3-قطب در مقابل 4-قطب قطب خنثی برای UPS نگهداری دور زدن

انتخاب بین سوئیچینگ ۳-قطبی و ۴-قطبی برای بای‌پس نگهداری UPS یک تصمیم سیستمی در مورد اتصال زمین و حفاظت است. این مورد را نمی‌توان از ظرفیت UPS یا از یک نمودار بای‌پس عمومی تعیین کرد.

یک دستگاه ۳-قطبی معمولاً L1، L2 و L3 را سوئیچ می‌کند در حالی که نول را به طور مداوم متصل نگه می‌دارد. یک دستگاه ۴-قطبی شامل یک قطب نول سوئیچ شده است. آرایش نول همپوشان، انتقال نول را کنترل می‌کند به طوری که نول ورودی قبل از رها شدن نول خروجی برقرار می‌شود.

هر آرایش می‌تواند در یک طراحی مناسب صحیح باشد. هر کدام همچنین می‌تواند ولتاژ خطرناک، مسیرهای جریان ناخواسته، مشکلات حفاظتی یا جداسازی نگهداری ناقص ایجاد کند، زمانی که بدون مطالعه کامل منبع و اتصال زمین اعمال شود.

برای زمینه گسترده‌تر سیستم، با بای‌پس نگهداری داخلی در مقابل خارجی در سیستم‌های UPS مراجعه کنید.

قانون اصلی: آرایش قطب را فقط پس از مستندسازی هر منبع، اتصال نول به زمین، اتصال نول UPS، دستگاه حفاظتی و حالت سوئیچینگ مجاز انتخاب کنید.

اعلامیه ایمنی: این راهنما اصول طراحی را توضیح می‌دهد. این یک رویه عملیاتی یا مجوز کار نیست. نمودار تک‌خطی تأیید شده، دستورالعمل‌های سازنده، رویه کنترل انرژی سایت و تأیید عدم وجود ولتاژ، سیستم نصب شده را هدایت می‌کنند.

نکات کلیدی

• سوئیچینگ ۳-قطبی نول را پیوسته نگه می‌دارد اما می‌تواند مسیرهای نول موازی باقی بگذارد یا جداسازی مورد نیاز UPS را مسدود کند.
• سوئیچینگ ۴-قطبی می‌تواند نول‌ها را جدا کند، اما همچنین می‌تواند مرجع زمین UPS را حذف کند یا نول بار را به طور لحظه‌ای باز کند.
• یک کلید ۴-قطبی ممکن است در صورت باقی ماندن جامپر نول نصب شده در کارخانه یا میدانی، نول را قطع نکند.
• سوئیچینگ نول همپوشان یک تابع انتقال تعریف شده است؛ نباید از یک کلید ۴-قطبی استاندارد فرض شود.
• زمین حفاظتی قطب چهارم نیست و باید طبق طراحی تأیید شده به طور مداوم باقی بماند.
• تعداد قطب و اندازه هادی نول تصمیمات جداگانه‌ای هستند.

مقایسه سریع

چرا نول مهم است

نول می‌تواند جریان بار اساسی، جریان هارمونیک سه‌تایی، جریان خطا و جریان چرخشی ناخواسته را حمل کند. مسیر آن همچنین بر مرجع ولتاژ مورد استفاده توسط UPS و بارهای متصل تأثیر می‌گذارد.

در طول عملیات عادی، بای‌پس استاتیک، بای‌پس نگهداری خارجی، عملیات ژنراتور و جداسازی، تأیید کنید:

• کدام منبع بار را حمل می‌کند
• کدام نول‌های منبع متصل باقی می‌مانند
• محل اتصالات نول به زمین کجاست
• کدام مسیر جریان برگشتی عادی و هارمونیک را حمل می‌کند
• آیا حفاظت جریان باقیمانده یا خطای زمین، هادی‌های مورد نظر را اندازه‌گیری می‌کند
• آیا هر ترمینال نول در داخل UPS به یک مدار برق‌دار متصل باقی می‌ماند
• آیا UPS مرجع زمین مورد نیاز برای عملکرد اینورتر یا باتری را حفظ می‌کند

تمایز بین مسیر انتقال الکترونیکی و مسیر سرویس مکانیکی در بای‌پس استاتیک در مقابل بای‌پس نگهداری در UPS مراجعه کنید.

