JB-T8453-1996_半导体变流器第5部分不间断电源设备用开关(UPS开关).pdf

中华人民共和国机械行业标准 半导体变流器第5 部分 不间断电源设备用开关( U P S 开关) J B/ T 8 4 5 3 -1 9 9 6 本标准等效采用 I E C 1 4 6 -5 ( 1 9 8 8 ) 半导体变流器第五部分 不间断电源设备用开关 。 1 主题内容与适用范围 本标准规定了不间断电源设备( 以下简称UP S ) 用开关的型式、技术要求和试验方法。 本标准适用于为保证不间断地向负载供电而与 U P S 配套使用的各种UP S开关，包括UP S用断路 器、旁路开关、隔离开关、负载转换开关、 连接开关等。 通常情况下， 这些开关总是作为U P S开关的一 个功能单元，与UP S 组装在一起构成一个完整的产品，因而，本标准应与GB 7 2 6 。 结合使用。 本标准不适用于向U P S供电的通用配电盘( 屏、 柜) ， 也不适用于整流器的输入开关或直流开关( 例如 蓄电池和整流器输出或逆变器输入等用的开关) . 有关 UP S的性能要求，参见G B 7 2 6 0 , 2 弓 用标准 G B 7 2 6 。不间断电源设备 G B 3 8 5 9 . 1 半导体变流 器 基本要求的 规定 G B 3 8 5 9 . 2 半导体变流器应用导则 G B 2 9 0 0 . 3 3电工术语电力电子技术 G B / T 1 3 4 2 2 半导体变流器电气试验方法 3术语 这里给出的仅是本标准专用的术语及定义。 其它有 关 电力 电子技术和 U P S的通用术语和定义， 见 GB 2 9 0 0 . 3 3 , GB 3 8 5 9和 GB 7 2 6 0 , 3 . 1 UP S 开关 用于将U P S 或 旁路 连接到负 载或与负 载隔离的 开关。 根据负载对连续供电 性能的 要求， 可以是机械 式或电子式( 包括熄灭型、电网换相型、自换相型) 开关。 3 . 2 电力电子开关 用于电力电 子转换的运 行单元. 至少包含一个可控电 子阀器件. 3 . 1, 机械式U P S电力开关 狂正常条件( 包括规定的过载运行) 下，能够接通、承载和分断电流的机械开关装置。而在非正常条 件( 如短路) 时， 可以在规定 时问内 承载电 流。 注 该开关只能接通，但不能分断短路电流， 3 . 4 混合式 UP S电力开关 至少山一个可控电子阀器件组合而成，带有机械分接点的UP S开关. 3 . 5 动作 UP S开关从通态到断态( 断开动作) 、或从断态到通态( 接通动作) 的转换。 机械工业部 1 9 9 6 -0 9 -0 3 批准 1 9 9 7 -0 1 -0 1实施 I B/ T 8 4 5 3 -1 9 9 6 脚匕 流 中 断 的 动 作 称 之 为 “ 分 断 ” ， 使 负 载 电 流 开 始 流 通 的 动 作 称 之 为 “ 接 通 ” . 。 通 :I N “ 断 态 ” 源 于 半 导 体 技 术 · 但 本 标 准 有 更 广 的 含 义 · 包 括 了 机 械 装 2 的 接 通 位 t 和 断 开 位 里 。 · 断 开 和 “ 闭 合 ” 源 干 机 械 开 关 技 术· 在 本标 准 内 具 有 更 广 的 含 义 ， 包 括 了 对半 导 体 开 关 装 t 去 掉 和 旋 加 控 制 位 户和油 峙 的时间· 淤 劝 控 制 “ a l 控 制 动 作 。 参 . 助 控 制 娜 . 创 定 条 件 产 生， 卒 自 动 控 制 非人为的控制动作。 ， 部 分动 作( 断 开 或 闭 合 ) 为自 动 控 制 ( 见 第3 . 7 条 ) ， 而另一部分为手动控制( 见第 3 . 