UPS工程安裝詳解

UPS安裝工藝詳解UPS安裝前，用戶都要為UPS做輸入輸出配電。一般UPS廠家會向用戶提供完整、詳細的UPS安裝要求和注意事項，只有符合這個要求，UPS接入用戶供電系統(tǒng)后才會正常工作。在此，筆者根據(jù)UPS輸入輸出的不同類型整理了UPS安裝要求及注意事項，并附上配電示意圖和配電盤范例，希望能對讀者有所幫助。在實際應用中，工程師可根據(jù)要安裝的UPS的實際情況將相關參數(shù)填入空格內(nèi)發(fā)給用戶，以便用戶按此要求施工。下面逐項進行說明：一、 用戶為UPS提供的輸入市電其波動值一般要小于UPS標稱的允許市電波動值，例如某型號UPS標稱允許市電輸入電壓波動在220V+20%，那么此項可要求用戶市電波動在+15%，這樣有利于UPS正常運行；零地電壓一般要求在不帶負載時小于1.5V，帶滿載時小于2V，X程師也可根據(jù)現(xiàn)場情況及負載要求提出此值。二、 UPS為了消除共模干擾，零、火線對地之間都加了濾波電容，零、火對地都有電流，可能造成零、火線上電流不等，從而使帶漏電的斷路器跳閘。所以UPS前級及負載回路不能裝帶漏電保護的斷路器，以免造成UPS及其負載意外掉電。這里要指出的是，用戶配UPS的主要目的是為了重要設備如計算機等的安全運行，而不是為了保障人員安全，所以也不應該對線路中帶電部分如插座、斷路器等頻繁插拔、開合。三、 從安全用電角度出發(fā)，零線（尤其干線）不能斷，即使要斷也要零、火雙斷。四、 為了消除干擾，大多數(shù)UPS的輸入零線與輸出零線是隔離的或者是經(jīng)過扼流圈的，所以在做UPS配電時不能把UPS輸出（即負載）的零線接到輸入配電的零線母排上。用戶可將UPS輸出（負載）零線接到單獨一條零線排上。某些品牌的。?、如APCsilcon系列、愛克賽的powerwaveprime等，在UPS內(nèi)部輸入零線與輸出零線直通，就可以把輸入零線與輸出（負載）零線接到同一母排上。五、 UPS輸入斷路器是專為單獨控制UPS輸入電源的通斷的，所以UPS輸入斷路器的下口不要再接其它的用電設備，以免影響UPS輸入電的正常通斷。這里要說明一點，有些用戶要求UPS在市電掉電后，UPS靠電池后備工作的時間很長，這樣，UPS所配的外接長延時電池的容量會很大，為保證這部分外接電池能夠有足夠的充電電流（一般為外接電池總AH數(shù)的10%），廠家會給UPS另外配一只外接長延時電池充電器，此充電器的交流輸入電源要與UPS的輸入電源同時通斷，才能保證在有市電時，外接充電器對外接電池充電，市電斷時，電池通過充電器立即向UPS逆變器放電。所以這種充電器的交流輸入電是要與UPS的輸入電接在同一斷路器的下口的。六、 在為UPS選配輸入輸出斷路器時，首先要求斷路器標稱的額定電壓要符合UPS的額定輸入輸出電壓，如單進單出UPS可選單極（或N+1，或兩極）額定電壓為AC220V或250V的斷路器，三進三出UPS可選三極（或N+3，或四極）額定電壓為AC380V或415V的斷路器。要注意斷路器的額定分斷能力ICU要符合UPS廠家的要求，一般小型UPS為10KA或6KA，大中型UPS都要求在30KA以上。斷路器的標稱額定電流要大于UPS的最大輸入電流和輸出電流，一般UPS廠家會直接給出輸入輸出斷路器的額定工作電流值或UPS的最大輸入輸出電流值，如未給出，也可通過以下公式算出：其中IINMAX為最大輸入電流，單位A。P為UPS標稱容量，單位VA。PFOUT為輸出功率因數(shù)。PC為充電功率，單位W，如PC值廠家未給出，可通過公式計算出：PC^VCXIC，這里VC為UPS均充電壓，單位V。