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UPS电源安装规范详解


UPS 电源安装规范详解 以下内容由广州柏克 UPS 电源厂家:www.gdbaykee.net 提供 咨询电话 020-87565220 UPS 电源安装前,用户都要为 UPS 做输入输出配电。一般 UPS 厂家会向用户提供 完整、详细的 UPS 安装要求和注意事项,只有符合这个要求,UPS 接入用户供电 系统后才会正常工作。 在此, 笔者根据 UPS 输入输出的不同类型整理了

UPS 安装 要求及注意事项,并附上配电示意图和配电盘范例,希望能对读者有所帮助。 在实际应用中, 工程师可根据要安装的 UPS 的实际情况将相关参数填入空格 内发给用户,以便用户按此要求施工。下面逐项进行说明: 一、 用户为 UPS 提供的输入市电其波动值一般要小于 UPS 标称的允许市电 波动值,例如某型号 UPS 标称允许市电输入电压波动在 220V+20%,那么此项可 要求用户市电波动在+15%, 这样有利于 UPS 正常运行;零地电压一般要求在不带 负载时小于 1.5V,带满载时小于 2V,工程师也可根据现场情况及负载要求提出 此值。 二、 UPS 为了消除共模干扰,零、火线对地之间都加了滤波电容,零、火 对地都有电流,可能造成零、火线上电流不等,从而使带漏电的断路器跳闸。所 以 UPS 前级及负载回路不能装带漏电保护的断路器, 以免造成 UPS 及其负载意外 掉电。 这里要指出的是, 用户配 UPS 的主要目的是为了重要设备如计算机等的安 全运行,而不是为了保障人员安全,所以也不应该对线路中带电部分如插座、断 路器等频繁插拔、开合。 三、 从安全用电角度出发,零线(尤其干线)不能断,即使要断也要零、 火双断。 四、 为了消除干扰,大多数 UPS 的输入零线与输出零线是隔离的或者是经 过扼流圈的,所以在做 UPS 配电时不能把 UPS 输出(即负载)的零线接到输入配 电的零线母排上。用户可将 UPS 输出(负载)零线接到单独一条零线排上。某些 品牌的 UPS 如 APC silcon 系列、爱克赛的 powerwave prime 等,在 UPS 内部输 入零线与输出零线直通, 就可以把输入零线与输出 (负载) 零线接到同一母排上。 五、 UPS 输入断路器是专为单独控制 UPS 输入电源的通断的,所以 UPS 输

入断路器的下口不要再接其它的用电设备,以免影响 UPS 输入电的正常通断。这 里要说明一点,有些用户要求 UPS 在市电掉电后,UPS 靠电池后备工作的时间很 长,这样,UPS 所配的外接长延时电池的容量会很大,为保证这部分外接电池能 够有足够的充电电流(一般为外接电池总 AH 数的 10%),厂家会给 UPS 另外配 一只外接长延时电池充电器, 此充电器的交流输入电源要与 UPS 的输入电源同时 通断,才能保证在有市电时,外接充电器对外接电池充电,市电断时,电池通过 充电器立即向 UPS 逆变器放电。 所以这种充电器的交流输入电是要与 UPS 的输入 电接在同一断路器的下口的。 六、 在为 UPS 选配输入输出断路器时,首先要求断路器标称的额定电压要 符合 UPS 的额定输入输出电压,如单进单出 UPS 可选单极(或 N+1,或两极)额 定电压为 AC220V 或 250V 的断路器,三进三出 UPS 可选三极(或 N+3,或四极) 额定电压为 AC380V 或 415V 的断路器。 要注意断路器的额定分断能力 ICU 要符合 UPS 厂家的要求, 一般小型 UPS 为 10KA 或 6KA,大中型 UPS 都要求在 30KA 以上。 断路器的标称额定电流要大于 UPS 的最大输入电流和输出电流,一般 UPS 厂家会直接给出输入输出断路器的额定工作电流值或 UPS 的最大输入输出电流 值,如未给出,也可通过以下公式算出: 其中 IINMAX 为最大输入电流,单位 A。 P 为 UPS 标称容量,单位 VA。 PFOUT 为输出功率因数。 PC 为充电功率, 单位 W, PC 值厂家未给出, 如 可通过公式计算出: PC≈VC×IC, 这里 VC 为 UPS 均充电压,单位 V。IC 为 UPS 均充电流(或最大充电电流),单 位 A。 ηAC-AC 为 UPS 满载时交流输入至交流输出的效率(是 UPS 带线性满负荷时 输出有功功率与输入有功功率之比),为一常数。 PFIN 为输入功率因数。 IOUTMAX 为 UPS 最大输出电流,单位 A。 UOUTMIN 为 UPS 最小输出电压,单位 V。在线式 UPS 是稳压输出的,所以 UOUTMIN 可取 220V。 某些在线互动式 UPS, 当市电输入电压在一定范围之内时 (如 APC Smart 系列为 192V~250V),UPS 是直接将此电压输出给负载的,只有在市