6条) 的开关控 同 步 转 换 负 成 功 率 在两 个 电 源 之 间 转 换 时， 非同步转换 负 毅 功率在两个电源之间转 换时， 接通时间 其频率、电压幅值和相位均同步。 其频率、电压幅值和相位不同步. 从闭合 动作开始到电流在主电 路开始流通瞬间的时间间隔。 .住 ， 对电 子开关， 闭合 动作发生系指控制信号施加到开 关控制 端子的瞬间. 卜 ”分断时间 U P S 开 关开始断开到电流 在其所控制电 路终止流动 之间 的时间间隔. 注 对电子开关，开始断开系指控制信号由开关控制端子切除( 对某些器件也可能是施加) 的瞬间。 卜U 中断时间 怡出电压低于允差范围下限的时间. 1 1 4转 换时间 转换动作开始到输出量完成转换瞬间的时间间隔。 冬 ” 自 换 相电 子开关 由电 子 开关内部元件提供 换相电 压的电 子开关。 几 “ 电 网 换相电子开关 山电 网 提供换相电压的电 子开关. x . 1 7 I jr P S 断路器 扣匕 路正常时， 能够接 通、 承 载、 分断负载电流的U P S 开关. 而在电 路故障时， 它可以 接通、 传输 妞 t a f o 'l 的 故 障 电 流 ， 并 能 够 分 断 该 电 流 。 1 U I : P S 隔 离用 开 关 4 断开位置， 起绝缘隔离作用的U P S 机械开关。 根据U P S 运 行要求， 可以有接通、 承载和 分断电 流 ·例如断路器或隔离器。 竹换开关 川I ' 实现从一个源到另一个源的电力转 换，由 一个或多 个开关组成的U P S 开关. 连络开关 o f 以 将两个或多个交流输出连接在一 起的U P S 开关。 们 P S 维 修旁 路 开 关 1 1 I 维 修 安 全， 隔 离U P S 的 一 部 分 或 几 部 分， 并 通 过 替 代 支 路 保 持负 载 功 率 连 续 而 设 计 的 开 关. r 功能U P S 开关 I d 够 完 成 第3 . 1 7 - 3 . 2 1 条 之 两 种 或 两 种以 上 功 能 的U P S 开 关。 8 3 肠幻朴 么一!. J B/ T 8 4 5 3 - 1 9 9 6 4 U P S 开关的 类型 4 . 1 按结构形式分 a ) 电子式( 见第3 . 2 条) ; b ) 机械式( 见第 3 . 3条) ， c ) 混合式( 见第 3 . 4 条) . 4 . 2 按功能分 。 ) UP S断路器( 见第3 . 1 7 条) ; b ) UP S隔离开关( 见第 3 . 1 8 条) ; c ) UP S转换开关( 见第 3 . 1 9条) ; d ) UP S 连络开关( 见第 3 . 2 0 条) ; e ) UP S维修旁路开关( 见第 3 . 2 1 条) ; f ) UP S多功能开关( 见第3 . 2 2 条) 。 有关 UP S类型及其性能、用途的详细说明，见附录A( 补充件) 。 5 技术要求 5 . 1 使用条件 5 . 1 . 1 环境条件 按 G B 3 8 5 9 . 1 第5 . 1 条的规定。 5 . 1 . 2 电气条件 UP S开关的电气工作条件与UP S的输出特性有关，一般情况下其具体要求应在产品的技术条件等 相关技术文件中说明。当没有作出说明时，按 G B 3 8 5 9 . 1 第 5 . 2条的规定。但其中瞬时不重复电压的规 定为: 幅值不超过额定值的2 . 3 倍， 持续时间不超过1 . 3 m s , 注当采用旁路时，旁路的特性应满足负载的要求，并在产品技术条件等 有 关 文 件中说明。当没有说明时，亦按 G B 3 8 5 9 . 1 第5 . 2 条的规定。 5 . 