IC為UPS均充電流（或最大充電電流），單位A。nAC-AC為UPS滿載時交流輸入至交流輸出的效率（是UPS帶線性滿負荷時輸出有功功率與輸入有功功率之比），為一常數(shù)。PFIN為輸入功率因數(shù)。IOUTMAX為UPS最大輸出電流，單位A。UOUTMIN為UPS最小輸出電壓，單位V。在線式UPS是穩(wěn)壓輸出的，所以UOUTMIN可取220V。某些在線互動式UPS，當市電輸入電壓在一定范圍之內(nèi)時（如APCSmart系列為192V~250V），UPS是直接將此電壓輸出給負載的，只有在市電輸入電壓超出此范圍時，UPS才將輸入電壓調(diào)整后（自動升壓或降壓12%）輸出給負載，所以這種情況下UPS最小輸出電壓應為UPS不做調(diào)整時的最低輸入電壓。UINMIN為廠家給出的UPS滿載工作時允許（不轉電池供電）最低市電輸入電壓。另外，許多廠家都會允許UPS短時過載工作（為UPS標稱功率的100%~125%），斷路器也允許在過流125%時1~2小時后才動作，所以這種過載情況一般不予考慮。例：一臺APCSymmetra16KVA單進單出UPS，其輸入電壓范圍155V?276VAC（滿載），輸入功率因數(shù)0.98，輸出功率因數(shù)0.7，充電功率1.2KW，滿載AC?AC效率0.91，那么其最大輸入電流IINMAX=（16000X0.7+1200）/（0.91X0.98X155）=89.7A，最大輸出電流IOUTMAX=16000/220=72.7A。此UPS輸入輸出斷路器的額定工作電流可分別選100A和80A。UPS所帶負載（計算機開關電源是整流型負載）通常是呈微感性的，功率因數(shù)一般在0.6~0.7之間，UPS輸入端即使加入了功率因數(shù)校正電路，但在UPS走旁路時，由于負載的緣故，輸入端也是呈感性的，而感性負載的啟動電流較大，所以在選擇輸入、輸出斷路器時，其脫扣曲線應選擇D類（10?20倍額定電流脫扣）。有些UPS廠家考慮到斷路器（包括塑殼斷路器MCCB及微型斷路器MCB）在某些情況下可能產(chǎn)生誤動作，從而引發(fā)輸入電和輸出（負載）配電的意外斷電，所以會要求使用負荷隔離開關或帶熔絲的負荷隔離開關。在選取開關和熔絲時，其額定電流也要大于最大輸入電流和最大輸出電流。特別要注意的是，多數(shù)三進單出機型，UPS在轉旁路工作時，全部負載是由輸入三相電中的一相來負擔的，所以在選擇輸入斷路器（多極）時其額定工作電流應不小于滿載時單相最大輸入電流。七、 對于UPS輸入輸出連線線徑的選取也是參考每相最大電流的，考慮到三相設備中中線上可能存在三次諧波電流，所以三進單出及三進三出的零線（尤其是輸出零線）線徑不應小于A相（三進單出A相通常被定為旁路用電）線徑。保護地線線徑一般也要求與A相線徑相同。UPS的連接線一般選用BVR線，YZ、YC多芯軟橡套線或RVV多芯軟塑套線。電流密度（每平方毫米截面積內(nèi)可流過電流安培數(shù)）可按以下值估算：1.5mm2^8，2.5mm2^7，4mm2^6.5，6mm2^6，10mm2^5.5，16mm2^5，25mm2^4，35mm2^3.5，50mm2^3，70mm2^2.5，95mm2以上最大不超過2。八、 UPS與外接長延時電池之間連線不宜過長，否則在電池連線上損失的壓降過大。另外，用戶往往十分注意UPS主機工作的環(huán)境溫濕度，電池與主機一同放置可使電池也得到良好的工作環(huán)境。九、 用戶的負載配電最好采用分級多路控制方式。