| 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。 |
表9断路器的保护特性
对表9中的名词浅释：
脱扣电流，是指能使断路器断开（跳闸）电路的最小电流，超过这个电流值以后的所有电流情况均跳闸。
整定电流，一般是在工厂里进行这项工作，就是将断路器通过的电流调整到额定电流的一定倍数，比如上表中的1.30In，当实际电流达到这个值时，在“约定时间”内脱扣（跳闸），比如标中给出的是在所选额定电流In≤40A的情况下，在1h内脱扣跳闸。
约定时间，实际上是规定时间，但规定时间是比较硬性的，其准确性不好掌握，只能是大约的规定一个时间范围而不是一个时间点。
冷态和热态，这里所指的冷态和热态是有条件的，必须从起始状态算起，可以近似理解成冷态就是不加负载或加很小的负载时的断路器闭合状态情况，此时由于电流很小，断路器的发热可忽略不计。从这时开始加比额定定电流大的负载，比如表中的1.05In，断路器对于In≤40A的器件来说，不脱扣跳闸的正常工作时间可在1h以上，对于40A<In≤250A和In250A的器件来说，不脱扣跳闸的正常工作时间可在2h以上。如果一开始就加有负载，这就是热态，当电流达到1.30In时，断路器对于In≤40A的器件来说，在1h以内就脱扣跳闸，对于40A<In≤250A和In250A的器件来说，，在2h以内就脱扣跳闸。
（2）输入断路器的选择
在选择输入断路器时比输出断路器的考虑因素还要多：输入功率因数、充电电流、UPS效率、过载能力和市电电压波动范围等。其中功率因数和过载能力的影响和输出断路器相差无几，这里仅对与输出断路器几个不同的指标进行讨论。
充电电流一般UPS的充电功率设为额定功率的10%，这10%的充电功率是另外的，不计入输出功率。如果需要再加大充电功率，有的UPS可以从其输出功率中去“借”，因此计入输出功率。
系统效率这里指的是UPS的系统效率，其表达式为：
式中：是UPS的系统效率，这个值越高就表明UPS本身的损耗越小。
Pi是UPS的输入有功功率，单位是瓦特（W）。
Po是UPS的输出有功功率，单位是瓦特（W）。
在选择输入断路器时不能将效率值卡得太严，一般取90%也就可以了。
输入电压波动范围一般用户都希望UPS允许的输入电压范围越大越好，岂不知这也和输入断路器开关有关。假如在市电最低电压时仍要求全功率，这时的输入电流必须增加。
例：一台容量为10kVA当进单出的UPS允许输入电压波动范围是220V（120%），当输入电压为220V（120%）=196V时，要求全功率供电和全功率充电，在输入功率因数F=0.8的情况下，其输入断路器电流容量需多大？
可以近似地这样的步骤计算：
输出功率+充电功率=11kW。
在效率=90%的情况下输入的有功功率
在输入功率因数F=0.8的情况下，其输入的最大视在功率
当输入电压下降20%时，为了保持输入的视在功率不变，此时的最大电流应该是：
原来在额定电压220V和不计充电功率时的输入电流为：
⑤若按原来什么都不考虑时的输出电流46A，应选择50A标准值断路器。甚至有的用户就把这个规格的断路器用在了UPS输入和输出主路上，因此才造成了输入和输出不规则的单独跳闸与同时跳闸的怪现象。
为了少走弯路和能够比较理性地选择合适的断路器，表10给出了各种类型断路器的特性及其应用范围。现将几个术语的含义作一个简单说明。