13 满载条件 对三相输出， 最大 相与最小相的基波方均根电 流之差不超 过额定值的2 5 %， 且最大相的 线电 流不超 过额定值( 按GB 7 2 6 0 第 3 . 1 . 3 条规定) 。 5 . 1 . 4 机械条件 按G B 7 2 6 0 第3 . 1 条规定。 5 . 2 特殊使用条件 不符合本标准第 5 . 1 条给定的使用条件，由用户确定， 在订货时予以说明， 并与制造单位取得协议. 特殊使用条件包括 特殊的环境条件、 特殊的机械条件和特殊的电 气条件等，见G B 7 2 6 0 第3 , 2 条。 5 “ 3 工作制等级 在没有特别说明时. U P S开关的工作制等级与规定的U P S 工作制等级相同，即:1 0 0 0 o 额定电压连 续，1 2 5 0 o 额定电流 1 m i n , 1 5 0 %额定电流 1 0 s ( G B 7 2 6 0 第 2 . 3 条) . 5 . 4 额定值和特 性 5 . 4 . 1 必须规定的额定 值和性能 U P S 开关的额定 值和特性以其正常使用条件( 第5 . 1 条) 和规定的工作制( 第5 . 3 条) 为基 础. 若U P S 开关是U P S 的一个功能单元并与之组装在一 起， 作为一个完整的产品 验收出 厂， 则U P S 开 关的倾定值可视为整个U P S 额定 值的一部分， 并与U P S 的要 求协调一致。 此时， 不需对U P S 开关的额 定 值和特 性作专门说明. 对子单 独交货而 作为产品出厂的U P S 开关， 在其产品技术条件和相关技术文件 中，应对下列倾定值和特性作出规定和说明。 J B / T 8 4 5 3 -1 9 9 6 a )电压及其允许范围; b )极数/ 相数; 。 )额定连续电流( 若与第5 . 3 条不同应说明) ; d ) 短路接通容量; e ) 短路分断容量; t ) 分断时间; 9 ) 接通时间; h ) 允许的电路断态重复峰 值电 压。 i ) 允许的电路断态不重复峰值电压; j ) 漏电流; k ) 允许的最大断态电压上 升率; 1 ) 额定负载时的报耗( 仅就 U P S开关而言) ; m ) 隔离能力( 方式) ， 机械 式或电 子式; n ) 允许的负载功率因数; 。 ) 频率及允许范围; P ) 闭合时允许的电流上 升率; 9 ) 音频噪声( 若无特别说明，按G B 3 8 5 9 . 1 第5 . 7 . 1 1 条) 。 住对于UP S转换开关，分断时间和接通时间不做规定，但需给出转换时间的最大值( 两个方向上的) . 5 . 4 . 2 其它性能要求 除第 5 . 4 . 1 条规定的U P S开关性能之外， 用户有其它特殊要求( 例如同步性能、 负载分配、 机械电气 性能的要求和限制) 时，应在订货时说明，并与制造单位取得协议。 6 试验方法和检验规则 . 1 一般要求 这里给出的UP S开关的试验要求和检验规则，是针对作为独立产品出厂的 UP S开关而提出的。同 时，其内容也仅限于与UP S开关性能有关的检验试验要求。 对于作为UP S的一个功能单元， 并与之组装在一起出厂的UP S开关， 可与UP S的试验结合在一起 进行( GB 7 2 6 0 , G B 3 8 5 9和G B / T 1 3 4 2 2 ) , 6 . 2 试验项目 U P S开关的试验项目如表 1 所示. 这里给出的型 式试 验和出 厂试验项目， 原则上应在制造厂内 进行，并采用电阻性负载。用 户对试 验 项目和试验负载有特殊要求时，应在订货时说明. 出于经济原因.对于耗能 大的试验项目( 如负载试验) ， 只要供需双方同意， 可以 在安装后的 现场 进 行. 