中性线的转换对UPS电源性能的影响和对策

这种转换电路在转换过程仍有中性线瞬时断开现象。

图6 采用4极ATS的转换电路(中性线先断后合)

(2) 采用中性线触头重叠的4极ATS的转换电路

隔离市电和发电机电源的另一个办法，是采用带重叠中性线触头的4极ATS。这种转换开关在转换过程中，市电和发电机的中性线是重叠接在电路中的，即以“先合后断”的方式进行中性线转换。或称为“中性线重叠转换”。如图7示，当从市电向发电机转换时，首先接上发电机的中性线，然后转换3个相线，再断开市电的中性线，最后，ATS的4极开关与发电机电源连接。反之亦然，即转换过程中负载的中性线同时与市电和发电机的中性线连接，转换后只与市电或发电机一个电源的中性线连接，实现了市电和发电机的中性线完全隔离。这个电路，由于在转换过程中中性线始终没有断开，故不会产生异常的转换瞬变电压和电弧，因而中性线的触头不会因电弧而腐蚀。这个好处在有较大感性负载时特别明显。这种ATS的中性线触头开距较小，触头压力不高，不配备灭弧室，中性线触头材料与相线触头的材料也不尽相同。重叠中性线触头容量一般可以比相线转换极小些，故比较经济。因此，这种转换开关有时也称为具有重叠中性线触头的3极ATS。

图7转换电路的缺点，是在转换过程中两个电源的中性线有一段时间连接在一起，在此期间整个转换电路相当于采用3极ATS的转换电路(图3)，中性线电流的分流现象有可能造成接地故障电流检测错误和断路器异常跳闸(图4，图5)。为此，可适当调节接地故障保护装置的响应时间，躲过转换过程两个电源的中性线重叠时间间隔。

图7 采用带重叠中性线触点的4极转换开关的转换电路

3.3 采用3极ATS和采用4极ATS的转换电路的性能分析

综上所述，当前电信和数据中心低压配电电路中，采用的市电/发电机组转换电路主要有4种，这4种转换电路的性能比较见表1。

表1 各种转换电路的性能

序

号转换电路 对GFP的影响 转换过程中性线中断 性能评价

13极ATS(发电机中性线经市电中性线接地)见图1。在有两个以上ATS 的场合有影响。 无 在只有一个ATS 的系统中为理想的转换电路。

23极ATS(发电机中性线在发电机处独立接地)见图3。影响严重。 无市电中性线在市电进线柜和发电机两处接地，违反TN-S系统要求。

34极ATS(中性线先断后合转换)见图6。无影响。 有转换过程中性线有中断，对下游负载有影响。

44极ATS(中性线先合后断转换或中性线重叠转换)见图7。在中性线重叠期间有影响，但可通过调节GFP动作时间解决。 无对GFP和中性线中断均无影响，是较理想的转换电路。

图1的3极ATS转换电路在只有一个ATS的场合，是比较理想的转换电路。

图3的3极ATS转换电路，在市电变压器和发电机两处接地，必然引起接地故障电流和中性线电流的分流，造成接地故障保护异常。此电路在工程中偶有所见，但属于设计或施工的失误，在市电低压进线开关采用接地保护的场合，应避免采用图3的转换电路。

图6和图7的4极ATS转换电路，解决了3极转换关电路对接地故障保护装置的影响的问题，近年来应用日益增多。但由于采用的中性线转换方案的不同，尚存在着转换过程中性线中断的问题，值得注意和研究，谨慎采用。图6的电路转换过程中性线有中断现象，对下游电路特别是UPS有严重影响。图7的转换电路在中性线重叠期间对GFP装置有影响，因此，要求中性线重叠时间不宜过长，同时应适当调节GFP的响应时间。

下面着重讨论4极ATS转换过程引起的UPS 输入电源中性线中断对UPS的影响及解决办法。

4 输入电源中性线中断对UPS的影响

4.1 UPS的接地系统和中性线基准

UPS对其所连接的负载而言是一个交流电源，对市电电源而言是一个负载。也就是说，UPS涉及到两个低压供电系统，即上游供电系统和下游供电系统。上游接地系统是指市电至UPS输入端的低压接地系统，下游接地系统是指UPS输出端至关键负载的低压接地系统。

用于电信和数据中心、计算机系统的UPS，其上游和下游接地系统均应采用TN-S系统。如前所述，TN-S是电信系统最理想的低压接地系统，通信局(站)的低压配电系统都采用

TN-S 系统，也就是说安装在通信局站UPS的上游接地系统必然是TN-S系统。UPS的下游是为关键负载ICT(信息和通信技术设备)供电的，也应采用TN-S系统。

图8是当前普遍采用的、有输出变压器的双变换UPS的电路图。如图所示，UPS的上游接地系统为TN-S，UPS的下游接地系统也是TN-S。UPS的主输入和旁路输入均由副边为Y型接法、中性点接地的市电变压器供给，UPS输出中性线和负载中性线固定接到市电

图8 有变压器UPS 的接地系统

电源的中性线，市电电源的中