分断能力从表中可以看出，选择型断路器和非选择型断路器有着明显的区别。额定电流在100A以上选择型断路器的分断能力在35kA以上，这是什么意思呢？因为在大电流时，断路器开关触点由于存在着接触电阻，当电流通过时会产生功率损耗而使触点发热，当开关断开时，动作总是从接触状态开始离开，在刚刚离开一个小缝隙瞬间产生拉弧而使温度剧烈上升，几乎将触点溶化，如果开关断开的力量不足够大和足够快的话就会使触点溶在一起出现粘连现象，使脱扣失败。电流越大这种粘连的危险性也就越大，选择型断路器能在35kA以上的电流时将开关脱扣，可见能力之强；而小型断路器的分断能力只能是在10kA以下。表10给出了选择型和非选择型断路器的特性比较。
表10各类型断路器特性及应用范围
脱扣种类两种类型的断路器在脱扣种类上也有所不同，这也是在选形必须考虑的。
1、过载长延时脱扣（开关上的标志为L）
这一项是所有断路器都具有的功能，过载电流超过了额定电流值一定限度时，开关内的热电偶由于弯曲变形到一定程度就触发了脱扣机构使开关跳闸，由于热电偶是机械变形，要有一个过程，所以需要较长的时间。
2、短路瞬时脱扣（开关上的标志为S）
这一项也是所有断路器都具有的功能，因为断路时的电流特别大，如不及时断开就会导致更严重的故障。在这种情况下控制脱扣的机构就不能用热电偶这种惯性很大的机构了，所以断路器内也装置了磁脱扣机构，它是利用短路电流在线圈中形成的强大磁场来触动脱扣执行机构，使之与地断开，从而保护电路。
3、短路短延时脱扣（开关上的标志为I）
这是选择型断路器独有的功能。在断路故障时，为了避免造成前后级同时跳闸的现象，选择性断路器的脱扣时间是可以微调的。这样在设计配电柜和选择断路器时一定要注意着关键的一环。
4、接地故障（开关上的标志为G）脱扣跳闸
这也是选择型断路器独有的功能。这其中也包括火线与地短接故障，这应当也属于短路故障，有时还有别的情况，也需要根据情况设置。
5、剩余电流及其它脱扣跳闸
剩余电流脱扣跳闸应当是漏电流保护，除此而外还有过压保护、欠压保护和外电路输入信号执行的控制跳闸等。
6、C型和D型断路器的区别
从表中还可以看出，在小型断路器一栏中有两个型号：C型和D型，但从表中的功能来看，除用途一栏中有些区别以外，其他都一样，这就造成了在选形时的误区，认为都一样。有不少UPS配电柜中的这种开关因选择不善而导致前后级同时跳闸的现象屡见不鲜。此二者有区别吗？若无区别又何必分成两类？若有区别，其区别又表现在哪里？图14所示就是小型断路器的脱扣特性。从特性曲线中可以看出，当过载1.13倍额定电流In（即1.13In）时（对应图中的I1），其脱扣时间延迟到1h或1h以上；当过载1.45倍额定电流In（即1.45In）时（对应图中的I2），由于电流大了，发热量比1.13倍时大了，所以其脱扣时间比前者缩短到1h以内。这属于过载长延时热脱扣（thermaltripping）类型。在这种热脱扣类型时，A、B、C、D四种小型断路器性能一样。
当经过开关的电流超过额定值In的2倍以上时，就进入磁脱扣（magnetictripping）保护范畴，这时就显出了C型和D形断路器的区别。首先，C型断路器对应的过载能力最大只能到10In，这时它的脱扣时间t<0.1s，而D形断路器在10In的脱扣时间t≥0.1s，这就分出了脱扣的前后次序，防止了越级或同时跳闸的几率；D形断路器过载能力达20In时的脱扣时间t<0.1s（对应图中的I5）；而C型断路器的过载能力就达不到这个值。所以二者的性能是不一样的，在选用时应当注意。
有一个用户由于在选UPS的配电柜时，没有请有资质的厂家去做PDU，而是自己凭印象和并不丰富的经验在“满足”UPS输出功率的前提下，就在UPS的输入和输出端选用了统一规格的C型断路器，结果机器安装完毕投入运行后屡屡发生前后级同时跳闸的现象，搞得该用户惶惶不可终日。实际上是用户犯了概念不清的错误：