表 1 U P S 开关试验项目 表 序 号项目型式试验出厂试验选 择 试 验 试验方法和要求 1 一般性能试验*6 . 4 . 1 6 . 4 . 2 2 轻载试验*6 . 4 . 3 3 满载试验6 . 4 . 4 4 冷却性能试脸6 . 4 . 5 J B/ T 8 4 5 3 -1 9 9 6 表 1 ( 完) 序 号 项目 型式试脸出 厂 试 脸选择试脸试验方法和要求 5 短路电流能力试验 a ) 接通 * 6 . 4 . 7 b ) 分断 * 6 . 4 . 7 6过载能力试验 * 6 . 4 . 6 7 过电压保护性能试验 6 . 4 . 9 a ) 电路断态重复峰值电压 b ) 电路断态不重复峰值电压 * 8 嗓声 * G B 3 8 5 9 . 1 9 射频干扰和传导嗓声试验 *6 . 4 . 8 1 0 接地故障试验 6 . 4 . 1 1 1 1 转换试验 6 . 4 . 1 0 1 2 其它试验 6 . 4 . 1 2 注 : 7 选择性试验只有在合同或有关文件规定时方予以实施， 2 音颇噪声的出厂试验用于检验产品有无异常的机械和电磁噪声，不要求测量正常时的噪声值. . 3 检验规则 除非另有规定， U P S 开 关的检验规则按G B 3 8 5 9 和G B 7 2 6 0 的 有关规定进行。 . 4 试验方法 6 . 4 . 1 一般性能试 验 一般性能试验主要 是为了检验产品的 制造装配质量和检验连线 是否正确合 理. 按G B 3 8 5 9 . 1 第 6 . 4 . 1 9 条进行. 6 . 4 . 2 一般电气 性能试验 一般电气性能试验主要是指与UP S和其它电力电子设备有关或相同的电气性能， 例如绝缘、 触发、 温 升、噪声、 保护等试 验。 按G B 7 2 6 。 和G B 3 8 5 9 的有关规定 进行. 43 轻载试验 轻载试验是为了检验UP S开关的连接是否正确，工作是否正常和达到产品技术条件规定的全部性 能.试验过程中应检查: a ) 所有开关及其有关单元配合运行的情况; b ) 保护和报警装置的功能; 。 ) 遥控信号及其装置的运行情况。 若进行负载试验，有关轻载试验的要求可以合并在一起进行，则不必单独进行轻载试验。 · 4 . 4 满载试验 满载试验的目的是考核UP S开关在板定条件下的工作能力、 性能是否达到设计要求。 试验应在规定 的正常使用条件和工作制下进行。 4 . 5 冷却试验 冷却试验是为了检 验实际工作情况下冷却条 件( 通风) 对U P S 开 关的影响， 一般在现场采用实际负载 进行试验.试验和考核方法由供需双方商定. 86 J B / T 8 4 5 3 - 1 9 9 6 . 4 . 过载能力试验 若规定U P S的过载能力. 则应在负载试验时施加规定幅值和时间的过载电流进行过载能力试验. U P S 的运行应正常， 性能符合 产品技术条件的规定。 试验可以在现场采用实际负载， 按供需双方商定的运行程序( 包括施 加短时过载电流及其持 续时 间) 进行产品的过载能力试验， 并记录试 验时所达到的电流和电压值. 6 . 4 . 7 短路能力试验 若规定U P S 的短路能力， 则应进行该项试验. 其目 的是考核U P S 开关在正常运行条件下， 接通和断 开电 流的能力. 为安 全起见， 试验时可 接入合适的熔断器， 分别记录 接通和分断的短路电 流 值， 应符合 产品技术条件的规定。 6 . 4 . 8 射频千扰和传导噪声试验 若规定了对无线电干扰和 导电 噪声的要求， 则应根据相应的标准或规范， 按合同或供需双方商定的 负载和试验方法进行，试验结果应符合产品条件或供需双方协议文件的规定。 6 . 