UPS 里的旁路通道

静态旁路开关

静态旁路开关是 UPS 内由晶闸管构成的电子开关:逆变器过载超时、故障或人工关机时,它把负载转到旁路市电上。转换时负载是否掉电,取决于逆变器与旁路是否同步。

面向数据中心和工业配电的设计、采购与运维人员:讲清 UPS 静态旁路在什么条件下动作、旁路窗口怎么设、安装时怎样防反灌,并区分它和独立式静态转换开关(STS)各管哪一段。

静态旁路开关应用场景
示意图:几组功率半导体模块装在带散热翅片的散热器上,主回路由铜排引出,静态旁路的功率部分也是这种“器件+散热器+铜排”的组合。

静态旁路在 UPS 里的位置

产品作用

在线式 UPS 通向输出有两条路:整流器—逆变器的主路,和直接取自旁路输入的旁路。Vertiv Liebert EXM2 用户手册把切换这两条路的部件称为“Static Switch”模块,内含可控电子开关;正常时负载由逆变器供电,逆变器过载超时或故障时,静态开关自动把负载转到旁路。[1] 与它并列的还有一条手动维修旁路,停机检修时由旁路经维修开关直接给负载供电。[1] 模块化 UPS 常把静态旁路做成独立的旁路模块:华为 UPS5000-H 的功率、旁路、控制模块均支持热插拔[4],Liebert EXM2 的旁路模块则要在转入维修旁路或整机断电后才能拔出。[1]

工作原理

静态开关由晶闸管(SCR)组成,Vertiv 的资料直接称之为“旁路静态开关 SCR”。[2] 为了在主路和旁路之间无间断转换,逆变器输出平时与旁路保持同步:旁路频率落在同步窗口内时,逆变器跟踪旁路的频率和相位。[1] 同步状态下转旁路,负载供电不中断;两者不同步时,Liebert EXM2 的负载会有小于 20 ms 的瞬时中断。[1] 过载回落到允许范围后,负载自动转回逆变器;输出短路时负载先转到旁路,由旁路通道承接较大的短路电流。[1][2] 负载在旁路或维修旁路上运行期间,供电质量就是旁路市电本身的质量。[1]

旁路模块里的五类部件

公开手册只写到功能和告警层面,材料一栏按部件类别描述;器件型号、封装和散热结构以厂家图纸为准。[1]

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部件作用材料与配置
功率半导体组件(晶闸管静态开关)每相用晶闸管组成交流通路,导通时把旁路输入接到 UPS 输出。Liebert EXM2 的告警表中,“Bypass STS Fail”表示旁路侧至少一只静态开关开路或短路,该故障锁存到断电为止。[1]晶闸管(SCR)功率器件,连同铜排和绝缘件装在散热器上;独立式 STS 产品同样标注为 SCR 转换。[2][6]
门极触发电路接收控制板的转换指令,向晶闸管门极送出触发脉冲,决定逆变侧还是旁路侧导通。Wenzhou Modern 的 STS 资料把这种转换方式写作 SCR“先断后通”。[6]印制电路板、隔离驱动器件和其他电子元件,具体电路按厂家设计。
散热器与风扇带走晶闸管导通损耗产生的热量。Liebert EXM2 的旁路模块内置风扇,风扇故障和旁路过温各有单独告警。[1]金属散热器加强制风冷,材质和风道按厂家设计;Wenzhou Modern 的 STS 为风冷,过温时启动交流风扇。[6]
电流检测元件测量旁路电流,超出额定电流时触发“Bypass overcurrent”告警,也为过载和短路判断提供数据。[1]电流互感器或霍尔元件,按厂家设计选用。
旁路控制板检测旁路电压幅值、频率和相序,判断旁路是否处在允许窗口内并决定转换时机;旁路频率超限、相序反接、反灌等都有对应告警。[1]印制电路板、DSP 和 FPGA 等数字控制器件及继电器;Liebert EXM2 的旁路 DSP 和 FPGA 固件可分别升级。[1]

旁路通道写进技术规格书的指标

静态旁路一般随 UPS 整机采购,电流、电压和环境指标跟着 UPS 型号走;下表摘自整机手册和彩页中与旁路有关的条目,独立式 STS 的数值单独标明。[1][3][5][6]

