STS輸入配電系統解決方案

　當出現在LTM開(kāi)關(guān)的負載端的嚴重過(guò)流/短路故障在“未排除”前、為防止因它執行“誤切換”操作而將上述故障的影響面擴散到另一套處于“備份供電”工作狀態(tài)的UPS并機供電系統的不幸事故發(fā)生。在LTM開(kāi)關(guān)的運行中、當在其輸出端因故出現嚴重的“輸出過(guò)載”/“輸出短路”故障時(shí)，負責向這路”出現短路故障”的負載供電任務(wù)的LTM開(kāi)關(guān)將被置于”禁止”作┖吻Q操作的鎖定狀態(tài)之中,以便將短路故障的影響面縮小到最小的范圍之內。

　如圖5c所示，在UPS雙總線(xiàn)輸出供電系統的運行中，當因故在LTM2開(kāi)關(guān)的后接負載中、產(chǎn)生“輸出短路”/嚴重過(guò)載/“過(guò)高”峰值電流的“浪涌”等故障之一時(shí)，由上述故障所誘發(fā)出的故障現象是：輸入電源1因“輸出電流”急劇增大而致使其“輸出電壓值”下降到極低值。在此條件下，位于同一“優(yōu)先供電電源”供電通道上的其它的負載自動(dòng)換開(kāi)關(guān)是否允許執行切換操作、將取決它的輸出電流是否發(fā)生過(guò)“異常增大”的現象。如圖5c所示， LTM1開(kāi)關(guān)通過(guò)檢測自已的輸出電流大小發(fā)現、并鑒定出”短路”故障不是發(fā)生在它的輸出端上，這是因為它所檢測到的輸出電流I1很小的緣故。此時(shí)，處于輸出電流“無(wú)異常增大”工作狀態(tài)下的LTM1開(kāi)關(guān)將通過(guò)執行自動(dòng)切換操作而從“備用電源”2源源不斷地獲得電源供應。與此相反，LTM2開(kāi)關(guān)由于檢測到其輸出電流I2出現急劇增大現象而判斷出：短路故障是發(fā)生在它的輸出電路中。此時(shí)，處于輸出電流“異常增大”工作狀態(tài)下的LTM2將被鎖定在”禁止切換”工作模式下。這樣一來(lái)，就能實(shí)現負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)對“故障的隔離”調控功能， 從而將這種“短路故障”的影響面局限在LTM2開(kāi)關(guān)的后接負載側的有限的范圍之內。在此條件下，LTM2開(kāi)關(guān)將根據故障電流I2的大小和di/dt增長(cháng)速率的不同而分別執行如下操作：

　當負載故障為短路/嚴重過(guò)載時(shí)，它會(huì )利用由電源1所提供的能量將位于LTM2開(kāi)關(guān)后面的斷路器開(kāi)關(guān)置于”脫扣跳閘”狀態(tài)或燒毀保險絲的辦法來(lái)排除故障(如圖5d所示，此時(shí)的I2=0)。顯然，一旦出現這種局面，在查出、并排除相應的故障之后，再經(jīng)過(guò)適當的”時(shí)間延時(shí)”之后、LTM2開(kāi)關(guān)就能夠重新恢復到它的正常工作狀態(tài)。

　當負載側的故障為峰值很高的“浪涌電流”時(shí)，一旦瞬態(tài)浪涌消失后、并經(jīng)適當的延時(shí)后，LTM1開(kāi)關(guān)就能通過(guò)自動(dòng)地執行返回式切換操作而恢復到正常工作狀態(tài)(見(jiàn)圖5a)。

5.4 “禁止自動(dòng)返回”工作模式：

　為防止因輸入電源供電質(zhì)量不高而造成的LTM開(kāi)關(guān)頻繁地執行切換操作，并進(jìn)而導致?lián)p壞它的SCR型“靜態(tài)開(kāi)關(guān)”的事故發(fā)生(注：在執行切換操作的期間，無(wú)法保證雙路輸入電源的電壓、頻率和相位都是相同的)。在LTM開(kāi)關(guān)的運行中，如果在5分鐘的時(shí)間內、執行切換操作的次數超過(guò)5次以上時(shí)，它就會(huì )進(jìn)入“禁止自動(dòng)返回”工作模式。

在此條件下，LTM開(kāi)關(guān)將一直處在由“備用電源”向負載供電的狀態(tài)。除非同時(shí)滿(mǎn)足如下兩個(gè)條件：“優(yōu)先供電電源”能恢復到穩定的正常工作狀態(tài); 操作人員執行Reset操作。