4 . ， 过电压保护试验 试验按以下程序进行. a ) 施加规定的断态重复电压( 可通过提高输入电压的方法实现) ; b ) 施加幅值小于2 . 3 倍额定电 压、 持续时间小于1 . 3 m s 的断态 不重复电压( 可用专门的电压发生 装置实现) 。 U P S开关应能承受上述电压值并安全运行。 . 4 . 1 0 转换试验 试验的 目的是为了考核在U P S故障情况下， UP S 开关保证向负载连续供电的性能， 按G B 7 2 6 0 的规 定进行. 6 . 7 . 1 1 接地故障试验 若UP S对地是绝缘的， 则应进行接地故障试验。 试验时使U P S开关的任一端子接地， 测量UP S开 关输出和性能的变化，应符合产品技术条件的规定. 6 . 4 . 1 2 其它试验 若需进行其它有关性能的试验和用户要求的试验( 如环境试验和冲击震动试验等) ，按有关规定或供 需双方的协议文件要求进行. 7 标志、包 装、运输、 保管 按G B 7 2 6 0 和G B 3 8 5 9 . 1 的规 定。 注: 名牌内容可以适当简化。 J B / T 8 4 5 3 -1 9 9 6 附录A 缩写和图形符号 ( 补充件) 在大多数情况下， UP S开关实际上是 U P S 的一个组成部分， 为方便使用者和设计者选型时参考， 本 附录对U P S 开关的 典型 应用、 构成和功能做了进一步 说明 有关图例中， U P S 开关作为 独立的 部分给出。 Al 字母、符号 A l . 1 本附 录中使 用的缩 写字母含义如下: a ) E P S 一电力电子开关; b ) MP S 一机械式UP S电力开关; 。 ) H YB 一混合式UP S电力开关; d ) I NT -UP S断路器 e ) I S O -U P S隔离开关; f ) T R A 一转换开关; g ) T I E 一连络开 关; h ) MB P -U P S维修旁路开关。 A l . 2 图形符号 本附录中，单线图形表示两个方面的含义: 单相、多相及其电路。 Al . 2 . 1 机械式 U P S电力开关 1、入、|IJ !、; 图1 普通开关 图 2 手动开关 一 |沃、| 图 3断路器图 4 转换隔离器 Al . 2 . 2电力电子开关 平0 图 5 电网换相图 6自换 相 J S / T 9 4 5 3 - 1 9 9 6 A 2 U P S 开关的典型应用 A 2 . 1 U P S断路器 与UP S串联的通断开关.用于使负载连接到公共输出母线或与其分开.如图 7 图9 , 注， 在某些UP S中.其逆变器单元可作为UP S断路器使用，起阻止电能流通的作用 图 7 使UP S与负载接通和分断的UP S断路器 图 8 在冗余式 U P S中，使 U P S单元与公共输出母线接通和分断的UP S断路器 图9 使负载 支路与公共输出母线接通和分断的U P S 断路器 A 2 . 2 转换开关 A 2 . 2 . 1 转换开 关的应用 自动或手动转换开关主要在以下情况应用。 a ) UP S故障时; b ) 维修 UP S时; c ) 负 载电流转换( 冲击电流或 清除故障电流) ; d ) 尖峰负载。 转换开关可以同 步或非同步 转换。 A 2 . 2 . 2 转换开 关的类型 a ) 机械式; b ) 电子式。 ) B/ T 8 4 5 3 -1 9 9 6 c ) 混合式. 这 些型 式的 转换开 关在转换时间、隔离作用等 性能上各有特点， 在使用时应以 注意. A 2 . 2 - 3 转换开关的 典型应用 A 2 . 2 - 3 . 1 机械式转换开关 这类转换开 关可以实现可靠隔离， 图1 0 为 该类开关的典型 应用。 