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UPS相關的交流供配電系統(二)

來源:機房360 作者:王其英 更新時間:2011-6-20 14:11:01

摘要:作為供電系統和用電負載端在目前還都是從電網中獲得交流電,再將交流電進行加工后才能用到我們的日常工作和生活中。換言之,交流電已和我們的生活息息相關,因此對交流電的知識必須有所了解。

  (本文緊接連載一)

  三、對220V插座三個電極的辨認
  
  往往有這種情況,或者單個插座或者PDU組合插座,有時弄不清楚哪是火線哪是零線,于是就出現了“左零右火”的經驗說法,這種說法有沒有普遍性呢?圖3示出了插座的幾種安裝方法。 


圖3電源插座三極的辨認方法 

  圖3(a)中表示的是兩極插座,上面的一個的位置正好是兩極在水平位置上,所以“左零右火”的經驗說法就用上了;但下面一個的兩極在垂直位置上,“左零右火”的經驗說法就不適用了。再看圖3(b)表示的三極插座的位置,左上角的一個適用“左零右火”的經驗說法,而左下角的一個就安裝反了,如果讓采用“左零右火”的經驗說法,正好得到相反的結果,實際上左邊是“火”而不是“零”。如果是右邊的兩個安裝位置就更無法下手,因此“左零右火”的經驗說法沒有通用性。
  
  為了正確認定極性,就必須用科學的方法。在三極插座中有一個極是容易辨認的,就是夾在兩個斜孔之間的那個豎直孔,那個極就是“地”,從低級開始順時針劃弧線,遇到的電機的順序就是“火”“零”“地”。這樣一來,無論插座的位置角度如何變化都不會認錯極性。
  
   有一點需要注意的是,圖3(b)表示的是三極插座而不能稱作“三相”插座,一般三相插座的含義就是3380V。
  
   四、電源兩極插座火線與零線的辨認方法
  
   往往有這種情況,一個兩極或三極插座擺在面前,如果沒有上面的順時針旋轉尋找法,如果是兩極插座,即使會順時針旋轉尋找法也用不上。又沒有試電筆,在只有一個萬用表的情況下,也可找出火線。


圖4電源兩極插座火線的辨認方法

   方法是這樣的,如圖4所示,將萬用表旋到電阻檔的兆歐最大檔。而后將任一表針插入電源插座其中一個孔中,另一只表針握在您的手中,如圖所示。這時如果的指示為零,就表明這個極是零線(或地線),如果指示有數字,就說明這個極是火線。可能您會問會不會挨電?可以說任何感覺都沒有。原因是電流是微安級的。
  
   五、三相四線制用電時斷零線的危害
  
   斷路器在配電中比比皆是。是構成PDU的主題器材,不論是單極、雙極、三極和四極都有應用,尤其是在信息中心列頭柜中前三種是常見的。但第四種也并非絕無僅有。有的配電規劃設計者為了所謂人身的安全也習慣將零線通過開關控制,說這樣火線和零線一起斷就會起到保護作用,如圖5所示就是其中的一種。圖中兩火線UA、UB,UB、UC,UC和UA之間的電壓是380V;火線和零線之間的電壓UAN、UBN、UCN是220V。三個負載ZA、ZB和ZC是就跨接在220V上。換言之,ZA、ZB和ZC就代表三相的用電設備。


圖5四極斷路器的連接接線圖

   上述電路看起來很合理,殊不知隱藏著隱患。從圖上可以看出,對應相電壓UAN、UBN、UCN的每個開關觸點斷開都會導致設備因斷電而關機,但不會有什么危險。然而零線N的斷開有時就會導致嚴重事故甚至燒毀設備。
  
   在零線斷開時用UA、UB作例子來做一個計算,由于零線的斷開使得ZA、ZB沒有了原來的回路,這時只好形成線電壓UA、UB之間的串聯關系。現在UA、UB之間的UAB=380V。ZA和ZB和進行分壓,即

  
  如果ZA=ZB,兩只分得相等的電壓380V/2,這時是否設備能正常工作,要取決于設備本身對輸入電壓的范圍設定值。但如果兩個設備阻抗相差甚遠,比如ZA一路只開了很少的設備,這一路的阻抗是ZB的8倍(設備開得越少阻抗越大),這時ZA一路分得的電壓就是:

  
  這時接在線電壓UA、UB之間的對應ZA的開機設備會統統燒毀!此種情況在多處出現過。在實際中不一定阻抗一定要相差這么懸殊,比如ZA=3ZB,代入上式:

  
  這個值也足以燒毀220V的用電設備。在零線通過開關連接時出現零線斷開的情況并不少見,這主要表現在下列幾種情況:
  
  斷路器在閉合工作時,對應零線的觸點松動。好像“無緣無故”出了故障,找不到原因;
  
  斷路器合閘瞬間對應零線的觸點比其它觸點閉合的晚;開機后發現設備已損壞而找不到原因;
  
  斷路器關機瞬間對應零線的觸點比其它觸點斷開的早。下一次開機時發現設備因損壞而無法運行,也找不到原因。
  
   2 電纜的選擇
  
  2.1一般電纜截面積的計算
  
  電纜分直流和交流兩種用法,一般像計算機房的電纜為塑料外皮,比如像PVC、PE這類電纜的長期工作溫度規定不要超過70C。但電纜在交流應用中由于交流中有諧波分量和原來的交流可是電纜功耗加大,而輸送直流時就少了這些附加成分,效率就高,因此壽命就長。即同樣規格的電纜在同樣的溫度條件下直流通流量比交流大,或在同樣電流的情況下直流應用時的壽命長。
  
  經常會碰到這樣的問題,一個設備買來了,用多大的電纜合適?如果產品說明書上有規定就簡單了,如果沒有如何來選?即使產品說明書上有推薦值,是否就絕對正確?這就牽涉到選擇電流密度的問題。每平方毫米(mm2)取幾安培(A)合適?有的說每平方毫米(mm2)取5安培(A),即5A/mm2,對嗎?為何不同UPS廠家給出的電流密度不盡相同?哪一個對?
  
   規范地說,電纜截面積對某一特定負載來說不是固定的,它和所要求的線路壓降有關,用下例說明。
  
   例:如圖6所示,設UPS到10kVA負載輸入端的電纜長度為50m,UPS輸出端電壓電壓是220V,沿路壓降為10V。問需選多大截面的電纜?
  
   解:1.根據歐姆定律首先計算出負載阻抗Z:


圖6UPS到負載的電纜示意圖  

   2.由此算出流經電纜的電流I:

  
   3.兩條線50m,每條允許降5V,于是就可算出電纜電阻R:

  
   這是50m2=100m的電阻,所以每米的電阻應是0.002=2m
  
   4.算出電纜截面積
  
  根據電阻公式

  
   式中:—銅的電阻率1.671.6910-2.mm2/m(20C)
  
   l—電纜長度,單位米(m)
  
   S—電纜截面積,平方毫米(mm2)的銅導線電阻為
  
  將式(9)變換一下,求出電纜截面積S:

 

  所以電纜選8.4mm2截面積的電纜即可滿足要求。選標準值10mm2的電纜,這時的電流密度為47.6A/10mm2=4.76A/mm2。如果從UPS到負載的距離是5m,根據上面的計算,其電流密度就是47.6A/1mm2=47.6A/mm2。當然實際應用中都不會選這樣細。這只不過是舉一個例子,當然選更大截面的電纜更好。這還得從效果與價值之間的衡量而定。
  
   2.2 如何用查表法選擇電纜
  
   如何根據計算結果來選擇電纜,因為計算得出的結果并不一定適合選擇的標準,這就需要在選擇時選取和計算值相近的標稱值。一般選擇比計算值大的相近標稱值為宜。各種電纜在其產品銘牌上都有每千米多少歐姆或每百米多少歐姆的標注,這就方便了用戶的使用選型。
  
   比如表2表示的就是0.6/1kV單股PVC絕緣PVC護套電力電纜,在該表的最右面就是
  
  在20C時每千米的最大直流電阻值,比如在110mm2的一欄中,每千米的直流電阻值是1.83,和上面例子算得的每100米0.2基本一致。表6.2只是為了說明電纜產品中都有電阻值的標注,在時機選擇中電纜產品的品種很多,不必局限于表中的規格,因為表中的vv和viv都屬于不能承受外力的品種,實際應用中根據實際需要可到網上去查。


表20.6/1kV單股PVC絕緣PVC護套電力電纜

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