CSB蓄電池HR1218W HR系列高性能

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工業(yè)UPS常用案例分析（二）

（3）兩臺(tái)UPS共用旁路雙路輸出供電方案
　　
　　如圖11所示，兩臺(tái)UPS共用旁路雙路輸出供電方案也有非常廣泛的應(yīng)用，兩套UPS單機(jī)系統(tǒng)同時(shí)跟蹤一個(gè)旁路電源，其輸出母線能夠基本保持同頻率、相位狀態(tài)。
　　
　　正常情況下，兩臺(tái)UPS輸出為雙電源負(fù)載提供兩路電源，兩臺(tái)UPS通過(guò)輸出母線1和輸出母線2各自承擔(dān)雙電源負(fù)載，單點(diǎn)源負(fù)載由經(jīng)過(guò)ATS選擇后的輸出母線3供電；當(dāng)系統(tǒng)中1臺(tái)UPS處于旁路檢修狀態(tài)下，依然能保證1路UPS輸出和另1路UPS旁路輸出為雙電源負(fù)載提供兩路電源，此時(shí)輸出母線3前面的ATS自動(dòng)開(kāi)關(guān)并不切換；當(dāng)其中一臺(tái)UPS輸出母線故障或其他原因需要*停機(jī)維護(hù)（含UPS旁路），對(duì)于圖8所示雙電源負(fù)載，繼續(xù)由另一臺(tái)UPS輸出母線供電，避免了單機(jī)UPS輸出母線為單點(diǎn)故障隱患的問(wèn)題；對(duì)于單電源負(fù)載，若需退出運(yùn)行的UPS（含UPS旁路）是母線3的主供電源，則自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)ATS會(huì)自動(dòng)將母線3切換到另一側(cè)母線上，負(fù)載由另1臺(tái)UPS輸出母線為負(fù)載繼續(xù)供電，直至退出運(yùn)行的UPS恢復(fù)正常（否則自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)ATS不做切換，系統(tǒng)保持原狀態(tài)運(yùn)行）。
　　
　　　　
　　4 應(yīng)用案例分析
　　
　　出于各種不同的設(shè)計(jì)思路，實(shí)際使用當(dāng)中會(huì)有各種不同方案。以下通過(guò)實(shí)際運(yùn)行的幾個(gè)案例分析，給各位設(shè)備使用者提供一種管理設(shè)備的思路。
　　
　?。?）兩臺(tái)UPS共用旁路雙路輸出，輸出配電帶聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)供電案例
　　
　　基于UPS本身的控制邏輯，如圖12所示的下面這個(gè)方案，可以既可以采用并機(jī)供電方案，也可以采用2N輸出供電方案。實(shí)際運(yùn)行當(dāng)中，必須選擇其中的一種確認(rèn)為正常運(yùn)行模式固定下來(lái)，同時(shí)在緊急情況下按照一定的操作順序切換對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)，才能進(jìn)行系統(tǒng)轉(zhuǎn)換，發(fā)揮這個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)。
　　
　　　　
　　這個(gè)系統(tǒng)中的QF3開(kāi)關(guān)非常關(guān)鍵，如圖13所示的狀態(tài)說(shuō)明如下：
　　
　?、俨C(jī)運(yùn)行模式
　　
　　如圖13所示，當(dāng)QF3開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)就是一套標(biāo)準(zhǔn)的并機(jī)系統(tǒng)。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，QF3開(kāi)關(guān)禁止斷開(kāi)；當(dāng)有一臺(tái)UPS需要維修并退出運(yùn)行時(shí)，整個(gè)負(fù)載系統(tǒng)仍由另一臺(tái)UPS供電，系統(tǒng)不需要做任何變化。