首先不该将UPS的输入和输出端选择同一规格的断路器。因为UPS本身是有功耗的，在UPS的额定输出功率下，输入功率要比输出大，即输入电流要大于输出电流。如果再算上UPS的充电功率和过载能力，其输入断路器开关的容量几乎是应当是输出的2倍。
其输入和输出开关也不应该选择同一类型。图14示出了这种情况。图中横坐标的数字表示的是断路器额定电流In的倍数；纵坐标表示的是断路器在不同过载倍数额定电流时的脱扣时间t，其数字表示的是分钟（min）和秒（sec）。由于UPS前后端的C型断路器有着同样的过载能力和脱扣的特性，就使得前后端开关具有了同时跳闸的可能，比如在过载不太严重的I1和I2情况下。在瞬时浪涌电流宽度大于I4和I5脱扣时间时，这种同时跳闸的可能性就会更大。
至于A型和B型断路器的能力，从图14中可以看出，其能力比C类还要差一些。尽管如此，它们也仍具有温度脱扣和磁脱扣两种保护方式。这两种断路器在与UPS配套的柜式PDU中并不多见。
图14小型断路器脱扣特性
4 IT机房设备的配电方式
4.1具有漏电保护功能断路器的应用场合
漏电保护器开始确实是为了保护人身安全而设计的一种安全装置。但在IT技术高速发展的今天，对漏电保护器的应用场合提出了新的要求和限制。有的机房是设计师为了人身安全要求在UPS前面加装带漏电保护的空气断路器。从一定的角度看是没有错，但安装了这种断路器后导致UPS无法开机，于是有的人就把这个原因归咎于UPS有漏电流，认为这台UPS有问题。是不是这样呢？这只能从分析中去理解。
一、安装漏电保护开关的弊病
1.UPS前面加漏电保护开关的弊病
由于UPS都有前置低通滤波器，培植滤波器的目的是为了抑制从电网进入的两种干扰：常模干扰（也称差模或串模干扰）和共模干扰。常模干扰是随输入电流一同进入的干扰，而共模干扰是霍线和地线通向串入的干扰电流，这必须将它们泄漏到地，这就需要接入抑制共模干扰的电容器，如图15中的CLE和CNE。这两个电容尤其是CLE，在加电瞬间CLE的起
图15漏电保护器对UPS开机的影响原理图
始充电电流会很大，可以到安培级，而漏电保护器的动作电流小于0.1A。一般这个电容器CLE的容量都在1F以上。漏电保护器不跳闸的理想条件是：IL=IN。这时由于变压器内磁通等于零，即=0，所以感应电势e=0。但在加电瞬间由于这个电容CLE的瞬时短路，就有一个很大的电流ILE直接入地，使得IL≠IN，≠0，e≠0，使空气断路器的执行机构跳闸断电。在前面的讨论中已知，由于E和N世界在一起的，所以CNE两端的电压可忽略不计。但在频率很高的共模干扰时期两端的电压会很高，可以通过它泄漏到地。所以UPS不能启动的原因不是漏电流大，而是滤波器的正常反应，因此在UPS前面夹带漏电保护器的断路器是不恰当的。
如果用户坚持要装，为了可以起动UPS，有两种方法：在前面加隔离变压器或将所有的抑制共模干扰的电容器全部取消，但这样做都会带来不良结果。
2.外接隔离变压器的后果
某大厦数据中心机房，该机房UPS前端加装了隔离变压器。原因该大厦是某国人投资设计的，在大厦安装漏电保护器是按X国的设计要求，突出以人为本，漏电保护器对防止火灾也是有用的。但安装此漏电保护器后使得UPS无法开机，因为一开机就导致断路器S跳闸。在无奈的情况下，经专家认可后就在UPS前面加装了隔离变压器B，如图16所示，这样一来UPS加电跳闸的问题就解决了。
为什么在UPS前面加装了隔离变压器B后就不跳闸了呢？UPS加电跳闸的问题解决了会不会仍满足“突出以人为本”的功能呢？
