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        華為UPS電源接地問題有哪些

        發布時間:2019-07-14 19:25:08

         ?。眴栴}的提出

          外審過程中經常出現違反強規GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收規范》第9.1.4條,即不間斷電源輸出的中性線(N)極,必須與由接地裝置直接引來的接地干線相連接,做重復接地。那么UPS輸出N極究竟應不應該接地,今后的電氣施工圖應該怎么繪制,設計人員存在不少的困惑。因此筆者向大家提出課題——“UPS接地問題的分析”,敬請讀者研討。

          在此談點個人看法,筆者認為造成目前概念混亂的主要原因與國家相關規范不協調有很大關系。首先,我們需要了解關于接地問題有哪些相關規范。

         ?。惨幏蛾P于華為UPS接地有關規定

         ?。?)GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收規范》第9.1.4不間斷電源輸出的中性線(N)極,必須與由接地裝置直接引來的接地干線相連接,做重復接地。

         ?。?)國家標準/國際標準GB16895.20-2003/IEC60364-5-551:1994規定“當發電設備作為(公用電網的)替代電源(備用系統)時運行而接到TN系統時,其自動切斷供電的防護不應依賴于與公用電網接地點的連接。應設一個適當的接地極”。這條規定存在的問題:

         ?。保┻@個“適當的接地極”是獨立的還是與供電系統接地裝置連在一起的。

         ?。玻]有明確“發電設備”中性點與公用電源的中性點之間是否相對獨立,是否有電氣和物理上的聯系。

          出現以下四種情況:1)設備中性點獨立、接地極獨立。2)設備中性點獨立、接地極不獨立。3)設備中性點不獨立、接地極獨立。4)設備中性點不獨立、接地極不獨立。

         ?。保┌l電設備的中性點獨立、接地極獨立,對于柴油發電機,由于其電樞線圈與公用電網是獨立的,中性點接到單獨地上,兩種電源之間采用四極開關,兩個N線不會并列而形成分流。但是用電設備是放置在建筑內的,TN系統中設備外殼與公用電網的地是接在一個系統上的。那么當切換到備用系統上時,因為柴油發電機的地與公用電網不是同一個地,供電系統就變成了TT系統。(假如設備再做有等電位聯結,就更難區分是TN還是TT系統了)相應的保護系統應作改變。接地電流變小,用過電流保護兼做單相接地保護很難滿足要求,通常應采用漏電保護。而漏電保護的上下級選擇性,只能采用時間延時來實現,影響快速性和靈敏性。因此筆者認為這個“適當的接地極”應與公用電網的接地裝置聯在一起。

         ?。玻┌l電設備的中性點獨立、接地極不獨立,上述規定可行。

         ?。常┌l電設備的中性點不獨立、接地極獨立,沒有意義。即使做了獨立接地極,由于設備不獨立,導致接地極也不能獨立。

         ?。矗┌l電設備的中性點不獨立、接地極不獨立。如果UPS算發電設備,由于其內部輸出N線與輸入N線是連在一起的,在其輸出端再設一個適當的接地極,豈不是將N線在不同地點多次接地了嗎?TN-S系統則變為TN-C系統。

         ?。?)國家標準《建筑物電氣裝置第5部分:電氣設備的選擇和安裝第54章:接地配置和保護導體》GB16895.3規定了PEN導體從“任何一點起,中性導體和保護導體的作用是由各自的導體提供的,則從該點起不允許再將這些導體互相連接”。

         ?。?)中華人民共和國電力行業標準DL/T621—1997《交流電氣裝置的接地》8.4.3保護接地和功能接地共用接地裝置時,應滿足保護接地的各項要求。保護中性線應符合下列要求:1)TN系統中,固定裝置中銅芯截面不小于10mm2的或鋁芯截面不小于16mm2的電纜,當所供電的那部分裝置不由殘余電流動作器保護時,其中的單根芯線可兼作保護線和中性線。

         ?。玻┍Wo中線性應采取防止雜散電流的絕緣措施。成套開關設備和控制設備內部的保護中性線無需絕緣。

         ?。常┊攺难b置的任何一點起,中性線及保護線由各自的導線提供時,從該點起不應將兩導線連接。在分開點,應分別設置保護線及中性線用端子或母線。保護中性線應接至供保護線用的端子或母線。

