用TN系统。采用交流电源的电子信息设备,其配电系统应采用TN-S系统。
图1是当前普遍采用的一类内置逆变输出变压器Tr2的双变换UPS的电路图。图中UPS的上游接地系统为TN-S,UPS的下游接地系统也是TN-S。UPS的主路输入和旁路输入均由副边为星型接法、中性点接地的市电变压器Tr1供给,UPS输出中性线和负载中性线固定接到市电电源的中性线,市电电源的中性线在低压进线柜中连接到接地极上。因此,UPS电源的输出中性线不是独立接地,而是通过上游电源的中性线接地。即UPS输出中性线是由其输出变压器产生,而中性线的基准(接地点)是从市电的中性线取得的。
图2是当前普遍采用的另一类无变压器UPS中性线连接的示意图,市电输入中性线与逆变器输出的中性点(即蓄电池的中心点)连接,其余与图1完全相同。因此UPS的中性线的基准(接地)也是通过市电的中性线接地的。
UPS中性线基准从市电输入电源的中性线取得是比较经济的方法,但UPS的中性线基准完全依赖于市电输入电源中性线的基准。
UPS的输入中性线断开引发的问题 
如果UPS的输入中性线断开,因各厂家UPS内部电路多种多样,部分UPS可能出现下列问题:
1. 导致部分UPS需要三相4线电源供电的整流器和其他部件的运行异常,UPS转为电池运行模式。
2. 导致部分UPS逻辑电路的参考点丢失。
在部分UPS控制电路中,中性线接地基准是用作UPS逻辑电路的参考点的,如果系统在运行时中性线接地基准断开,将会产生瞬变电压,导致UPS检测电路出现错误。例如:UPS误认为输出电压过高或过低而转旁路,或者使UPS关机等。
3. 导致EMC/RFI抑制电路的功能失效。
部分UPS中的EMC/RFI抑制电路的功能只能在预定的TN-S系统下有效,中性线基准断开后,配电系统的瞬变将可能超过EMC/RFI的抑制能力,因而影响UPS的正常运行。
4. 导致UPS输出配电系统从TN-S转变为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输出配电系统从TN-S转变为IT系统。这不符合GB50174-2017《数据中心设计规范》的要求。且IT接地系统需要绝缘监视装置(IMD)和故障定位装置对第一次绝缘故障时告警,定位并消除故障,以防止二次短路故障潜在的危险电流。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危害。
更重要的是,当UPS输入电源中断时,UPS运行在电池放电模式给负载供电,UPS输出三相继续带电运行,中性线接地基准的断开会使负载侧中性点偏移和三相电压不平衡,负载较轻的一相电压升高,负载较重的一项电压下降,造成负载工作异常,严重情况下甚至导致单相负载因为电压过高促使设备烧坏


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