电输入电压超出此范围时,UPS 才将输入电压调整后(自动升压或降压 12%)输 出给负载, 所以这种情况下 UPS 最小输出电压应为 UPS 不做调整时的最低输入电 压。 UINMIN 为厂家给出的 UPS 满载工作时允许(不转电池供电)最低市电输入 电压。 另外,许多厂家都会允许 UPS 短时过载工作(为 UPS 标称功率的 100%~125%), 断路器也允许在过流 125%时 1~2 小时后才动作,所以这种过载情况一般不予考 虑。 例: 一台 APC Symmetra 16KVA 单进单出 UPS, 其输入电压范围 155V~276V AC (满载),输入功率因数 0.98,输出功率因数 0.7,充电功率 1.2KW,满载 AC~ AC 效率 0.91,那么其最大输入电流 IINMAX=(16000×0.7+1200)/ (0.91×0.98×155)=89.7A,最大输出电流 IOUTMAX=16000/220=72.7A。此 UPS 输入输出断路器的额定工作电流可分别选 100A 和 80A。 UPS 所带负载(计算机开关电源是整流型负载)通常是呈微感性的,功率因 数一般在 0.6~0.7 之间,UPS 输入端即使加入了功率因数校正电路,但在 UPS 走 旁路时,由于负载的缘故,输入端也是呈感性的,而感性负载的启动电流较大, 所以在选择输入、输出断路器时,其脱扣曲线应选择 D 类(10~20 倍额定电流 脱扣)。 有些 UPS 厂家考虑到断路器(包括塑壳断路器 MCCB 及微型断路器 MCB)在 某些情况下可能产生误动作,从而引发输入电和输出(负载)配电的意外断电, 所以会要求使用负荷隔离开关或带熔丝的负荷隔离开关。在选取开关和熔丝时, 其额定电流也要大于最大输入电流和最大输出电流。 特别要注意的是,多数三进单出机型,UPS 在转旁路工作时,全部负载是由 输入三相电中的一相来负担的,所以在选择输入断路器(多极)时其额定工作电 流应不小于满载时单相最大输入电流。 七、 对于 UPS 电源输入输出连线线径的选取也是参考每相最大电流的,考 虑到三相设备中中线上可能存在三次谐波电流, 所以三进单出及三进三出的零线 (尤其是输出零线)线径不应小于 A 相(三进单出 A 相通常被定为旁路用电)线 径。保护地线线径一般也要求与 A 相线径相同。

UPS 的连接线一般选用 BVR 线,YZ、YC 多芯软橡套线或 RVV 多芯软塑套线。 电流密度(每平方毫米截面积内可流过电流安培数)可按以下值估算: 1.5mm2≈8, 2.5mm2≈7, 4mm2≈6.5, mm2≈6, mm2≈5.5, mm2≈5, mm2≈4, 6 10 16 25 35 mm2≈3.5,50 mm2≈3,70 mm2≈2.5,95 mm2 以上最大不超过 2。 八、 UPS 与外接长延时电池之间连线不宜过长,否则在电池连线上损失的 压降过大。另外,用户往往十分注意 UPS 主机工作的环境温湿度,电池与主机一 同放臵可使电池也得到良好的工作环境。 九、 用户的负载配电最好采用分级多路控制方式。末端某一支路发生过流 或短路时, 不会导致同一级中其它支路或上一级用电设备掉电,且下一级断路器 的总额定电流值不应大于上一级的 130%,以避免出现下一级每个支路断路器都 没满载或过载工作时(断路器不跳闸),上一级断路器却因过载而跳闸,以致全 部负载都失去供电。 另外, 上一级断路器的脱扣曲线和脱扣时间要大于下一