         ?。?)JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第6.3.6在TN-S供電系統中,UPS裝置的交流輸入端宜設置隔離變壓器或專用變壓器;當UPS輸出的隔離變壓器為TN-S、TT接地型式時,中性點應接地。

          第12.2.2-2TN系統中保護導體或保護接地中性導體應在靠近配電變壓器處接地,且應在進入建筑物處接地。

          第12.2.3采用TN-C-S系統時,當保護導體與中性導體從某點分開后不應再合并,且中性導體不應再接地。

          第11.9.5當電子信息系統設備由TN交流配電系統供電時,其配電線路必須采用TN-S系統的接地型式。

         ?。?)JGJXX-2010《醫療建筑電氣設計規范》(征求意見稿)4.4.12UPS電源側應按下列規定做重復接地。

         ?。保眨校庸╇婋娫词牵裕危酉到y時,若UPS旁路未加隔離變壓器,UPS出線端N線、PE線不能連接。若UPS旁路加隔離變壓器,UPS出線端做重復接地。(有問題)

         ?。玻眨校庸╇婋娫词牵裕危酉到y時,若UPS旁路未加隔離變壓器,但UPS輸出端配電柜(PDU)中加隔離變壓器,在PDU柜出線處將N線、PE線連接,做重復接地。

         ?。?)GB50472-2008《電子工業潔凈廠房設計規范》12.1.2配電系統接地型式宜采用TN-S或TN-C-S系統。

         ?。?)GB50395-2007《視頻安防監控系統工程設計規范》8.0.1電源供電方式應采用TN-S制式。

         ?。?)GB50394-2007《入侵報警系統工程設計規范》8.0.1-1系統供電宜由監控中心集中供電,供電宜采用TN-S制式。

         ?。?0)GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》8.1.6電子信息系統機房內的低壓配電系統不應采用TN-C系統。

         ?。常眨校友b置內部的中性線的連接方式

          要搞明白UPS在系統中的接地方式,我們需要分析UPS基本單元的工作原理。

         ?。常保眨校友b置基本單元根據整流與逆變的方式

         ?。ǎ保┌霕蛘?、半橋逆變連接方式(2)半橋整流、全橋逆變連接方式(3)全橋整流、半橋逆變連接方式(4)全橋整流、全橋逆變連接方式3.2根據主電源和旁通(輔助)電源的關系

         ?。ǎ保┲?、輔輸入電源都不帶隔離變壓器。

         ?。ǎ玻┹斎胫麟娫磶Ц綦x變壓器,旁通不帶。

         ?。ǎ常┹斎胫麟娫床粠Ц綦x變壓器,旁通帶隔離變壓器。

         ?。ǎ矗┹斎胫麟娫?、旁通電源帶隔離變壓器,共用或分別設置。

         ?。ǎ担┠孀冚敵龌芈凡捎酶綦x變壓器,旁通回路不帶,采用四極開關。

         ?。ǎ叮┠孀冚敵龊团酝ɑ芈贩謩e帶隔離變壓器。

         ?。ǎ罚┠孀冚敵龊团酝ɑ芈饭灿酶綦x變壓器1。

         ?。ǎ福┠孀冚敵龊团酝ɑ芈饭灿酶綦x變壓器2。

         ?。创嬖趩栴}

          從以上所列的規范及UPS原理圖中,我們可以看出,對于某些特例,它們是不協調的。如:當一個建筑物是由220/380V低壓供電,室內一層設建筑物總低壓配電室,三層設有計算機房、測試間、安防監控等重要場所,這些場所需要設UPS。

          通常做法是采用TN-C型式,三相四線引入建筑物,或TN-S型式,三相五線引入建筑物,在進戶總配電室低壓屏處做重復接地后,由該低壓屏引出至建筑物內的各層配電箱采用TN-S系統,N線與PE線單獨敷設,不再相連,我們稱之為TN-C-S系統。從建筑總配電室至三層的UPS設備,根據規范采用TN-S系統,五根線引上,其中的PE線接外殼,N線接UPS輸入端的N線端子。規范GB50303-2002不做任何區分,一律要求UPS的輸出的N線要直接與接地干線相連,這就出現下列問題:

         ?。?)在UPS的內部輸入和輸出的N線究竟是怎么回事,是否相連?如果相連了,再這么做就出現違反另一個規范的問題。通過下面的分析,可得出很大一批UPS的輸入和輸出N線其實是連在一起的。