　　
　　這種并機(jī)運(yùn)行模式下，如果系統(tǒng)需要做雙輸出分段運(yùn)行時(shí)，必須將UPS并機(jī)系統(tǒng)切換到旁路狀態(tài)，且每臺(tái)UPS都退出并機(jī)控制邏輯（設(shè)為單機(jī)），才允許斷開(kāi)QF3開(kāi)關(guān)，此時(shí)每臺(tái)UPS才允許恢復(fù)到逆變狀態(tài)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為雙輸出分段運(yùn)行，同時(shí)QF3開(kāi)關(guān)禁止合閘。
　　
　　當(dāng)需要恢復(fù)到并機(jī)狀態(tài)時(shí)，先將兩臺(tái)UPS切換到旁路狀態(tài)，整個(gè)負(fù)載系統(tǒng)都由旁路供電，此時(shí)才允許閉合QF3開(kāi)關(guān)；當(dāng)兩臺(tái)UPS都恢復(fù)到并機(jī)控制邏輯時(shí)，才能將負(fù)載由旁路狀態(tài)，恢復(fù)到UPS逆變器供電狀態(tài)，此時(shí)QF3開(kāi)關(guān)禁止斷開(kāi)。
　　
　　②雙輸出分段運(yùn)行模式
　　
　　如圖13所示，當(dāng)QF3開(kāi)關(guān)斷開(kāi)運(yùn)行時(shí)，這個(gè)系統(tǒng)就是一套標(biāo)準(zhǔn)的雙輸出系統(tǒng)。為了保證整個(gè)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定，在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中，QF3開(kāi)關(guān)禁止合閘；當(dāng)有一臺(tái)UPS需要切換到旁路進(jìn)行維修時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)不需要做任何變化，負(fù)載系統(tǒng)由一路市電和另一臺(tái)UPS供電為負(fù)載供電。
　　
　　當(dāng)有一臺(tái)UPS需要維修并退出運(yùn)行時(shí)（含旁路），整個(gè)負(fù)載系統(tǒng)需要切換到另一臺(tái)UPS供電，系統(tǒng)需要將兩臺(tái)UPS都切換到旁路狀態(tài)，在等電位的情況下合上QF3開(kāi)關(guān)，才允許將工作UPS恢復(fù)到逆變狀態(tài)，待維修UPS退出運(yùn)行，此時(shí)QF3開(kāi)關(guān)禁止斷開(kāi)。
　　
　　當(dāng)需要恢復(fù)到雙輸出分段運(yùn)行模式時(shí)，先將所有負(fù)載切換到旁路狀態(tài)，在等電位的情況下恢復(fù)所維修UPS的旁路系統(tǒng)，然后斷開(kāi)QF3開(kāi)關(guān)，兩臺(tái)UPS分別恢復(fù)到逆變狀態(tài)，系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為雙輸出分段運(yùn)行，此時(shí)QF3開(kāi)關(guān)禁止合閘。
　　
　　　　
　?。?）UPS輸出獨(dú)立TN-S接地系統(tǒng)案例
　　
　　基于工業(yè)環(huán)境UPS的輸入電源來(lái)自于不同的上游系統(tǒng)，UPS負(fù)載側(cè)與電源側(cè)的接地系統(tǒng)獨(dú)立，UPS系統(tǒng)的隔離變壓器接地點(diǎn)選擇成為了另一個(gè)需要關(guān)注的問(wèn)題。如圖14所示的下面這個(gè)UPS方案的接地案例，可以提供一個(gè)很好的注釋。
　　
　　通過(guò)UPS的輸出和旁路隔離變壓器，UPS輸出側(cè)可以構(gòu)成獨(dú)立的TN-S接地系統(tǒng)。根據(jù)TN-S的說(shuō)明，需要輸出側(cè)的變壓器中，有一個(gè)變壓器且只有一個(gè)變壓器要作為接地變壓器工作。以下是蕞常用的并機(jī)系統(tǒng)，考慮到系統(tǒng)的對(duì)稱性和UPS維護(hù)退出運(yùn)行的原因，一般將接地點(diǎn)選擇在旁路隔離變壓器上。對(duì)于單機(jī)系統(tǒng)，一般也選擇旁路隔離變壓器作為接地變壓器。