级断路器的脱扣曲线和脱扣时间,以免下一级中支路有尖峰、浪泳或发生短路时 上一级断路器先于下一级断路器脱扣,导致全部负载断电。 对于三进三出 UPS 要求用户尽量平均分配三相负载, 以免因 UPS 三相中某一 相过载而使 UPS 进入旁路状态,降低 UPS 对负载的保护等级。 十、 建议用户为 UPS 及其负载单独设臵配电盘,以便于对 UPS 及其保护的 负载进行集中、可靠的控制。此配电盘要符合国家相关标准。 按防护型式分类: ①第一类防护型式: 防止固体异物进入电器内部及防止人体触及内部的带电 或运动部分的防护。第一类防护型式的分级方式及定义见下表。 第一类防护型式分级及定义 防护等级 简称 定义 0 无防护 没有专门的防护 1 防护直径大于 50mm 的固体 能防止直径大于 50mm 的固体异物进入壳内, 能防止人体的某一大面积部分(如手)偶然或意外触及壳内带电或运动部分, 但不 能防止有意识地接触这些部分 2 防护直径大于 12mm 的固体 能防止直径大于 12mm 固体进入壳内,能防止 手触及壳内带电或运动部分

3 防护直径大于 2.5mm 的固体 能防止直径大于 2.5mm 的固体异物进入壳内, 能防止厚度(或直径)大于 1mm 的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分 4 防护直径大于 1mm 的固体 能防止直径大于 1mm 的固体异物进入壳内,能 防止厚度(或直径)大于 1mm 的工具、金属线等触及壳内带电或运动部分 5 防尘 能防止灰尘进入达到影响产品运行的程度,完全防止触及壳内带电 或运动部分 6 尘密 完全防止灰尘进入壳内完全防止触及壳内带电或运动部分 ②第二类防护型式: 防止水进入内部达到有害程度的防护。第二类防护型式 的分级方式及定义见下表。 第二类防护型式分级及定义 防护等级 简称 定义 0 无防护 没有专门的防护 1 防滴 垂直的滴水应不能直接进入产品内部 2 15°防滴 与铅垂线成 15°角范围内的滴水,应不能直接进入产品内部 3 防淋水 任何方向的喷水对产品应无有害的影响 4 防溅 猛烈的海浪或强力喷水对产品应无有害的影响 5 防喷水 任何方向的喷水对产品应无有害的影响 6 防海浪或强力喷水 猛烈的海浪花或强力喷水对产品应无有害的影响 7 浸水 产品在规定的压力和时间内浸在水中,进水量应无有害的影响 8 潜水 产品在规定的压力下长时间浸在水中,进水量应无有害的影响 表明产品外壳防护等级的标志由字母"IP"及两个数字组成。 第一位数字表示 上述第一类防护型式的等级, 第二位数字表示上述第二类防护型式的等级。如需 单独标志第一类防护型式的等级时,被略去的数字的位臵,应以字母"X"补充。 如 IP3X 表示第一类防护型式 3 级,IPX2 表示第二类防护型式 2 级。 工程师可根据设备安装的场所、位臵和 UPS 厂家要求提出防护等级,一般室 内安装的配电箱防护等级为 IP30。 十一、 客户都知道不能将空调、照明等设备接入 UPS 输出端,但用户在做 UPS 负载配电时,UPS 负载专用插座与非 UPS 负载插座没有明显的区分标志,就 可能造成用户误将非 UPS 负载插入 UPS 负载专用插座中,影响 UPS 正常运行,所

以要在 UPS 负载专用插座上作出明显区别于其它插座的特殊标志。 十二、 某些需要单相三线制供电的 UPS 负载,在其设备内部,零线与保护 地线是接在一起的,如果 UPS 负载插座的零、火线接反,则有可能造成 UPS 和负 载的损坏, 所以用户在做负载配电时, 一定要检查 UPS 负载插座零、 火线的极性, 不能接反。对于插座来说,面对插座,以保护地线为起点,按顺时针顺序,依次 为地、火、零。对于插头来说,面对插头,以保护地线为起点,按顺时针顺序, 依次为地、零、火。 十三、 工作环境温度(略)。 十四、 地板承重(略)。 十五、 对于 UPS 外接蓄电池,是不需要用户自己安装的,一般是由 UPS 厂 家或代理商来安装的, 所以未在安装要求中提出。这里简单介绍一下电池正确安 装及安全运行的基本条件,仅供读者参考。 多节蓄电池串联时,尽量避免相邻码放的两节电池压差超过 120V,此电压 为人体安全电压值上限。当蓄电池导电部位压差超过 120V 时,建议这两导电部 位距离在 0.8 米以上。 在蓄电池组的充放电回路中必须装有过流保护断路器或熔断器, 而且此保护 装臵离电池越近越好, 有些熔断器甚至可以串接在蓄电池组内,这样当蓄电池组 的输出线绝缘损坏或输出短路时,蓄电池组的输出电压可被迅速切断。 蓄电池组过流保护断路器应选择专用的直流断路器,如 ABB 的 S280UC-Z、 S500UC-B 系列,SIEMENS(西门子)的 5SX5-B 系列,MOELLER(穆勒)的 L7-DC 系列等微型断路器。普通交流断路器(包括塑壳断路器 MCCB 及微型断路器 MCB) 在额定工作电压相同的情况下,在直流回路中分断电流的能力(灭弧效果)要弱 于交流回路, 因为直流回路中产生的电弧是持续的,而交流电流在过零点的那一 瞬间, 电弧会熄灭, 所以交流断路器在直流回路中要达到其标称的额定分断能力, 它所适用的额定工作电压就要下降,如 CLIPSAL(奇胜)的 E4CB 系列 B 类 2A~ 63A 微型断路器, 其单极在额定工作电压为交流 230V 时, 额定分断能力为 6000A, 而在直流回路中,要保持 6000A 的分断能力不变,其单极额定工作电压只有 48V DC。 因此也可以采用多极的交流断路器极连的办法来保持标称分断能力,提高直 流额定工作电压。