由前面的分析可知，在UPS起动时所以使带漏电保护器的断路器跳闸就是由于抑制共模干扰的电容所致：在UPS开机时除了正常的机器用电流（这个电流的输入值等于零线上的返回值）外，还有一个经过CLE返回地的电流ILE，而这个电流只从火线进入而不经零线流回，所以才造成入出电流不一样的差值。加入如图16所示的隔离变压器后，倒是满足了断路器不跳闸的条件IL=IN，而且如果变压器B的次级绕组不接地，输出电压就是悬空的，因此抑制共模干扰电容CLE的两端就没有电压，因此也就没有电流ILE产生；如果变压器B的次级绕组接地，就相当于CLE和CN2并联，形成了抑制常模干扰的较大容量的电容，接地点只是一个参考点，不会有电流流过，原因是形不成回路。即对于变压器B的初级绕组而言，因为只有一个回路，所以IL=IN是必然的，因此UPS开机跳闸的问题解决了。
图16加隔离变压器后漏电保护器对UPS开机的影响原理图
但变压器B的加入隔断了输出与开关S的联系，在次级绕组零线接地的情况下，即使发生人员触电事件也就不能保护了。至于将抑制共模干扰的电容去掉的危害是明显的，因为取消了这个功能。
二、关于安装漏电保护器的相关国家规定
国家为了规范漏电保护器的正确使用，相继颁布了《漏电保护器安全监察规定》（劳安字（1999）16号）和《漏电保护器安装与运行》（GB13955-92）等一系列标准和规定。全监察规定对漏电电流动作保护器安全监察工作，保证产品的安全性能及使用安全做出了规定；漏电保护器安装与运行规定了正确选择、安装、使用电流动作型漏电保护器及其运行管理工作的标准。
与之相关的标准《建筑电气工程施工质量验收规范》（GB50303-2002）。《漏电电流动作保护器》（GB6829）。对漏电保护器的验收和质量要求，也做出了相关规定。
其中，1992年国家技术监督局发布的国标GB13955292《漏电保护器安装和运行》，对全国城乡装设漏电保护器做出统一规定。
必须安装带漏电保护器开关的设备和场所为：
(1)属于I类的移动式电气设备及手持式电动工具(I类电气产品,即产品的防电击保护不仅依靠设备的基本绝缘,而且还包含一个附加的安全预防措施,如产品外壳接地)；
(2)安装在潮湿、强腐蚀性等恶劣场所的电气设备；
(3)建筑施工工地的电气施工机械设备；
(4)暂设临时用电的电器设备；
(5)宾馆、饭店及招待所的客房内插座回路；
(6)机关、学校、企业、住宅等建筑物内的插座回路；
(7)游泳池、喷水池、浴池的水中照明设备；
(8)安装在水中的供电线路和设备；
(9)医院中直接接触人体的电气医用设备；
(10)其它需要安装漏电保护器的场所。
报警式漏电保护器的应用：
对一旦发生漏电切断电源时,会造成事故或重大经济损失的电气装置或场所，不能装漏电保护器，应安装报警式漏电保护器的场所为：
(1)公共场所的通道照明、应急照明；
(2)消防用电梯及确保公共场所安全的设备；
(3)用于消防设备的电源,如火灾报警装置、消防水泵、消防通道照明等；
(4)用于防盗报警的电源；
(5)其它不允许停电的特殊设备和场所。
可不装设漏电保护器的设备：
(1)使用安全电压供电的电气设备；
(2)一般环境条件下使用的具有双重绝缘或加强绝缘的电气设备；
(3)使用隔离变压器供电的电气设备；
(4)在采用了不接地的局部等电位连接安全措施的场所中使用的电气设备；
(5)在没有间接接触电击危险场所的电气设备。
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