末端某一支路發(fā)生過流或短路時，不會導致同一級中其它支路或上一級用電設備掉電，且下一級斷路器的總額定電流值不應大于上一級的130%，以避免出現(xiàn)下一級每個支路斷路器都沒滿載或過載工作時（斷路器不跳閘），上一級斷路器卻因過載而跳閘，以致全部負載都失去供電。 另外，上一級斷路器的脫扣曲線和脫扣時間要大于下一級斷路器的脫扣曲線和脫扣時間，以免下一級中支路有尖峰、浪泳或發(fā)生短路時上一級斷路器先于下一級斷路器脫扣，導致全部負載斷電。對于三進三出UPS要求用戶盡量平均分配三相負載，以免因UPS三相中某一相過載而使UPS進入旁路狀態(tài)，降低UPS對負載的保護等級。十、建議用戶為UPS及其負載單獨設置配電盤，以便于對UPS及其保護的負載進行集中、可靠的控制。此配電盤要符合國家相關標準。按防護型式分類：第一類防護型式:防止固體異物進入電器內(nèi)部及防止人體觸及內(nèi)部的帶電或運動部分的防護。第一類防護型式的分級方式及定義見下表。第一類防護型式分級及定義防護等級簡稱定義0無防護沒有專門的防護1防護直徑大于50mm的固體能防止直徑大于50mm的固體異物進入殼內(nèi)，能防止人體的某一大面積部分（如手）偶然或意外觸及殼內(nèi)帶電或運動部分，但不能防止有意識地接觸這些部分2防護直徑大于12mm的固體能防止直徑大于12mm固體進入殼內(nèi)，能防止手觸及殼內(nèi)帶電或運動部分3防護直徑大于2.5mm的固體能防止直徑大于2.5mm的固體異物進入殼內(nèi)，能防止厚度（或直徑）大于1mm的工具、金屬線等觸及殼內(nèi)帶電或運動部分4防護直徑大于1mm的固體能防止直徑大于1mm的固體異物進入殼內(nèi)，能防止厚度（或直徑）大于1mm的工具、金屬線等觸及殼內(nèi)帶電或運動部分5防塵能防止灰塵進入達到影響產(chǎn)品運行的程度，完全防止觸及殼內(nèi)帶電或運動部分6塵密完全防止灰塵進入殼內(nèi)完全防止觸及殼內(nèi)帶電或運動部分第二類防護型式：防止水進入內(nèi)部達到有害程度的防護。第二類防護型式的分級方式及定義見下表。第二類防護型式分級及定義防護等級簡稱定義0無防護沒有專門的防護1防滴垂直的滴水應不能直接進入產(chǎn)品內(nèi)部215。防滴與鉛垂線成15°角范圍內(nèi)的滴水，應不能直接進入產(chǎn)品內(nèi)部3防淋水任何方向的噴水對產(chǎn)品應無有害的影響4防濺猛烈的海浪或強力噴水對產(chǎn)品應無有害的影響5防噴水任何方向的噴水對產(chǎn)品應無有害的影響6防海浪或強力噴水猛烈的海浪花或強力噴水對產(chǎn)品應無有害的影響7浸水產(chǎn)品在規(guī)定的壓力和時間內(nèi)浸在水中，進水量應無有害的影響8潛水產(chǎn)品在規(guī)定的壓力下長時間浸在水中，進水量應無有害的影響表明產(chǎn)品外殼防護等級的標志由字母"IP"及兩個數(shù)字組成。第一位數(shù)字表示上述第一類防護型式的等級，第二位數(shù)字表示上述第二類防護型式的等級。如需單獨標志第一類防護型式的等級時，被略去的數(shù)字的位置，應以字母"X"補充。如IP3X表示第一類防護型式3級，IPX2表示第二類防護型式2級。工程師可根據(jù)設備安裝的場所、位置和UPS廠家要求提出防護等級，一般室內(nèi)安裝的配電箱防護等級為IP30。