5.5 “緊急切換”工作模式：

　為確保對網(wǎng)絡(luò )設備供電的連續性、防止因人為“誤操作”或設備“誤動(dòng)作”而導致在負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)(LTM)的后接的網(wǎng)絡(luò )設置中、出現的供電中斷的故障隱患。當LTM開(kāi)關(guān)在其輸出端檢測到它的輸出電源”消失”時(shí)、它將會(huì )在5ms的時(shí)間間隔內，無(wú)條件地自動(dòng)執行切換操作，從而將網(wǎng)絡(luò )設備于同另一路正常工作的”備用電源”相接通的工作狀態(tài)之下。執行這種緊急切Q操作的唯一限制條件是：不應該在LTM開(kāi)關(guān)的輸出端上、存在“短路”故障。

5.6 “維修旁路供電”工作模式：

　眾所周知：在UPS雙總線(xiàn)輸出供電系統中、配置負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)的主要目的是：確保向網(wǎng)絡(luò )設置提供100%高可利用率的UPS電源。為此，在這種LTM開(kāi)關(guān)中配置有如圖2所示的由CB1、CB4、CB3和CB2、CB5、CB3所分別組成的用“兩匙兩鎖”結構設計的、帶“機、電互鎖”保護功能的兩條維修旁路供電通道，以便在需要對LTM開(kāi)關(guān)執行維修操作時(shí)、能確保在對網(wǎng)絡(luò )設備不間斷地提供“優(yōu)先供電電源”供電的同時(shí)，防止”備用電源”被誤連接到同一網(wǎng)絡(luò )設備上的事故發(fā)生。例如：在輸入電源1被選定為L(cháng)TM開(kāi)關(guān)的“優(yōu)先供電電源”的條件下、當因故需要對這個(gè)LTM開(kāi)關(guān)中的“STS1靜態(tài)開(kāi)關(guān)”式功率切換模塊進(jìn)行檢修時(shí), 則可通過(guò)如下的操作步驟、將LTM開(kāi)關(guān)從正常的”自動(dòng)切換”工作狀態(tài)轉變成“維修旁路供電”狀態(tài)：

　(1)　確認“優(yōu)先供電電源”(電源1)處于正常供電狀態(tài);
　(2)　從CB5斷路器開(kāi)關(guān)的插孔中的取出“互鎖鑰匙”K3、并將該鑰匙K3插入CB4開(kāi)關(guān)的鑰匙孔中;
　(3)　關(guān)斷”備用電源”(電源2)的輸入開(kāi)關(guān)CB2;
　(4)　在CB2開(kāi)關(guān)上、施轉并取出”互鎖鑰匙”K2;
　(5)　在將“互鎖鑰匙”K2插入CB4開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中后，再施轉這個(gè)“互鎖鑰匙”K2、直至將它的“鑰匙U”置于縮回到CB4開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中的狀態(tài)之下;
　(6)　閉合CB4開(kāi)關(guān), 讓“優(yōu)先供電電源”直接地通過(guò)CB4開(kāi)關(guān)向后接負載供電;
　(7)　關(guān)斷電源1的輸入開(kāi)關(guān)CB1;
　(8)　從CB1開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中取出“互鎖鑰匙”K1、并將該鑰匙K1插入CB5開(kāi)關(guān)的“鑰匙孔”中;
　(9)　關(guān)斷CB3開(kāi)關(guān)。至此，電源1將直接經(jīng)過(guò)CB4開(kāi)關(guān)向后接的網(wǎng)絡(luò )設備供電;
　(10) 將處于“斷電”工作狀態(tài)下的“STS1靜態(tài)開(kāi)關(guān)”功率模塊取出、并執行“脫機”維修操作。

5.7 “手動(dòng)切Q操作”工作模式：

　只要輸入到LTM開(kāi)關(guān)上的兩路電源的電壓、頻率、相位差在所允許的范圍齲用戶(hù)都可按需在“優(yōu)先供電電源”和“備用供電電源”之間執行“手動(dòng)切Q”操作。例如：當需要緊急排除故障或要求在”不停電”的條件下執行調機操作時(shí)，就需要執行手動(dòng)切Q操作。此時(shí)，如果遇到這兩路輸入電源之間的相位差的窗口較大時(shí)，則需要在LCD顯示屏上、通過(guò)菜單操作將輸入到LTM開(kāi)關(guān)的兩路電源之間的相位差范圍擴大到±30ordm;。相反，在正常操作時(shí)，LTM開(kāi)關(guān)所允許的相位差僅為±15ordm;。
　　
當我們在執行“手動(dòng)切換”操作時(shí)，根據兩路輸入電源是否能滿(mǎn)足“相互同步入鎖”條件的不同、而可能出現如下幾種截然不同的切換操作狀態(tài)：

5.7.1 “同步入鎖”切換操作：

當兩路輸入電源的電壓、頻率、相位差都在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內時(shí)，LTM開(kāi)關(guān)執行自動(dòng)切換的操作的時(shí)間1ms。