为了防止充电时有大的尖峰、浪涌窜入电池回路,将电池充爆,另外保证电 池组在过流或短路时能迅速动作,此断路器的脱扣曲线最好为 B 类(3~5 倍额 定电流脱扣)或 Z 类(2~3 倍额定电流脱扣),脱扣时间约为 4ms。 同理熔断器也最好选择直流速熔型的。 熔断器是根据其功能来划分其工作等 级的。工作等级由 2 个英文字母表示,第 1 个字母表示功能等级,而第 2 个字母 是表示被保护的对象。 第 1 个字母:a 局部范围保护(后备保护熔断器),g 全范围保护(一般用 途熔断器)。 第 2 个字母:G 电缆和导线保护(一般应用),M 开关电器保护(电动机回路 的保护), 半导体保护(用作整流器保护), 电缆和导线保护(根据 DIN VDE 规 R L 定)。 全范围熔断器(gL/gG、gR),它既能安全可靠地断开过载电流,也能安全地断开 短路电流。而局部范围熔断器只能用作短路保护(aM、aR)。 gL (DIN VDE)/gG (IEC) 全范围的电缆和导线保护; aM (DIN VDE/IEC) 局部范围的电动机回路保护; aR (DIN VDE/IEC) 局部范围的半导体保护; gR (DIN VDE/IEC) 全范围的半导体保护快动作。 蓄电池组的过载或短路保护可采用 aR 或 gR 等级的直流熔断器,如 SIEMENS (西门子)的 SILIZED 系列熔断器。 过流保护断路器或熔断器的直流分断能力应达到 UPS 厂家要求。以 APC Silcon UPS 为例,其蓄电池组电压为±384V,充电器最高充电电压为±460V, 以下是各型号要求的直流分断电流。 型号 DP310E DP320E DP340E DP360E DP380E DP3120E 最大放电电流(A) 16 33 65 96 128 195 最大短路电流(KA) 10 10 10 20 20 20

DP3160E DP3240E DP3320E DP3480E

259 388 514 775

20 40 40 40

过流保护断路器或熔断器的额定工作电压(直流)应大于 UPS 蓄电池组的浮 充电压, 因为虽然 UPS 正常工作时充电器与蓄电池组之间压差不是很大,但如果 充电器内部或充电器输出端正负极连线发生短路, 那么有可能接近于整个蓄电池 组浮充时电压值的电压就会全部加到此断路器上, 为了保证此时断路器还能有效 分断,此断路器的额定工作电压值一定要大于 UPS 蓄电池组的浮充电压。 过流保护断路器或熔断器的额定工作电流应大于蓄电池组的最大放电电流, 蓄电池连接线线径的选取也要参考蓄电池组的最大放电电流, 最大放电电流的计 算公式如下: IBATMAX 为蓄电池组最大放电电流,单位 A。 P 为 UPS 标称容量,单位 VA。 PFOUT 为输出功率因数。 ηDC-AC 为 UPS 在电池逆变状态下,带纯阻性满负荷工作时,从蓄电池组直 流至 UPS 交流输出的效率,为一常数。 UBATOFF 为 UPS 在电池逆变工作时的蓄电池组关机电压,单位 V。要注意, 某些厂家设定在大电流放电时的关机电压值小于小电流放电时的关机电压值, 如 APC Symmetra 系列 UPS 直流工作电压为 120V DC,在 50%以下负载时,电池关 机电压为 105V,在 50%以上负载时,电池关机电压为 100V。 还以上面 APC Symmetra 16KVA 单进单出 UPS 为例,其满载 DC~AC 效率为 0.95,那么蓄电池组最大放电电流 IBATMAX=(16000×0.7)/(0.95×100)= 117.9A。可选 SIEMENS NH 系列 3NA3832-2C 型熔断器作为蓄电池组保险,其额定 电压为 DC 250V,额定电流 125A,额定分断能力 DC 50KA。 左图为一 UPS 外臵电池保护装臵原理图 S 为直流断路器,起过流保护作用。 F 为速熔保险,当充电器内部短路时,此保险迅速熔断,与 S 配合保护电池

