Консалтинг - Визначення інженера Як розробити заземлену систему електропостачання
Системи безперебійного безперебійного живлення (ДБЖ) працюють без заземлення під час передачі живлення на резервне джерело, але надійна конструкція заземлення може задовольнити вимоги як заземлених, так і незаземлених систем.
Мета навчання:
- Зрозумійте різницю між заземленими та незаземленими системами.
- Дізнайтеся, що вимагає код від незаземлених систем змінного та постійного струму.
- Знати, чим поведінка незаземлених систем під час замикань на землю відрізняється від поведінки заземлених систем, і як пом'якшити цей ефект.
У будь-якому об'єкті, що містить критичні навантаження, незалежно від того, чи пов'язані вони з безпекою життєдіяльності або чутливими комп'ютерними навантаженнями, життєво важливими для роботи об'єкта, одним із найважливіших елементів обладнання, зазначеним у проекті, є джерело безперебійного живлення (ДБЖ), яке використовує накопичену енергію для подачі живлення ці критичні навантаження, коли нормальна потужність втрачається і резервне джерело живлення запускається для подачі будівельних навантажень.
Вибираючи модулі ДБЖ для живлення критичних навантажень на об'єкті, одне з ключових рішень - використовувати ДБЖ із вхідними та/або вихідними трансформаторами або без них. Див. Рисунки 2 та 3 для умовних діаграм, що зображують ІБП на основі трансформатора та безтрансформаторний модуль відповідно.
За останнє десятиліття безтрансформаторні системи ДБЖ швидко зросли у популярності, затьмарюючи конструкції на основі трансформаторів. Цей перехід не дивно, оскільки безтрансформаторні модулі мають багато переваг перед ДБЖ з трансформаторами. Найбільша перевага - це ефективність. ДБЖ без трансформаторів може побачити переваги ефективності 5% або більше, порівняно з тими, що мають трансформатори. Це не тільки означає менші рахунки за електроенергію, але це також означає менші теплові навантаження в приміщенні, де знаходиться ІБП, що призводить до зниження вимог до опалення.
На об'єктах з великим критичним навантаженням економія може бути значною. Крім того, безтрансформаторні системи ДБЖ зменшують вагу та розмір кожного модуля ДБЖ у порівнянні з системами на основі трансформаторів, зменшуючи розміри та структурні вимоги електричних приміщень та залишаючи більше місця для вільного простору або інших частин будівлі.
Однак вихідний трансформатор ДБЖ на основі трансформатора дійсно надає опцію, недоступну для безтрансформаторних систем ДБЖ: електрична ізоляція, яку забезпечує трансформатор, дає можливість створити окремо отримане з'єднання нейтраль-земля на виході ДБЖ. У певних ситуаціях, таких як система, що обслуговується необгрунтованою дельта-службою, послуга, заземлена через землю високого опору, або системи, в яких існує ймовірність того, що два джерела ДБЖ з подвійним входом можуть надходити з двох незалежних джерел - може бути бажано вивести нейтраль на ДБЖ без трансформатора, щоб забезпечити ДБЖ стабільну опору на землю, яку він може використовувати для регулювання напруги на своєму виході та на шині постійного струму.
Якщо така нейтраль не отримана в безтрансформаторній системі ДБЖ, тоді, коли акумулятор ДБЖ розряджається під час відмови вхідного живлення і вхідний автоматичний вимикач ДБЖ працює, система, що працює нижче, працює без заземлення. У більшості установок буде один або декілька трансформаторів, розташованих за течією, зовнішніх від ДБЖ, які обслуговуються критичною енергосистемою. Ці трансформатори, розташовані нижче за течією, зазвичай розміщені в блоці розподілу електроенергії, і на їх вторинній стороні може бути виведена заземлена система, але ця частина системи на первинній стороні буде тим не менш заземленою протягом цього періоду.
Більшість інженерів-дизайнерів звикли працювати із заземленими системами, і перспектива залишити частину будівлі незаземленою, навіть під час загалом короткого періоду переходу між відмовою вхідного живлення та запуском системи резервного електропостачання, може здатися тривожною. Однак створити безпечну, надійну і сумісну з кодами незаземлену енергосистему відносно просто, вимагаючи лише незначних модифікацій систем заземлення та з'єднання, необхідних у будь-якій заземленій енергосистемі.
Заземлений проти необгрунтований
Заземленим системам, як правило, надають перевагу незаземленим системам з кількох причин. Заземлені системи стабілізують рівні напруги в системі, гарантуючи, що все обладнання в системі працює з однаковою різницею потенціалів. Це особливо важливо для ДБЖ, оскільки йому доручається точно регулювати рівні напруги як на його виході, так і на його шині постійного струму, а для точного регулювання напруги необхідне надійне, стабільне посилання на землю для підтримання. Заземлені системи також пом'якшують стрибки напруги внаслідок ударів блискавки, допомагають запобігти різниці потенціалів між різними елементами обладнання в системі та забезпечують ланцюг струму замикання на землю, який протікає через заземлені провідники контуру назад до джерела живлення, дозволяючи захист від перенапруги для швидкого спрацьовування та усунення несправності.
NFPA 70: Національний електричний кодекс (NEC), стаття 250.4, передбачає загальні вимоги, засновані на характеристиках, як для заземлених систем в 250.4 (A), так і для незаземлених систем у 250.4 (B). Заземлені системи мають п’ять вимог: заземлення електричної системи, заземлення електричного обладнання, склеювання електрообладнання, склеювання електропровідних матеріалів та ефективні шляхи струму на землю.
Примітно, що чотири вимоги до незаземлених систем, перелічених у 250.4 (B), подібні або ідентичні останнім чотирьом вимогам до заземлених систем. Так само, як і в заземлених системах, незаземлені системи вимагають, щоб струмопровідні провідні матеріали, що охоплюють електричні провідники або обладнання, а також ті, які можуть отримати напругу, були з'єднані з землею за допомогою низькоомного шляху. Перекриття цих двох наборів вимог ілюструє думку, що проектування необгрунтованої системи не надто страшно відрізняється від проектування заземленої.
Щоб зрозуміти, що вимагає NEC від безтрансформаторної системи ДБЖ, коли вона працює без заземлення під час розрядки акумулятора, ми повинні спочатку визначити, як ця система визначається за допомогою мови NEC. Коли вхідний автоматичний вимикач ДБЖ розімкнений, ДБЖ не підключається до вищої системи живлення і, отже, до служби живлення, через будь-які провідники ланцюга, крім тих, що використовуються для заземлення та з'єднання.
Важливо зазначити, що навіть незважаючи на те, що в цьому стані корпус ДБЖ та обладнання, що перебуває за потоком, все ще можуть бути ефективно приєднані до корпусу джерела живлення, система не вважається заземленою, якщо струмопровідний провідник не підключений до землі. Тому NEC визначає систему в цьому стані як окремо похідну систему, а акумулятори ДБЖ як окремо похідне джерело. Вимоги до заземлення для незаземлених окремо виведених систем визначені у статті 250.30 (B).