نحوه کار سوئیچینگ ۳-قطبی

با سوئیچینگ ۳-قطبی، هادی‌های فاز باز یا منتقل می‌شوند در حالی که نول به طور جامد متصل باقی می‌ماند.

جایی که ممکن است کمک کند

• UPS به مرجع نول بالادست پیوسته نیاز دارد.
• باز کردن نول می‌تواند یک سیستم شناور در طول عملیات با انرژی ذخیره شده ایجاد کند.
• طراحی اتصال زمین چند منبع تأیید شده از مرجع نول مشترک استفاده می‌کند.
• یک نول لحظه‌ای باز برای بارهای فاز به نول غیرقابل قبول خواهد بود.

چه مواردی باید بررسی شود

• آیا جریان نول می‌تواند از طریق یک UPS یا منبع غیرفعال برگردد
• آیا چندین اتصال نول به زمین متصل می‌شوند
• آیا نول مشترک جریان ناخواسته در هادی‌های حفاظتی ایجاد می‌کند
• آیا حفاظت خطای زمین یا جریان باقیمانده انتخابی باقی می‌ماند
• آیا اتصال جامد نول مانع مرز نگهداری مورد نیاز می‌شود

سوئیچینگ سه-قطبی به طور خودکار ایمن‌تر نیست زیرا نول متصل باقی می‌ماند. یک هادی نول می‌تواند حتی زمانی که قطع‌کننده‌های فاز باز هستند، نسبت به زمین برق‌دار باقی بماند یا جریان حمل کند.

نحوه کار سوئیچینگ ۴-قطبی

یک دستگاه ۴-قطبی علاوه بر L1، L2 و L3، نول را به عنوان یک هادی سوئیچ شده شامل می‌شود. این ممکن است برای جدا کردن نول‌های منبع، مدیریت نقاط اتصال یا جداسازی نول UPS برای کار نگهداری تعریف شده مورد نیاز باشد.

جایی که ممکن است کمک کند

• طراحی باید نول‌های مرتبط با آرایش‌های مختلف منبع را جدا کند.
• یک نول جامد یک مسیر برگشتی موازی ناخواسته ایجاد می‌کند.
• مرز نگهداری مشخص شده شامل ترمینال‌های نول UPS است.
• طرح حفاظت حول یک نول سوئیچ شده طراحی شده است.

چه مواردی باید بررسی شود

• آیا UPS اجازه باز شدن نول بالادست یا پایین‌دست خود را می‌دهد
• آیا قطب نول برای جریان نول محاسبه شده رتبه‌بندی شده است
• آیا نول قبل از فازها برقرار می‌شود و پس از فازها قطع می‌شود، در صورت لزوم
• آیا گذار باز بارهای فاز به نول را در معرض یک مرجع ناپایدار قرار می‌دهد
• آیا یک پیوند نول ثابت یا جامپر از قطب سوئیچ شده عبور می‌کند
• آیا مرجع زمین مورد نیاز و مسیر خطایابی همچنان در هر حالت در دسترس باقی می‌ماند

کلمات «کلید ۴-قطبی» اثبات نمی‌کنند که نول نصب شده سوئیچ می‌شود. برخی طرح‌های سازنده از جامپر نول پیچ شده استفاده می‌کنند تا نول حتی زمانی که دستگاه‌های ۴-قطبی باز می‌شوند، متصل باقی بماند. مدل دقیق، پیکربندی جامپر و الزامات محلی باید بررسی شود.

