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(duì)其進(jìn)行電路保護(hù)。
對(duì)于UPS的供電,通常是從主低壓配電柜引出,經(jīng)過(guò)若干級(jí)的低壓配電柜,接入到UPS輸入端。在整個(gè)輸入配電路徑中,斷路器起到了電流分配和對(duì)UPS設(shè)備的電流保護(hù)作用。然而在UPS真正發(fā)生故障時(shí),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(jí)跳閘的現(xiàn)象,使得本來(lái)一次不大的故障,擴(kuò)散為整個(gè)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(jì)人員、運(yùn)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(gè)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(guò)載時(shí)提供故障清除電流之用,或當(dāng)逆變器故障時(shí)向負(fù)載提供臨時(shí)的低等級(jí)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(gè)等級(jí)的兩個(gè)輸入斷路器。
在絕大多數(shù)情況下,這兩個(gè)斷路器引自同一個(gè)上級(jí)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(gè)供電系統(tǒng)。對(duì)于后者,當(dāng)UPS下級(jí)短路或UPS自身故障時(shí),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(huì)引起電路設(shè)計(jì)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(wèn)題、接地系統(tǒng)變換的問(wèn)題等。因此僅僅用于對(duì)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(jí)。而對(duì)于同一路供電的UPS系統(tǒng)通常如圖1所示。
對(duì)于一個(gè)類似圖1的UPS電源系統(tǒng),各級(jí)斷路器應(yīng)該如何設(shè)置整定,是一個(gè)比較復(fù)雜的問(wèn)題。一般情況下,這個(gè)電源系統(tǒng)通常由設(shè)計(jì)院的電氣設(shè)計(jì)師或機(jī)房公司的電氣設(shè)計(jì)人員來(lái)完成,由配電柜的專業(yè)生產(chǎn)廠家制造,按理說(shuō)是沒(méi)有問(wèn)題的。但事實(shí)上,設(shè)計(jì)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(gè)公司或供應(yīng)商,即使設(shè)計(jì)人員按照斷路器的完全選擇性來(lái)設(shè)計(jì),配電柜的供應(yīng)商也未必按照設(shè)計(jì)去整定所有的斷路器,而設(shè)計(jì)院對(duì)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(jì)的經(jīng)驗(yàn)來(lái)選擇斷路器。到了電氣安裝時(shí),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(duì)于UPS的供應(yīng)商和他們的現(xiàn)場(chǎng)工程師,他們通常只會(huì)負(fù)責(zé)檢查UPS輸入的兩個(gè)斷路器及其整定,而不會(huì)檢查更上一級(jí)的斷路器及其整定,因?yàn)樗麄儾皇巧霞?jí)配電柜的供應(yīng)商或設(shè)計(jì)人員。
至此不難看出,整個(gè)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(jí)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(chǎng)發(fā)現(xiàn)的一個(gè)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(shí)),《安裝手冊(cè)》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(méi)有進(jìn)行過(guò)統(tǒng)一的整定,致使UPS整流器發(fā)生短路故障時(shí),主輸入的1,250A斷路器沒(méi)有動(dòng)作,而將上級(jí)1,600A斷路器及變壓器出口的2,500A斷路器頂?shù),結(jié)果UPS無(wú)旁路輸出,負(fù)載全部宕機(jī)。 |