在U P S 正常 工作时， MP S 1 闭合， MP S 2 断开; 转换时， M P S 2 闭合， M P S i 断开， 负 载改由 旁路供电， 排除故障 后， 又转换到正常状态工 作。 匕. 岁 _ 图1 0 机械式转换开 关典型应用 A 2 . 2 . 3 . 2 电 子式转 换开关典型应用 该类型转换 开关没有隔离能力， 但 转换速 度快. 图1 1 为其典型应用. U P S 正常运行时， E P S 1 导通， E P S 2关断。 匕_L= 兰_ 图 1 1 电子式转换开关典型应用 A 2 . 2 . 3 . 3 混合式 转换开关 混合式转换开关兼有机械式和电子式两者的优点， 但结构较复杂， 图 1 2 为该型转换开关的典型应用， U P S轴出端接机械式开关， 旁路与电子式开关相连， 它们的输出均连接到负载。当U P S故障时。 电子开 关导通，机械开关随之自动分断，负载改由旁路供电.图 1 3 所示的转换开关几乎与图1 2 的相同，只是 在电 子开关上并联了另 一个机械开关，电 子开关导通时， 该并联的机械开关也闭 合， 使电子开关只 承受 很短时间的负载电流. 图 1 2 混合式转换开关典型应用之一 J B / T 8 4 5 3 - 1 9 9 6 l一_ 日 图1 3 混合式转换开关典型应用之二 2 . 1 . 3 . 4 负载转换开关 把负载 从一 个电源( U P S ) 转换到另一 个电源( U P S ) 的开关. 称之为负 载转换开关。 图1 4 , 图1 5 为典 且应用的例子 负戟转换 开关 图 1 4 机械式负载转换开关典型应用 图 1 5 电子式负载转换开关典型应用 J B/ T 8 4 5 3 -1 9 9 6 A 2 . 3 UP S隔离用开关 U P S 隔 离开关一般是作为构成整个U P S 的一 个组成部分出现，其典型应用是在设备维修时使电子 式U P S 开 关与电 源隔离.图1 6 和图1 7 为具 有电 子开关的U P S 隔离开关的典 型应用。 UP S隔离开关也可以作为UP S断路器使用，如图 1 8 所示。 困 J u一巴 _ 图1 6 带电子开关的U P S隔离开关典型应用实例之一 图 1 7 带电子开关的U P S隔离开关典型应用实例之二 图1 8 U P S 隔离开 关作为U P S 断路器应用的例子 A 2 . 4 UP S维修旁路开关 UP S维修旁路开关主要是在维修期间， 为保持连续向负载供电， 用作旁路转换开关。 图 1 9 、 图 2 0 示 出了其典型应用。 J B / T 8 3 5 3 -1 9 9 6 1_ _J 图1 9 UP S维修旁路开关典型应用之一 图 2 0 U P S维修旁路开关典型应用之二 A 2 . 5 连络开关 其典型应用如图 2 1 和图2 2 所示。 图2 1 连络开关典型应用之一 图 2 2 连络开关典型应用之二 J B / T 8 4 5 3 -1 9 9 6 A 2 . 多功能U P S 开关 U P S 开关可以 用各种方式组合而构 成多功能U P S 开关， 此种组合之中的每个U P S 开关可以完成多 种功能，因而不需要再串联单一功能的 U P S开关。图2 3 所示为具有多功能的UP S开关的并联冗余式 U P S ， 该多 功能U P S 开关可以使U P S 单元断 路和与旁路转 换。 如果其中的U P S 断路器又有隔离功能， 则 同时又可以实现UP S单元的隔离。在作为转换开关动作时，其中的UP S断路器也同时动作。 图 2 3 多功能UP S开关 附加说明: 本标准由 全国电力电子学标准化技术委员会 提出并归口 。 本标准由西安电力电子技术研究所负贵起草. 本标准主要起草人周观允、张晓萍。