سوئیچینگ نول همپوشان

یک آرایش نول همپوشان یا برقرار-قبل-از-قطع نول، نول ورودی را قبل از قطع نول خروجی متصل می‌کند. هدف آن اجتناب از از دست دادن لحظه‌ای مرجع نول است در حالی که همچنان دو مسیر نول را پس از انتقال جدا می‌کند.

همچنین یک وضعیت نول موازی موقت ایجاد می‌کند. طراحی مهندسی شده باید تأیید کند:

• مدت زمان همپوشانی مجاز
• جریان و وظیفه خطای هر دو مسیر نول در طول همپوشانی
• تأثیر بر اتصالات نول به زمین
• رفتار حفاظت خطای زمین و جریان باقیمانده
• توالی قفل مکانیکی یا الکتریکی
• آیا دستگاه سوئیچینگ دارای توالی کنتاکت نول مستند است

یک کلید ۴-قطبی استاندارد نباید به عنوان تجهیزات نول همپوشان توصیف شود مگر اینکه مستندات سازنده آن به صراحت آن عملکرد را تعریف کند.

سوالات اتصال زمین که تصمیم را کنترل می‌کنند

آیا منابع به طور جداگانه مشتق شده‌اند؟

یک ترانسفورماتور یا ژنراتور ممکن است اتصال نول به زمین خود را برقرار کند. پروژه باید مشخص کند که آیا هر منبع طبق قوانین حاکم به طور جداگانه مشتق شده است و چگونه نول آن منتقل می‌شود.

تمام اتصالات نول به زمین کجا هستند؟

هر نقطه اتصال را روی نمودار تک‌خطی علامت بزنید. ارزیابی کنید که کدام اتصالات در حالت‌های عادی، بای‌پس استاتیک، بای‌پس نگهداری، ژنراتور، تست و ایزوله متصل هستند.

از چه سیستم اتصال زمین استفاده می‌شود؟

آرایش‌های TN-S، TN-C-S، TT و IT الزامات متفاوتی دارند. قوانین محلی تعیین می‌کنند که آیا نول باید ایزوله شود و کدام هادی‌ها باید پیوسته باقی بمانند.

آیا UPS به مرجع نول پیوسته نیاز دارد؟

محصولات UPS بدون ترانسفورماتور و مبتنی بر ترانسفورماتور همگی نول را به یک شکل رفتار نمی‌کنند. برخی طرح‌ها برای عملیات بای‌پس یا برای اینورتر و سیستم کنترل به منظور حفظ یک مرجع تعریف شده به نول منبع نیاز دارند. مستندات محصول بر توپولوژی عمومی اولویت دارد.

آیا نقطه میانی باتری به نول متصل است؟

نقطه میانی باتری به طور خودکار نول AC نیست. برخی محصولات از مرجع نقطه میانی به روشی خاص مدل استفاده می‌کنند. راهنمای موجود در عملکردها و اتصالات نقطه میانی باتری UPS توضیح می‌دهد که چرا این هادی‌ها نباید به عنوان قابل تعویض در نظر گرفته شوند.

بررسی نول حالت به حالت

بستن یک دستگاه بای‌پس نگهداری به تنهایی اثبات نمی‌کند که نول UPS ایزوله شده است. راهنمای جداسازی بای‌پس نگهداری داخلی مرز کار ایمن گسترده‌تر را توضیح می‌دهد.