十一、客戶都知道不能將空調(diào)、照明等設備接入UPS輸出端，但用戶在做UPS負載配電時，UPS負載專用插座與非UPS負載插座沒有明顯的區(qū)分標志，就可能造成用戶誤將非UPS負載插入UPS負載專用插座中，影響UPS正常運行，所以要在UPS負載專用插座上作出明顯區(qū)別于其它插座的特殊標志。十二、某些需要單相三線制供電的UPS負載，在其設備內(nèi)部，零線與保護地線是接在一起的，如果UPS負載插座的零、火線接反，則有可能造成UPS和負載的損壞，所以用戶在做負載配電時，一定要檢查UPS負載插座零、火線的極性，不能接反。對于插座來說，面對插座，以保護地線為起點，按順時針順序，依次為地、火、零。對于插頭來說，面對插頭，以保護地線為起點，按順時針順序，依次為地、零、火。十三、工作環(huán)境溫度（略）十四、地板承重（略九十五、對于UPS外接蓄電池，是不需要用戶自己安裝的，一般是由UPS廠家或代理商來安裝的，所以未在安裝要求中提出。這里簡單介紹一下電池正確安裝及安全運行的基本條件，僅供讀者參考。多節(jié)蓄電池串聯(lián)時，盡量避免相鄰碼放的兩節(jié)電池壓差超過120V，此電壓為人體安全電壓值上限。當蓄電池導電部位壓差超過120V時，建議這兩導電部位距離在0.8米以上。在蓄電池組的充放電回路中必須裝有過流保護斷路器或熔斷器，而且此保護裝置離電池越近越好，有些熔斷器甚至可以串接在蓄電池組內(nèi)，這樣當蓄電池組的輸出線絕緣損壞或輸出短路時，蓄電池組的輸出電壓可被迅速切斷。蓄電池組過流保護斷路器應選擇專用的直流斷路器，如ABB的S280UC-Z、S500UC-B系列，SIEMENS（西門子）的5SX5-B系列，MOELLER（穆勒）的L7-DC系列等微型斷路器。普通交流斷路器（包括塑殼斷路器MCCB及微型斷路器MCB）在額定工作電壓相同的情況下，在直流回路中分斷電流的能力（滅弧效果）要弱于交流回路，因為直流回路中產(chǎn)生的電弧是持續(xù)的，而交流電流在過零點的那一瞬間，電弧會熄滅，所以交流斷路器在直流回路中要達到其標稱的額定分斷能力，它所適用的額定工作電壓就要下降，如CLIPSAL（奇勝）的E4CB系列B類2A?63A微型斷路器，其單極在額定工作電壓為交流230V時，額定分斷能力為6000A，而在直流回路中，要保持6000A的分斷能力不變，其單極額定工作電壓只有48VDC。因此也可以采用多極的交流斷路器極連的辦法來保持標稱分斷能力，提高直流額定工作電壓。為了防止充電時有大的尖峰、浪涌竄入電池回路，將電池充爆，另外保證電池組在過流或短路時能迅速動作，此斷路器的脫扣曲線最好為B類（3?5倍額定電流脫扣）或Z類（2?3倍額定電流脫扣），脫扣時間約為4ms。同理熔斷器也最好選擇直流速熔型的。熔斷器是根據(jù)其功能來劃分其工作等級的。工作等級由2個英文字母表示，第1個字母表示功能等級，而第2個字母是表示被保護的對象。第1個字母：a局部范圍保護（后備保護熔斷器），g全范圍保護（一般用途熔斷器）。第2個字母:G電纜和導線保護（一般應用），M開關電器保護（電動機回路的保護），R半導體保護（用作整流器保護），L電纜和導線保護（根據(jù)DINVDE規(guī)定）。全范圍熔斷器（gL/gG、gR），它既能安全可靠地斷開過載電流，也能安全地斷開短路電流。而局部范圍熔斷器只能用作短路保護（aM、aR）。gL（DINVDE）/gG（IEC）全范圍的電纜和導線保護；aM（DINVDE/IEC）局部范圍的電動機回路保護；aR（DINVDE/IEC）局部范圍的半導體保護；gR（DINVDE/IEC）全范圍的半導體保護快動作。蓄電池組的過載或短路保護可采用aR或gR等級的直流熔斷器，如SIEMENS（西門子）的SILIZED系列熔斷器。