　　
　　對(duì)于TN-S接地系統(tǒng)而言，如果接地點(diǎn)斷開(kāi)，將是一種危險(xiǎn)的狀態(tài)，此時(shí)若發(fā)生單點(diǎn)接地故障，將會(huì)導(dǎo)致正常不帶電的部位帶有危險(xiǎn)的電壓，甚至可能產(chǎn)生危險(xiǎn)的高電壓導(dǎo)致設(shè)備損壞。
　　
　　　　
?。?） UPS輸出獨(dú)立IT不接地系統(tǒng)案例
　　
　　IT系統(tǒng)是指系統(tǒng)不接地或經(jīng)電阻接地的運(yùn)行方式，由于IT系統(tǒng)允許單相接地故障時(shí)繼續(xù)運(yùn)行，因此受到很多用戶的認(rèn)可。如圖15所示的下面這個(gè)UPS方案的不接地系統(tǒng)案例
　　
　　通過(guò)UPS的輸出和旁路隔離變壓器，UPS輸出側(cè)可以構(gòu)成獨(dú)立的IT不接地系統(tǒng)。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地的情況下，旁路隔離變壓器內(nèi)安裝的“交流接地報(bào)警”裝置將發(fā)出報(bào)警信號(hào)，需要通過(guò)人工來(lái)處理接地故障；此時(shí)由于相間電壓的值不變，設(shè)備仍能正常工作，而不受故障相接地故障的影響。
　　
　　需要注意的是，如果未裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置，IT系統(tǒng)在單相接地的情況下沒(méi)有任何處理措施，將存在巨大的危險(xiǎn)。一是三相系統(tǒng)的非故障相的對(duì)地電壓等于線電壓而造成單相長(zhǎng)期過(guò)電壓，二是故障相的存在可能導(dǎo)致系統(tǒng)發(fā)展為兩點(diǎn)接地對(duì)系統(tǒng)安全造成威脅。
　　
　　從實(shí)踐運(yùn)行來(lái)看，對(duì)于UPS系統(tǒng)輸出選擇IT不接地系統(tǒng)，必須裝設(shè)絕緣監(jiān)視裝置。除非確有必要，不建議三相輸出系統(tǒng)采用IT不接地系統(tǒng)；對(duì)于單相輸出系統(tǒng)而言，UPS額定功率的選擇，以不同功能場(chǎng)所的IT系統(tǒng)的負(fù)荷大小為原則，并盡量縮短隔離變壓器與系統(tǒng)負(fù)載之間的距離，IT系統(tǒng)負(fù)載供電線路的敷設(shè)應(yīng)盡量避免使用金屬穿線管，以降低IT系統(tǒng)的固有容性泄漏電流。
　　
　　　
　?。?）一路采用TN-S輸出，另一路采用IT不接地輸出的雙路供電案例
　　
　　對(duì)于圖8所示的雙電源負(fù)載結(jié)構(gòu)如，某些關(guān)鍵設(shè)備采用了雙路供電要求，而且其中一路采用IT不接地系統(tǒng)（采用交流隔離器的方式），圖16所示。
　　
　　　
　　針對(duì)此種技術(shù)要求，UPS輸出系統(tǒng)宜采用一路采用TN-S輸出，另一路采用IT不接地輸出的雙路供電蕞為合適。如圖17所示，這種供電方式是符合圖16所示的這種負(fù)載要求的蕞佳方案。
　　
　　　
　　5 結(jié)束語(yǔ)
　　
　　工業(yè)環(huán)境用UPS大的特點(diǎn)是滿足不同客戶的用電環(huán)境及負(fù)載的情況下，提供定制化的交流不間斷電源UPS解決方案。即沒(méi)有適用于所有場(chǎng)所的唯1方案，也沒(méi)有不涉及負(fù)載和電網(wǎng)情況的解決方案。所有UPS供電方案的設(shè)計(jì)和選擇，核心是滿足UPS負(fù)載的要求和UPS設(shè)備的管理維護(hù)。
　　
　　本文從工業(yè)環(huán)境用典型工業(yè)環(huán)境使用UPS方案的實(shí)際案例入手，比較各個(gè)方案的不同差異和適用范圍，為廣大工業(yè)UPS用戶提供工業(yè)UPS系統(tǒng)整體電源保護(hù)解決方案的建議。