中性线的转换对UPS电源性能的影响和对策

性线在低压进线柜中连接到接地极上。因此，UPS电源的输出中性线不是独立接地，而是通过上游电源的中性线接地。即UPS输出中性线是由其输出变压器产生，而中性线的基准(接地)是从市电的中性线取得的。

图9是无变压器UPS中性线连接的示意图，市电输入中性线与逆变器输出的中性点(即蓄电池的中心点)连接，其余与图8完全能相同。因此，UPS 的中性线也是通过市电的中性线接地的。

图9 无变压器UPS 接地系统

UPS中性线基准从市电输入电源的中性线取得是比较经济的方法，但UPS的中性线基准依赖于市电输入电源中性线的基准。当UPS 上游电源转换采用中性线先断后合的4极ATS，或UPS 上游低压进线柜和UPS交流输入配电屏采用4极断路器时，就可能引起UPS 系统的中性线基准断开，导致UPS 和负载设备的工作异常。

4.2 UPS输入中性线断开的危害分析

(1)中性线长时间断开

中性线长时间断开，是指在正常供电的情况下中性线长时间的断开，而三个相线仍然正常连接和供电，即通常所说的“断零”。“断零”会使负载侧中性点偏移和三相电压不平衡，负载较轻的一相电压升高，负载较重的一相电压下降，造成负载工作异常，甚至导致单相负载设备烧坏。

此外，“断零”对UPS的危害还有以下几方面。

① 导致需要三相4线电源供电的整流器和其他部件的运行异常

② 导致UPS 逻辑电路的参考点丢失

在UPS控制电路中，中性线接地基准是用作UPS逻辑电路的参考点的，如果系统在运行时，中性线接地基准断开，将会产生瞬变电压，导致UPS检测电路出现错误，例如，UPS误认为输出电压过高或过低而转旁路，或者使UPS关机等。

③ 导致EMC/RFI抑制电路的功能失效

UPS和一些负载设备中的EMC/RFI抑制电路的功能，只能在预定的TN-S系统下有效，中性线基准断开后，配电系统的瞬变将可能超过EMC/RFI的抑制能力，因而影响UPS的正常运行。

④ 导致UPS输入和输出供电系统从TN-S转换到IT系统

由于UPS的输入中性线断开，UPS输出的中性线接地会丢失，因此使UPS输入和输出供电系统均从TN-S转变为IT系统。这不符合YD/T5040《通信电源设备安装工程设计规范》的要求。在这种情况下，当负载出现相间短路或接地短路故障时，由于故障电流较小，不会使断路器断开。虽然第一次短路故障可以不断开电源，但由于原TN-S系统一般无绝缘监测和告警设备，因此存在更大的潜在的危害。

(2) 中性线瞬时中断

当UPS上游市电和发电机电源转换采用先断后合4极ATS时，UPS输入中性线会出现瞬时中断。中性线瞬时中断与“断零”不同，“中性线与相线转换极同时动作的4极ATS”，在转换过程中相线和中性线同时断开和同时接通，不存在使负载侧中性点偏移和三相电压不平衡的问题，但会使UPS的输入和输出中性线接地基准断开。同样，“中性线最后断开，最先闭合的4极ATS”也只存在UPS的输入和输出中性线接地基准断开的问题。UPS输出中性线不是断线，UPS的逆变器仍然可以产生中性线，只是中性线没有接地。

UPS的输入和输出中性线接地基准断开的危害与“断零”对UPS的危害相同，参见本节的(1)中分析。

(3) 中性线基准断开对负载设备的危害

有些重要负载设备在UPS输出中性线基准断开时受到的影响与UPS的情况类似。

4.3 对UPS 中性线的基本要求

IEC/EN62040-1-2和GB7260-4明确规定：在UPS输出中性线依赖于输入电源中性线的场合，应提供适当的安装设计说明，防止由于电源的隔离/转换引起的中性线基准的中断现象。

CEMEP European UPS Guide也明确规定：许多UPS系统采用输入电源的中性线作为UPS 输出中性线的基准，当对UPS上游电源采用多电源隔离或转换时，应特别注意要确保输入电源中性线基准在UPS运行期间不会断开。

对UPS中性线的具体要求和措施介绍如下。

(1)UPS上游和下游均采用TN-S系统

输入市电电源中性线固定接地，且仅在变压器(或低压进线柜处)一处接地，UPS输入和输出供电系统均为TN-S系统。

(2)UPS输入中性线和输出中性线连接

UPS输出的中性线与市电输入中性线连接，并通过市电中性线接地。

(3)UPS输入中性线不应长时间断开

UPS上游低压配电分路均应采用3极断路器，确保UPS上游的断路器在任何状态下，从市电中性点至UPS的中性线输入端的电路都不会断开。

(4)UPS输入中性线不应瞬时断开

在UPS上游电源转换的情况下，不允许UPS输入中性线瞬时断开。有些UPS可能在输出端采用输出隔离变压器，或借助于输出配电单元(PDU)中的隔离变压器获得新的与市电中性线隔离的、独立接地的中性线。因此，可保证UPS输出中性线接地基准(即负