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      UPS相关的交流供配电系统(二)

      来源:机房360 作者:王其英 更新时间:2011-6-20 14:11:01

      摘要:作为供电系统和用电负载端在目前还都是从电网中获得交流电,再将交流电进行加工后才能用到我们的日常工作和生活中。换言之,交流电已和我们的生活息息相关,因此对交流电的知识必须有所了解。

        (本文紧接连载一)

        三、对220V插座三个电极的辨认
        
        往往有这种情况,或者单个插座或者PDU组合插座,有时弄不清楚哪是火线哪是零线,于是?#32479;?#29616;了“左零?#19968;?rdquo;的经验说法,这种说法有没有普遍性呢?图3示出了插座的几种安装方法。 


      图3电源插座三极的辨认方法 

        图3(a)中表示的是两极插座,上面的一个的位置正好是两极在水平位置上,所以“左零?#19968;?rdquo;的经验说法就用上了;但下面一个的两极在垂直位置上,“左零?#19968;?rdquo;的经验说法就不适用了。再看图3(b)表示的三极插座的位置,左上角的一个适用“左零?#19968;?rdquo;的经验说法,而左下角的一个就安装反了,如果让采用“左零?#19968;?rdquo;的经验说法,正好得到相反的结果,?#23548;?#19978;左边是“火”而不是“零”。如果是右边的两个安装位置就更无法下手,因此“左零?#19968;?rdquo;的经验说法没有通用性。
        
        为了正确认定极性,就必须用科学的方法。在三极插座中有一个极是容易辨认的,就是夹在两个斜?#23383;?#38388;的那个竖直孔,那个极就是“地”,从低级开始顺时针划弧线,遇到的电机的顺序就是“火”“零”“地”。这样一来,无论插座的位置角度如何变化都?#25442;?#35748;错极性。
        
         有一点需要注意的是,图3(b)表示的是三极插座而不能称作“三相”插座,一般三相插座的含义就是3380V。
        
         四、电源两极插座火线与零线的辨认方法
        
         往往有这种情况,一个两极或三极插座摆在面前,如果没有上面的顺时针旋转寻找法,如果是两极插座,即使会顺时针旋转寻找法也用不上。?#32622;?#26377;试电笔,在只有一个万用表的情况下,也可找出火线。


      图4电源两极插座火线的辨认方法

         方法是这样的,如图4所示,将万用表旋到电阻档的兆欧最大档。而后将任一表针插入电源插座其中一个孔中,另一只表针握在您的手中,如图所示。这时如果的指示为零,就表明这个极是零线(或地线),如果指示有数字,就?#24471;?#36825;个极是火线。可能您会问会?#25442;?#25384;电?可?#36816;?#20219;何感觉都没有。原因是电流是微?#24067;?#30340;。
        
         五、三相四线制用电时断零线的危害
        
         断路器在配电中比比皆是。是构成PDU的主题器材,不论是单极、双极、三极和四极都有应用,尤其是在信息中心列头柜中前三种是常见的。但第四种也并非绝无仅有。有的配电规划设计者为了所谓人身的安全也习惯将零线通过开关控制,说这样火线和零线一起断就会起到保护作用,如图5所示就是其中的一种。图中?#20132;?#32447;UA、UB,UB、UC,UC和UA之间的电压是380V?#25442;?#32447;和零线之间的电压UAN、UBN、UCN是220V。三个负载ZA、ZB和ZC是就跨接在220V上。换言之,ZA、ZB和ZC就代表三相的用电设备。


      图5四极断路器的连接接线图

         上述电?#25151;?#36215;来很合理,殊不知隐藏着隐患。从图上可以看出,对应相电压UAN、UBN、UCN的每个开关触点断开都会导致设备因断电而关机,但?#25442;?#26377;什么危险。然而零线N的断开有时就会导致?#29616;?#20107;故甚至烧毁设备。
        
         在零线断开时用UA、UB作例子来做一个计算,由于零线的断开使得ZA、ZB没有了原来的回路,这时只好形成线电压UA、UB之间的串联关系。现在UA、UB之间的UAB=380V。ZA和ZB和进行分压,即

        
        如果ZA=ZB,两只分得相等的电压380V/2,这时是否设备能正常工作,要取决于设备本身对输入电压的范围设定值。但如果两个设备阻抗相差甚远,比如ZA一路只开了很少的设备,这一路的阻抗是ZB的8倍(设备开得越少阻抗越大),这时ZA一路分得的电压就是:

        
        这时接在线电压UA、UB之间的对应ZA的开机设备会统统烧毁!此种情况在多处出现过。在?#23548;?#20013;不一定阻抗一定要相差这么悬殊,比如ZA=3ZB,代入上式:

        
        这个值也足以烧毁220V的用电设备。在零线通过开关连接时出现零线断开的情况并不少见,这主要表现在下列几种情况:
        
        断路器在闭合工作时,对应零线的触点松动。好像“无缘无故”出了故障,?#20063;?#21040;原因;
        
        断路器合闸?#24067;?#23545;应零线的触点比其它触点闭合的晚;开机后发现设备已损坏而?#20063;?#21040;原因;
        
        断路器关机?#24067;?#23545;应零线的触点比其它触点断开的早。下一次开机时发现设备因损坏而无法运行,也?#20063;?#21040;原因。
        
         2 电缆的选择
        
        2.1一般电缆截面积的计算
        
        电?#36335;种?#27969;和交流两种用法,一般像计算机房的电缆为塑料外皮,比如像PVC、PE这类电缆的长期工作温度规定不要超过70C。但电缆在交流应用中由于交流中有谐波分量和原来的交流可是电缆功耗加大,而输送直流时就少了这些附加成分,效率就高,因此寿命?#32479;ぁ?#21363;同样规格的电缆在同样的温度条件下直流通流量比交流大,或在同样电流的情况下直流应用时的寿命长。
        
        经常会碰到这样的问题,一个设备买来了,用多大的电缆合适?如果产品?#24471;?#20070;上有规定就简单了,如果没有如何来选?即使产品?#24471;?#20070;上有推荐值,是否就绝对正确?这就牵涉到选择电流密度的问题。每平方毫米(mm2)取几安培(A)合适?有的?#24471;?#24179;方毫米(mm2)取5安培(A),即5A/mm2,对吗?为何不同UPS厂家给出的电流密度不尽相同?哪一个对?
        
         规范地说,电缆截面积对某一特定负载?#27492;?#19981;是固定的,它和所要求的线路压降有关,用下例?#24471;鰲?br />   
         例:如图6所示,设UPS到10kVA负载输入端的电缆长度为50m,UPS输出端电压电压是220V,沿路压降为10V。问需选多大截面的电缆?
        
         解:1.根据欧姆定律首先计算出负载阻抗Z:


      图6UPS到负载的电缆示意图  

         2.由此算出流经电缆的电流I:

        
         3.两条线50m,每条允许降5V,于是就可算出电缆电阻R:

        
         这是50m2=100m的电阻,所以每米的电阻应是0.002=2m
        
         4.算出电缆截面积
        
        根据电阻公式

        
         式中:—铜的电阻率1.671.6910-2.mm2/m(20C)
        
         l—电缆长度,单位米(m)
        
         S—电缆截面积,平方毫米(mm2)的铜导线电阻为
        
        将式(9)变换一下,求出电缆截面积S:

       

        所以电缆选8.4mm2截面积的电?#24405;?#21487;满足要求。选标准值10mm2的电缆,这时的电流密度为47.6A/10mm2=4.76A/mm2。如果从UPS到负载的距离是5m,根据上面的计算,其电流密度就是47.6A/1mm2=47.6A/mm2。当然?#23548;?#24212;用中都?#25442;?#36873;这样细。这只不过是举一个例子,当然选更大截面的电缆更好。这还得?#26377;?#26524;与价值之间的衡量而定。
        
         2.2 如何用查表法选择电缆
        
         如何根据计算结果来选择电缆,因为计算得出的结果并不一定适合选择的标准,这就需要在选择时选取和计算值相近的标称值。一般选择比计算值大的相近标称值为宜。各种电缆在其产品铭牌上都有每千米多少欧姆或每百米多少欧姆的标注,这就方便了用户的使用选型。
        
         比如表2表示的就是0.6/1kV单股PVC绝缘PVC护套电力电缆,在该表的最右面就是
        
        在20C时每千米的最大直流电阻值,比如在110mm2的一栏中,每千米的直流电阻值是1.83,和上面例子算得的每100米0.2基本一致。表6.2只是为了?#24471;?#30005;缆产品中都有电阻值的标注,在时机选择中电缆产品的?#20998;?#24456;多,不必局限于表中的规格,因为表中的vv和viv都属于不能承受外力的?#20998;鄭导?#24212;用中根据?#23548;?#38656;要可到网上去查。


      表20.6/1kV单股PVC绝缘PVC护套电力电缆

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