過流保護斷路器或熔斷器的直流分斷能力應達到UPS廠家要求。以APCSilconUPS為例，其蓄電池組電壓為土384V，充電器最高充電電壓為土460V，以下是各型號要求的直流分斷電流。型號最大放電電流（A） 最大短路電流（KA）DP310E16 10DP320E3310DP340E6510DP360E9620DP380E12820DP3120E19520DP3160E25920DP3240E38840DP3320E51440DP3480E77540過流保護斷路器或熔斷器的額定工作電壓（直流）應大于UPS蓄電池組的浮充電壓，因為雖然UPS正常工作時充電器與蓄電池組之間壓差不是很大，但如果充電器內(nèi)部或充電器輸出端正負極連線發(fā)生短路，那么有可能接近于整個蓄電池組浮充時電壓值的電壓就會全部加到此斷路器上，為了保證此時斷路器還能有效分斷，此斷路器的額定工作電壓值一定要大于UPS蓄電池組的浮充電壓。過流保護斷路器或熔斷器的額定工作電流應大于蓄電池組的最大放電電流，蓄電池連接線線徑的選取也要參考蓄電池組的最大放電電流，最大放電電流的計算公式如下：IBATMAX為蓄電池組最大放電電流，單位A。P為UPS標稱容量，單位VA。PFOUT為輸出功率因數(shù)。nDC-AC為UPS在電池逆變狀態(tài)下，帶純阻性滿負荷工作時，從蓄電池組直流至UPS交流輸出的效率，為一常數(shù)。UBATOFF為UPS在電池逆變工作時的蓄電池組關機電壓，單位V。要注意，某些廠家設定在大電流放電時的關機電壓值小于小電流放電時的關機電壓值，如APCSymmetra系列UPS直流工作電壓為120VDC，在50%以下負載時，電池關機電壓為105V，在50%以上負載時，電池關機電壓為100V。還以上面APCSymmetra16KVA單進單出UPS為例，其滿載DC?AC效率為0.95，那么蓄電池組最大放電電流IBATMAX=（16000X0.7）/（0.95X100）=117.9A。可選SIEMENSNH系列3NA3832-2C型熔斷器作為蓄電池組保險，其額定電壓為DC250V，額定電流125A，額定分斷能力DC50KA。左圖為一UPS外置電池保護裝置原理圖S為直流斷路器，起過流保護作用。F為速熔保險，當充電器內(nèi)部短路時，此保險迅速熔斷，與S配合保護電池組。D大功率二極管，當電池組極性接反時，此二極管可提供一個較大的短路電流，供跳開，保護電池組與主機。Fb為選配速熔保險，串接在蓄電池組內(nèi)，防止蓄電池組內(nèi)部短路。十六、對于要求UPS24小時不間斷運行的用戶，為UPS單獨配置一個維修旁路配電箱是非常必要的。通過對UPS及其維修旁路配電箱的正確操作，用戶可將UPS負載無間斷地切換到此配電箱的手動維修旁路上，然后使UPS主機徹底不帶電，工程師就可以安全地對UPS進行維修了。當維修工作完成后，再通過對UPS及此維修旁路配電箱進行操作，用戶同樣可以將UPS負載無間斷地從手動維修旁路切換回UPS在線輸出回路。維修旁路配電箱的結構及操作方法如下。（以單進單出式UPS為例）K1為UPS輸入斷路器，K2為UPS輸出斷路器，K3為UPS維護旁路開關。正常開機順序（初始狀態(tài)K1、K2、K3均為OFF）①將K1扳到ON，正常啟動UPS。確認UPS輸出電壓正常后，將K2扳到ON。開啟負載，此時K3保持OFF狀態(tài)。轉維護旁路順序（初始狀態(tài)K1、K2、為ON，K3為OFF）確認市電供電正常，將UPS主機打到旁路狀態(tài)（內(nèi)部旁路）。確認K3上