گردش کار انتخاب عملی

1. هر منبع عادی و جایگزین، از جمله خطوط برق، ژنراتور، ترانسفورماتور و UPS موازی را ترسیم کنید.
2. هر هادی نول، پیوند نول و نقطه اتصال نول به زمین را علامت بزنید.
3. الزامات نول ورودی، بای‌پس و خروجی UPS را از مستندات مدل شناسایی کنید.
4. وظیفه دقیق نگهداری و مرز جداسازی مورد نیاز را تعریف کنید.
5. هر حالت عملیاتی و انتقال مجاز را فهرست کنید.
6. مسیرهای جریان بار، نول، خطای زمین و چرخشی را در هر حالت ردیابی کنید.
7. تجهیزات ۳-قطبی، ۴-قطبی یا نول همپوشان را با توالی کنتاکت مستند شده انتخاب کنید.
8. قفل‌ها، حفاظت، رتبه نول، رتبه مونتاژ و برچسب‌گذاری را تأیید کنید.
9. آرایش نصب شده را راه‌اندازی کنید و موقعیت‌های نهایی جامپر را ثبت کنید.

کابینت فیزیکی و طراحی قفل باید با راهنمای طراحی کابینت بای‌پس نگهداری خارجی مراجعه کنید.

اندازه‌گیری هادی نول و قطب

تعداد قطب اندازه هادی نول را تعیین نمی‌کند. بارهای تک‌فاز غیرخطی می‌توانند جریان‌های سومین هارمونیک و سایر سه‌تایی‌ها را تولید کنند که به جای لغو شدن در نول جمع می‌شوند.

بررسی کنید:

• حداکثر عدم تعادل فاز
• درصد بار غیرخطی فاز به نول
• طیف هارمونیک اندازه‌گیری شده یا محاسبه شده
• جریان نول پیوسته
• جریان قطب نول و رتبه حرارتی
• ظرفیت کابل پس از فاکتورهای تصحیح نصب
• ظرفیت شینه و ترمینال
• وظیفه اتصال کوتاه و خطای زمین

نول را صرفاً به این دلیل که جریان‌های فاز اساسی متعادل به نظر می‌رسند، کاهش ندهید. برای توالی محاسبه کامل، به اندازه‌گیری بای‌پس نگهداری UPS: بررسی کلید، کابل و اتصال کوتاه مراجعه کنید.

بررسی‌های راه‌اندازی

راه‌اندازی باید سیستم نصب شده را تأیید کند و نه فقط نقشه تأیید شده:

• تعداد قطب کلید و سوئیچ را در برابر برنامه تأیید شده تأیید کنید.
• هر پیوند نول، جامپر و میله قابل جابجایی را بازرسی کنید.
• توالی کنتاکت نول مستند شده را تأیید کنید.
• چرخش فاز و سازگاری منبع را بررسی کنید.
• محل اتصالات نول به زمین را تأیید کنید.
• برای جریان نول یا هادی حفاظتی ناخواسته اندازه‌گیری کنید.
• رفتار حفاظت را در هر حالت منبع مجاز آزمایش کنید.
• تأیید کنید که قفل‌ها از حالت‌های ممنوعه جلوگیری می‌کنند.
• تنظیمات نهایی، موقعیت‌های جامپر و نقشه‌های نهایی را ثبت کنید.

هر آزمون انتقال باید از رویه سازنده و روش سایت تأیید شده پیروی کند. یک مقاله عمومی نمی‌تواند توالی عملیاتی ایمن را تعیین کند.

اشتباهات رایج طراحی

• انتخاب چهار قطب صرفاً به این دلیل که به نظر می‌رسد «جداسازی کامل» را فراهم می‌کند
• فرض اینکه یک دستگاه ۴-قطبی با وجود جامپر نول ثابت، نول را سوئیچ می‌کند
• باز کردن نول بدون بررسی رفتار UPS در طول عملیات باتری
• رفتار زمین حفاظتی به عنوان یک هادی نول سوئیچ شده
• نادیده گرفتن آرایش‌های اتصال ژنراتور یا ترانسفورماتور
• عدم تجزیه و تحلیل حالت‌های همپوشانی موقت
• حذف جریان هارمونیک سه‌تایی از اندازه‌گیری نول
• بررسی نقشه اما نه جامپرهای نصب شده
• استفاده از تعداد قطب کلید به عنوان اثبات وضعیت کار ایمن

سوالات متداول

آیا نول در بای‌پس نگهداری UPS خارجی همیشه سوئیچ می‌شود؟

خیر. آرایش صحیح به پیکربندی منبع، سیستم اتصال زمین، طراحی UPS، طرح حفاظت، مرز نگهداری و قوانین محلی بستگی دارد.

