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　　1 UPS電源系統(tǒng)中的異常脫扣現(xiàn)象

　　在含有UPS的電源系統(tǒng)中，UPS一方面作為關(guān)鍵負(fù)載的供電電源，擔(dān)負(fù)著重要負(fù)載的保護(hù)作用，另一方面它又作為電源系統(tǒng)的負(fù)載，也需要對其進(jìn)行電路保護(hù)。

　　對于UPS的供電，通常是從主低壓配電柜引出，經(jīng)過若干級的低壓配電柜，接入到UPS輸入端。在整個輸入配電路徑中，斷路器起到了電流分配和對UPS設(shè)備的電流保護(hù)作用。然而在UPS真正發(fā)生故障時，一些斷路器卻起不到真正的保護(hù)作用，甚至于發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象，使得本來一次不大的故障，擴(kuò)散為整個負(fù)載系統(tǒng)的停電，導(dǎo)致重大事故的發(fā)生。這就不得不引起設(shè)計人員、運維人員和管理人員的高度重視。

　　中大型UPS電源設(shè)備通常具有兩個輸入端口：主電源輸入和旁路電源輸入，主電源作為整流-逆變之用;旁路電源通常作為逆變器過載時提供故障清除電流之用，或當(dāng)逆變器故障時向負(fù)載提供臨時的低等級的供電。因此UPS的輸入配電柜中通常有容量相同的或最多相差一個等級的兩個輸入斷路器。

　　在絕大多數(shù)情況下，這兩個斷路器引自同一個上級的大容量斷路器，只有極少數(shù)UPS的主路和旁路輸入引自不同的變壓器或兩個供電系統(tǒng)。對于后者，當(dāng)UPS下級短路或UPS自身故障時，切換到旁路(另一路市電或發(fā)電機(jī))供電的成功概率較高，即可靠性較高，但也會引起電路設(shè)計的復(fù)雜化、投資成本的增加。例如兩路電源的中性線切換的問題、接地系統(tǒng)變換的問題等。因此僅僅用于對供電可用性要求極高的電源系統(tǒng)中。例如ANSI-TIA942標(biāo)準(zhǔn)中的T4供電等級。而對于同一路供電的UPS系統(tǒng)通常如圖1所示。

　　對于一個類似圖1的UPS電源系統(tǒng)，各級斷路器應(yīng)該如何設(shè)置整定，是一個比較復(fù)雜的問題。一般情況下，這個電源系統(tǒng)通常由設(shè)計院的電氣設(shè)計師或機(jī)房公司的電氣設(shè)計人員來完成，由配電柜的專業(yè)生產(chǎn)廠家制造，按理說是沒有問題的。但事實上，設(shè)計院、配電柜的供貨商、UPS的供貨商以及電氣安裝單位往往不是一個公司或供應(yīng)商，即使設(shè)計人員按照斷路器的完全選擇性來設(shè)計，配電柜的供應(yīng)商也未必按照設(shè)計去整定所有的斷路器，而設(shè)計院對UPS的輸入要求也未必那樣清楚，或者只是按照“寧大勿小”的原則，按照以往設(shè)計的經(jīng)驗來選擇斷路器。到了電氣安裝時，安裝人員只保證正確地連接電纜、合格的電氣絕緣，至于斷路器的整定，他們也是不予關(guān)注。對于UPS的供應(yīng)商和他們的現(xiàn)場工程師，他們通常只會負(fù)責(zé)檢查UPS輸入的兩個斷路器及其整定，而不會檢查更上一級的斷路器及其整定，因為他們不是上級配電柜的供應(yīng)商或設(shè)計人員。

　　至此不難看出，整個電源系統(tǒng)得不到專業(yè)化的、統(tǒng)一的調(diào)整，致使經(jīng)常出現(xiàn)斷路器的異常脫扣、越級跳閘甚至于負(fù)載宕機(jī)的情況，這就是其中的最主要原因。

　　2 案例分析

　　(1)系統(tǒng)的原整定方案

　　表1是某使用現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)的一個具有典型意義的案例。

　　其中，UPS容量為500kVA，主路輸入電流約735A(380V時)，《安裝手冊》推薦的輸入斷路器為800A。由于該配電系統(tǒng)中的所有斷路器沒有進(jìn)行過統(tǒng)一的整定，致使UPS整流器發(fā)生短路故障時，主輸入的1,250A斷路器沒有動作，而將上級1,600A斷路器及變壓器出口的2,500A斷路器頂?shù)�，結(jié)果UPS無旁路輸出，負(fù)載全部宕機(jī)。

