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UPS中配備LSIG斷路器的使用建議
 

【作者: 伊頓】   2019年10月18日 星期五

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現今大部分企業在許多工廠、資料中心等地方使用Transformerless UPS,因此都會搭配包括LSIG的斷路器以節省成本及簡化其裝置複雜度,然而在某些時刻斷路器為保護裝置而跳閘的特點,反而導致重要資料的遺失,為此,伊頓提供一些方法幫助企業因應此問題。


背景

應用較大型UPS系統時,電工法規經常要求配備LSIG(Long time長時、Short time短時、Instantaneous瞬時、Ground接地)斷路器。具體來說,由480伏特或更高電壓供電、且受1000安培或更高電流斷路器保護的UPS系統,必須具有接地故障保護裝置來支援該UPS服務或其饋線(可參見美國國家電工法規 NEC 215.10、230.95、240.13、517.17)。



圖一 : 應用較大型UPS系統時,電工法規經常要求配備LSIG斷路器。
圖一 : 應用較大型UPS系統時,電工法規經常要求配備LSIG斷路器。

除了故障保護的主要功能外,LSIG 跳脫單元的調節功能亦可於故障發生時協調電訊路徑中的斷路器。這樣可以確保最接近故障的斷路器會先跳脫,亦即在啟動上游保護之前或是代其跳閘。如此即可將故障隔離,而無須關閉未受影響的設備。


UPS注意事項

現代UPS幾乎可說是專門使用於關鍵任務應用,其中可能包括資料中心,醫學影像或工廠廠房內的自動化等。具備輸入或輸出隔離變壓器的UPS可能需要在其上游和下游安裝LSIG斷路器,以提供有效的故障保護。但是,在動力總成中未包含隔離變壓器的UPS,在第一個隔離變壓器連接處之前,可藉由輸出端將單個LSIG納入其饋線獲得保護,而該變壓器可能位於配電裝置(PDU)內。


由於無變壓器UPS中沒有隔離變壓器,因此在饋線或服務中的LSIG可為下游設備提供保護。下游故障時將啟動饋線或服務源中的LSIG,如此即無需在UPS輸出端配備額外的LSIG來提供故障保護。


事實上,在無變壓器UPS周圍的其他斷路器中存在LSIG裝置可能會造成斷路器意外跳閘的問題,從而打斷關鍵製程或設備的運行。以下描述若干上述提及之問題,並建議如何降低錯誤跳脫風險的方法。


各種情境

並聯的 UPS

兩個或多個並聯的UPS系統會不斷對其變流器的相位進行微幅調整,以促進UPS模組之間精確負載分配。這些調整可允許一個或多個UPS模組輸出斷路器或MOB的反向饋電(參見圖二)。



圖二 : 附維護旁路的並聯UPS系統和PDU
圖二 : 附維護旁路的並聯UPS系統和PDU

如果這些斷路器配備了LSIG,那麼根據其設置的靈敏度,即可感測到電流失衡並跳脫。這些反向饋電電流為時短暫,但可能強度極大,進而導致電流始動位準調整的效果降低。


建議或解決方案


‧ 請勿在MOB位置使用接地故障檢測斷路器


從旁路電源轉移到UPS變流器

當UPS 從旁路切換到變流器運行時,變流器會受控制使其旁路電源相位產生偏移,以確保順利轉換,同時讓兩個電源短暫並聯。但是饋線會將此舉視為旁路失衡或反向饋電,進而使斷路器出現不必要的跳脫。


建議或解決方案


‧ 將旁路饋線斷路器上的時間延遲設置為最大值(通常為500毫秒)


維護或「環繞」旁路斷路器

這些斷路器位於主要的UPS 饋線或服務的下游,通常標記如下所示(參見圖1):


‧ BIB (Bypass Isolation Breaker):旁路隔離斷路器,隔離UPS內部靜態旁路以實現斷電服務。


‧ MBP (Maintenance Bypass Breaker):維護旁路斷路器,包覆UPS電源轉換電路,在維修UPS時為關鍵負載供電。


‧ MIS或MIB (Maintenance Isolation Breaker):維護隔離斷路器,與UPS輸出串聯,區隔UPS輸出匯流排與負載電源。


若於上述任一斷路器上使用LSIG跳閘,則在從UPS到旁路或從靜態旁路到維護旁路的轉換過程中,就可能出現誤報和假性跳脫。


建議或解決方案


‧ 針對BIB:將時間延遲設置為最大,通常為500毫秒。


‧ 針對MBP和MIS:將時間延遲設置為至少100毫秒。


電池測試期間UPS整流器輸入斷路器跳脫

UPS執行自動或手動電池測試時,會將電流(瓦特)反饋到斷路器中,後者專為供電給UPS整流器(有時標記為RIB)。電流的大小取決於UPS輸出負載量以及測試持續時間(分鐘),因此不太可能進行延時調整。


解決方案


‧ 停止電池測試或更改設定,以僅有輸出負載的情況下進行測試。


總結

與先前以隔離變壓器為基礎的UPS系統相比,在無變壓器UPS中使用LSIG跳脫功能需做更多考量和規劃。


不過,在主饋線或UPS中使用單個LSIG可以省錢並降低複雜度,同時仍能滿足國家電工法規對大型饋線進行故障保護的要求。在設計和規劃階段,強烈建議應多加與斷路器供應商和UPS供應商進行諮詢。


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