آیا کلید ۴-قطبی ایزولاسیون کامل UPS را تضمین می‌کند؟

خیر. اتصالات دیگر AC، DC، کمکی، خروجی یا سیستم موازی ممکن است باقی بمانند. جامپر نول ثابت همچنین می‌تواند از قطب نول عبور کند.

آیا طراحی ۳-قطبی می‌تواند UPS را ایزوله کند؟

ممکن است هادی‌های فاز را ایزوله کند در حالی که نول متصل باقی می‌ماند. اینکه آیا این امر مرز نگهداری مورد نیاز را برآورده می‌کند، به سیستم نصب شده و کار برنامه‌ریزی شده بستگی دارد.

سوئیچینگ نول همپوشان چیست؟

این یک توالی کنتاکت تعریف شده است که نول ورودی را قبل از رها کردن نول خروجی برقرار می‌کند. این یک ویژگی فرض شده از هر دستگاه ۴-قطبی نیست.

آیا زمین حفاظتی باید با نول سوئیچ شود؟

زمین حفاظتی معمولاً طبق طراحی حاکم به طور مداوم متصل باقی می‌ماند. به عنوان قطب چهارم سوئیچ شده در نظر گرفته نمی‌شود.

آیا نول می‌تواند کوچکتر از هادی‌های فاز باشد؟

فقط زمانی که محاسبه و قوانین قابل اجرا اجازه دهند. بارهای غیرخطی و عدم تعادل فاز می‌توانند جریان نول را برابر یا بیشتر از جریان فاز کنند.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین سوئیچینگ ۳-قطبی، ۴-قطبی یا نول همپوشان باید مرجع زمین، مسیر برگشت جریان، عملکرد حفاظت، ظرفیت نول و مرز نگهداری مورد نیاز را در هر حالت عملیاتی حفظ کند.

ایمن‌ترین مشخصات بر اساس نمودار تک‌خطی واقعی، مدل UPS، اتصالات منبع، مشخصات بار و قوانین محلی است تا یک اولویت‌بندی تعداد قطب جهانی.

CTA: درخواست بررسی طراحی سوئیچینگ نول با نمودار تک‌خطی، سیستم اتصال زمین، جزئیات ترانسفورماتور و ژنراتور، توپولوژی UPS، اطلاعات بار و طرح حفاظت خود.

نویسنده و بررسی فنی

نوشته شده توسط: جیم ژو، مهندس فنی UPS
بررسی فنی توسط: بلک لین، مهندس ارشد
منتشر شده: ۱۳ اکتبر ۲۰۲۶
آخرین به‌روزرسانی: ۱۳ اکتبر ۲۰۲۶

منابع فنی

اعلامیه ایمنی: تعداد قطب و سوئیچینگ نول باید از طراحی واقعی اتصال زمین، اتصالات، حفاظت، منبع و UPS انتخاب شود. زمین حفاظتی باید طبق طراحی حاکم به طور مداوم باقی بماند.

• IEC 60364-5-53:2019+AMD1:2020+AMD2:2024 — دستگاه‌های جداسازی، سوئیچینگ و کنترل
• IEC 60364-5-54:2011+AMD1:2021 — آرایش‌های اتصال زمین و هادی‌های حفاظتی
• Schneider Electric — کلیدهای ۳-قطبی در مقابل ۴-قطبی در پنل بای‌پس UPS
• Schneider Electric — دستورالعمل‌های جامپر نول پنل بای‌پس نگهداری
• Eaton — کاربرد UPS با سوئیچ‌های ورودی ۴-قطبی
• Vertiv — راهنمای نصب و کاربر Liebert MTP UPS