组。 D 大功率二极管,当电池组极性接反时,此二极管可提供一个较大的短路电 流,使 S 跳开,保护电池组与主机。 Fb 为选配速熔保险,串接在蓄电池组内,防止蓄电池组内部短路。 十六、 对于要求 UPS 24 小时不间断运行的用户,为 UPS 单独配臵一个维 修旁路配电箱是非常必要的。 通过对 UPS 及其维修旁路配电箱的正确操作,用户 可将 UPS 负载无间断地切换到此配电箱的手动维修旁路上, 然后使 UPS 主机彻底 不带电,工程师就可以安全地对 UPS 进行维修了。当维修工作完成后,再通过对 UPS 及此维修旁路配电箱进行操作,用户同样可以将 UPS 负载无间断地从手动维 修旁路切换回 UPS 在线输出回路。维修旁路配电箱的结构及操作方法如下。 (以 单进单出式 UPS 为例) K1 为 UPS 输入断路器,K2 为 UPS 输出断路器,K3 为 UPS 维护旁路开关。 正常开机顺序(初始状态 K1、K2、K3 均为 OFF) ①将 K1 扳到 ON,正常启动 UPS。 ②确认 UPS 输出电压正常后,将 K2 扳到 ON。 ③开启负载,此时 K3 保持 OFF 状态。 转维护旁路顺序(初始状态 K1、K2、为 ON,K3 为 OFF) ①确认市电供电正常,将 UPS 主机打到旁路状态(内部旁路)。 ②确认 K3 上、下口压差不超过 2V 后,将 K3 扳到 ON。 ③确认负载运行正常后,将 K2 扳到 OFF。 ④将 K1 扳到 OFF,此时 UPS 设备已与整个配电回路断开,可进行维护。 *如 UPS 不能打内部旁路,则需按正常顺序将 UPS 彻底关机,K2 扳到 OFF,K1 扳 到 OFF,此时负载将关闭。如负载还需继续工作,在确认 K1、K2、为 OFF 状态后, 将 K3 扳到 ON,然后再开启负载。 转回正常工作顺序(初始状态 K1、K2、为 OFF,K3 为 ON) ①将 K1 扳到 ON。 ②启动 UPS,确认 UPS 进入旁路状态(内部旁路)。

③确认 K2 上、下口压差不超过 2V 后,将 K2 扳到 ON。 ④确认负载运行正常后,将 K3 扳到 OFF。 ⑤将 UPS 从旁路打到在线状态,此时 UPS 恢复到正常工作状态。 附单相 UPS 安装要求 单进单出机型安装要求 1. 要求 UPS 供电为单相三线制。(零、火、地)市电波动在 220V± %以内,零 地电压小于 V。 2. UPS 前级及负载回路不能带漏电保护开关。 3. UPS 输入零线不能过断路器或保险。(如需要断零线,则零火双断。) 4. UPS 输入零线与输出零线(即 UPS 负载零线)要分开,不能混接。 5. UPS 输入火线不能与其它用电设备的火线共接一个断路器下口。 6. 输入断路器额定电压___V,额定电流___A,分断能力___KA。 输出断路器额定电压___V,额定电流___A,分断能力___KA。 7. 输入零、火线用___mm2 多股铜软线。 输出零、火线用___mm2,地线用___mm2 多股铜软线。 8. 客户如为 UPS 外配长延时电池,(建议用户将电池与 UPS 主机并排放臵)电池 与主机之间连线长度不超过___米。 9. 建议用户负载配电采用分级,多路控制方式,且下一极断路器总额定容量不 应大于上一极的 130%。 10. 建议用户为 UPS 及其负载单独设臵配电盘,防护等级 IP 。 11.UPS 负载插座与其它非 UPS 负载插座要区分开。 12. UPS 负载插座零、火线不能接反。(左零、右火,上面为地线。) 13. 建议 UPS 及电池工作环境干燥,温度在 20~25℃之间。 14. 地板的承重不小于___kg/m2,安装面积不低于___m2。


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