5.7.2 “異步差頻入鎖”切換操作：

當兩路輸入電源的電壓在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內、但頻率不相同的條件下運行時(shí)，此時(shí)兩個(gè)電源之間的相位差將會(huì )周期性地按照這兩路電源之間的差頻的節拍(注：它們之間相位差Δф從0ordm;逐漸增大到180ordm;、然后再從從180ordm;逐漸下降到0ordm;)而進(jìn)入或離開(kāi)LTM開(kāi)關(guān)所允許的”入鎖切換”窗口的范圍之內。這樣一來(lái)，LTM開(kāi)關(guān)執行自動(dòng)切換操作的”時(shí)間延遲”的長(cháng)短將會(huì )呈現出很大的隨機性。因為,此時(shí)的LTM開(kāi)關(guān)需要花時(shí)間去等待Δф重新進(jìn)入允許執行”差頻入鎖”切換操作的窗口范圍。因此，在此條件下，有可能出LTM開(kāi)關(guān)執行”手動(dòng)切換”操作所需的等待時(shí)間超過(guò)20ms的情況發(fā)生。在某些LTM開(kāi)關(guān)的設計中，為防止LTM開(kāi)關(guān)因執行切換操作的”等待時(shí)間”過(guò)長(cháng)而影響UPS供電系統的正常運行，往往會(huì )規定一個(gè)最長(cháng)的等待時(shí)限(例如：3分鐘)。一旦，超過(guò)這個(gè)時(shí)限，LTM開(kāi)關(guān)將進(jìn)入”禁止切換”的鎖定工作狀態(tài)之下。

5.7.3 “同頻異相”禁止切換狀態(tài)：

當兩路輸入電源的電壓在LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍之內、頻率相同，但相位差Δф超過(guò)LTM開(kāi)關(guān)所允許的切換窗口范圍的條件下運行時(shí)，此時(shí)的LTM開(kāi)關(guān)將會(huì )一直被鎖定在”禁止切換”的工作狀態(tài)之中。
　　
從上所述可知：為L(cháng)TM開(kāi)關(guān)創(chuàng )造出能順利地執行”自動(dòng)切換操作”的優(yōu)良運行環(huán)境，在兩套UPS供電系統之間配置負載同步控制器(LBS)是其必備的條件之一(有關(guān)LBS的工作原理、“異步差頻入鎖”調控及 “同頻異相入鎖”調控的分析請見(jiàn)：”雙總線(xiàn)輸出供電系統用負載同步控制器”的另一篇文章)。

5.8 可控硅故障保護工作模式

　在負載自動(dòng)切Q開(kāi)關(guān)的控制電路中、配置有如下功能完善的可控硅(SCR)保護電路：一旦發(fā)生SCR的“開(kāi)路”或“短路”故障時(shí)，它可以_保在不間斷地向網(wǎng)絡(luò )設備供電的條件下，自動(dòng)檢測出“故障元件”、發(fā)出報警信號、并用相應的“故障隔離”保護措施。

　(1)可控硅“短路故障”保護功能：LTM開(kāi)關(guān)不停地監測著(zhù)它的各個(gè)SCR型靜態(tài)開(kāi)關(guān)的實(shí)時(shí)運行狀態(tài)(見(jiàn)圖2)。當發(fā)生“短路故障”的STS1開(kāi)關(guān)出現在“優(yōu)先供電通道”上時(shí)，負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)就會(huì )在發(fā)出報警信號的同時(shí)，將處于“備用電供電通道”上的輸入斷路器開(kāi)關(guān)CB2置于“脫扣跳閘”狀態(tài)，從而達到防止兩路交流輸入電源可能被直接地”接通的事故”發(fā)生的目的。反之，當發(fā)生“短路故障”的STS2開(kāi)關(guān)出現在“備用電供電通道”上時(shí)，負載自動(dòng)切換開(kāi)關(guān)會(huì )在發(fā)出報警信號的同時(shí)，將處于“優(yōu)先供電通道”上的輸入斷路器開(kāi)關(guān)CB1置于“脫扣跳閘”狀態(tài)。

　(2)可控硅“開(kāi)路故障”保護功能：在LTM開(kāi)關(guān)的運行中，如果遇到它的SCR型靜態(tài)開(kāi)關(guān)發(fā)生開(kāi)路故障時(shí)、在邏輯控制板的調控下，LTM開(kāi)關(guān)會(huì )執行如下操作：在發(fā)出故障報警信號的同時(shí)，通過(guò)自動(dòng)執行切換操作、將用戶(hù)的負載連接到另一路正常工作的輸入電源上。
　　
(3)可控硅開(kāi)路/短路故障鎖定：當LTM開(kāi)關(guān)在運行中、出現上述故障之一時(shí)，所有的報警信號將被”鎖存”在存A器內。并且，只有在值班人員排除故障后，才有可能通過(guò)Reset復位操作來(lái)消除故障報警信號。