　　該系統(tǒng)的各個斷路器整定情況如圖2所示。

　　表1為該系統(tǒng)的框圖和整定參數(shù)值。

　　(2)故障現(xiàn)象分析

　　該電源系統(tǒng)出現(xiàn)的越級跳閘情況，主要存在著如下的錯誤整定(或未整定)：

　�、偕舷录墧嗦菲鞯倪^載電流整定比應(yīng)大于1.6倍(電子脫扣器);而此處1600A斷路器上Ir=0.7xIn=0.7x1,600=1,120A;而下級1250A斷路器上Ir=0.95xIn=0.95x1,250=1,187A，即當(dāng)發(fā)生過載時，1,600A與1,250A可能同時跳閘，如上表Ir欄中的黃色陰影部分。

　�、谏舷录墧嗦菲鞯倪^載延時應(yīng)整定為至少一個時間級差，即2~4秒;而此處上級2500A斷路器的tr=2秒，下級1600A斷路器的tr=4秒，即當(dāng)發(fā)生過載時，2,500A可能首先動作，而1,600A可能來不及跳閘。如上表tr欄中的灰色陰影部分。

　�、凵舷录墧嗦菲鞯亩搪冯娏髡�定比應(yīng)大于1.5倍;而此處上級1600A斷路器的Isd=3xIn=3x1,600=4,800A，而下級1250A斷路器的Isd=4xIr=4x1,187=4,748A(注：西門子脫扣器是按照Isd=nxIr整定——與施耐德Micrologic5.0一致，與伊頓穆勒電子脫扣器不同)。即發(fā)生短路時，1,600A與1,250A可能同時跳閘。如上表Isd欄中的黃色陰影部分。

　　④上下級斷路器的短路短延時應(yīng)整定為至少一個時間級差，即0.1秒;而此處上級1600A斷路器的ts=0.1秒，下級1250A斷路器的ts=0.2秒，顯然是反了。即當(dāng)發(fā)生大電流短路時，1,600A可能首先動作，而1,250A可能還來不及跳閘。如上表tsd欄中的灰色陰影部分。

　�、萆舷录墧嗦菲鞯拇箅娏鞫搪匪矔r電流Ii至少應(yīng)有差別(取決于框架電流之比，而與長延時短延時整定無關(guān));而此處上級Ii=2xIn=3,200A，而下級Ii=11xIn(固定)=13,750A，顯然是不合理的。即發(fā)生大電流短路時，1,600A可能首先動作，而1,250A可能仍然不跳閘。如上表Ii欄中的黃色陰影部分。

　　(3)調(diào)整后的方案

　　根據(jù)“斷路器整定”的原則，對各個斷路器的脫扣器進(jìn)行重新整定，如表2所示。

　　3 結(jié)束語

　　對于含有UPS的供電系統(tǒng)來說，配電保護(hù)是一個很容易被忽視的問題。人們往往更注重UPS、配電柜、斷路器的品牌、質(zhì)量、甚至于價格，在采購安裝之后，就覺得萬事大吉了，而往往忽視電源系統(tǒng)的整體安全性——統(tǒng)一的調(diào)整和整定。只有在出現(xiàn)事故甚至于重大事故之后才會花費時間、花費精力甚至于大量的資金去改造調(diào)整。這種“不交學(xué)費就不能提高”的做法已經(jīng)與我們高速發(fā)展的信息時代不相融和。

　　同時也需要注意，斷路器的整定具有一定的原則性，但也需要一定的靈活性。因為短路電流與負(fù)載的類型、電路的阻抗等有關(guān)，這就使得斷路器的容量選擇和保護(hù)的整定變得多樣化、復(fù)雜化。

　　事實上，電路的保護(hù)、選擇性整定、級聯(lián)技術(shù)等等都已經(jīng)是發(fā)展得非常完善成熟的專業(yè)技術(shù)，只要花費一點時間去學(xué)習(xí)是很容易掌握和運用的。也許正因為如此，才更容易被忽視。

　　但愿我們的數(shù)據(jù)中心的管理者、設(shè)計人員和運行人員能夠引起高度重視，不斷提高運維水平才能保證數(shù)據(jù)中心的安全性可靠性。