         ?。?)旁通電源的N線和UPS輸出的地如何處理。旁通電源的PEN線在建筑物入戶處已經接地了,而UPS放在建筑內的三樓,要求其輸出的N線直接與接地干線相連。那么旁通電源的N線是否與UPS輸出的N線相連?如果相連,同樣出現違反另一個規范的問題。盡管維修旁通開關正常工作時處于打開狀態,可以使用四極開關將兩個N線隔離,但事實上UPS的靜態旁通開關STS的前后N線也是連在一起的。

         ?。?)GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收規范》第9.1.4條,對TN-C系統供電而言,沒有問題。但隨著社會發展,供電系統采用TN-C-S、TN-S的接地型式,已逐漸成為主流?;\統地講UPS的輸出中性點要直接接地似有不妥。

          如果輸入輸出不設隔離變壓器的前提下,無論全橋還是半橋逆變輸出,只要UPS的輸出要求有中性點,那么這個中性點與輸入電源的中性點都會有聯系,甚至是直接相連的。那么這個中性點是不是一定要在UPS的輸出點接地,應該綜合考慮整個供電系統的接地方式。如果給UPS裝置供電側已采用TN-S系統,N線與PE線在前端已經分開,UPS的輸出不能接地,否則,TN-S系統又變為TN-C系統,違反“JGJ16-2008《民用建筑電氣設計規范》第12.2.2-2條,TN系統中保護導體或保護接地中性導體應在靠近配電變壓器處接地,且應在進入建筑物處接地。違反“12.2.3采用TN-C-S系統時,當保護導體與中性導體從某點分開后不應再合并,且中性導體不應再接地。”的強規條文。

         ?。到鉀Q辦法

          通過對UPS裝置的分析,我們可以得出如下結論。

         ?。?)對于無逆變輸出隔離變壓器的UPS,只有輸入主電源、旁通電源都帶隔離變壓器,才能同時滿足規范要求。

         ?。?)對于有逆變輸出隔離變壓器的UPS,逆變輸出和旁通回路分別帶隔離變壓器、逆變輸出和旁通回路共用隔離變壓器1和逆變輸出與旁通回路共用隔離變壓器2,才能同時滿足規范要求。

         ?。?)因此要同時滿足各種規范要求,唯一的辦法是在輸入側或輸出側設置隔離變壓器,這會導致隔離變壓器的大量使用,增加成本和損耗,增加故障率。

          在我們設計時,只要求了UPS的容量、相數、時間、電壓等級、輸入諧波電流、輸出諧波電壓限值等,并沒有限定是半橋逆變還是全橋逆變,沒有要求一定設隔離變壓器。因此,UPS的輸出接地方式難以判定。

         ?。眨校由a廠家,有的把隔離變壓器作為標準配件。有的把隔離變壓器作為可選配件,甲方或圖紙中不做特殊說明,就認為不需要選用。若選用了不恰當型式的UPS或沒做特別說明,則會出現麻煩,設計人員可能要承擔責任。因此,在設計圖紙中一定要注明“增加隔離變壓器”。

         ?。?)對于小容量分布式的UPS是不是都要設隔離變壓器,例如:每個實驗室甚至每臺計算機都配置一個小型UPS,這也是我們工程設計中經常遇到的問題,我本人認為是沒必要的,但卻是違反規范要求的。因此有必要對GB50303-2002《建筑電氣工程施工質量驗收規范》第9.1.4條“不間斷電源輸出的中性線(N)極,必須與由接地裝置直接引來的接地干線相連接,做重復接地。”進行反思。如果不這樣做會有哪種危害?

          該條文解釋:不間斷電源輸出端的中性線(N極)通過接地裝置引入干線做重復接地,有利于遏制中心點漂移,使三相電壓均衡度提高。同時,當引向不間斷電源供電側的中性線意外斷開時,可確保不間斷電源輸出端不會引起電壓升高而損壞由其供電的重要用電設備,以保證整幢建筑物的安全使用。

          其實,即使“不間斷電源輸出端的中性線(N極),必須與接地裝置直接引來的接地干線相連接,做重復接地”,由于UPS的地不一定就是電源變壓器中性點的地,所以,中性線(N線)斷開,無論UPS輸出是否接地,導致各相電壓不平衡,這是不可避免的,解決不了三相平衡的問題,同樣也解決不了零點漂移問題。雖然通過強行把N線與地連在一起,解決了零地電壓的問題,但是同時造成了地網上出現雜散電流的問題,可能會對電子設備產生干擾。

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