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参数资料与范围选型含义
旁路额定电流Liebert EXM2 旁路输入额定电流:400 V 时 100 kVA 机型 145 A、250 kVA 机型 362 A;380 V 时分别为 152 A 和 379 A。[1] 独立式 STS 实例:Wenzhou Modern 单相 25~125 A、三相 63~400 A[6];Idealplusing 的 IPS-JSTS 晶闸管型为 10~125 A。[7]旁路额定电流按 UPS 最终容量和输出电压取值,上游旁路开关和电缆也按这个电流配置。[1]
旁路额定电压Liebert EXM2:380/400/415 V,三相四线,旁路与整流器输入共用中性线,并为输出提供中性线基准。[1] 华为 UPS5000-H 分 380/400/415 V、200/208/210 V 和 480 V 三个版本。[4] Wenzhou Modern 的 STS:单相 220 V±15%,三相 380 V±15%。[6]采用分路旁路(主路、旁路分别进线)时,两路输入要用同一根中性线。[1]
转换时间Liebert EXM2:逆变器与旁路同步时不间断转换,不同步时中断小于 20 ms;ECO 模式下由旁路转回逆变器小于 2 ms(不间断)或小于 5 ms(中断)。[1] 华为 UPS5000-H 标称全模式间 0 ms 切换。[3] 独立式 STS:Wenzhou Modern 页面同时写有“最大 5 ms”和“典型 ≤6 ms”[6];IPS-JSTS 晶闸管型典型 ≤4 ms、常规 ≤6 ms。[7]同时看同步转换和非同步转换两个数,后者决定旁路异常、锁相失败时负载会掉电多久。
逆变器过载转旁路的时限Liebert EXM2:<105% 长期;<125% ≤10 min;<150% ≤1 min;>150% ≤200 ms。[1] 华为 UPS5000-H:100%~110% 60 min 后转旁路,110%~125% 10 min 后,125%~150% 1 min 后。[3] 科华 MR33:105%~110% 60 min,110%~130% 10 min,130%~150% 1 min,超过 150% 立即转旁路。[5]这组时限说明逆变器何时把负载交给旁路;转到旁路后旁路通道能扛多大、多久的过载,由旁路晶闸管和上游保护决定。
短路电流处理Liebert EXM2:输出短路时负载经旁路转移来清除较大的短路电流,可选配熔断器,清除能力最高 65 kA。[2] IPS-JSTS 晶闸管型 STS 的额定短路电流为 10 kA。[7]上游保护器件按旁路通道的短路能力和上游配电的短路容量一起选。[1]
工作温度Liebert EXM2:0~50 ℃,40 ℃ 以内不降容,40~50 ℃ 自动降容。[1][2] 华为 UPS5000-H:0~55 ℃,41~45 ℃ 降到 0.9,46~50 ℃ 降到 0.8,51~55 ℃ 降到 0.7。[3] 科华 MR33:0~40 ℃。[5] Wenzhou Modern 的 STS:0~45 ℃。[6]高温机房按降容后的容量计算整机和旁路的负载率。
相对湿度Liebert EXM2、华为 UPS5000-H、科华 MR33 均为 0~95%,无凝露。[1][3][5] IPS-JSTS 为 5~95%,无凝露。[7]有凝露风险的场所先靠空调和除湿控制机房环境。
防护等级Liebert EXM2 标准为 IP20(前门开或关),可选 IP21、IP31;选 IP31 时容量降到 80%。[1][2]UPS 和旁路模块按室内机房设备设计,提高防护等级可能带来降容。[1]
控制与信号接口Liebert EXM2 对外提供旁路反灌、整流器反灌两组干接点(常开/常闭),用于驱动外部自动隔离装置,另有 EPO 输入和 SNMP、Modbus 通信。[1] 华为 UPS5000-H:干接点、RS485、FE,协议为 Web、ModBus、SNMP。[3]反灌干接点要接到上游能自动断开的隔离装置上,保护才起作用。[1]
绝缘耐压Wenzhou Modern 的 STS:绝缘耐压 AC 1800 V、10 mA、1 min;绝缘电阻 DC 500 V 下 ≥20 MΩ。[6] UPS 整机的安全要求按 IEC 62040-1,Liebert EXM2 和华为 UPS5000-H 均列出这一标准。[1][3]耐压值随型号和试验部位而变,订货时让厂家在试验报告里写明电压、时间和部位。
寿命与易损件静态开关靠晶闸管通断,没有可动触点,寿命主要受散热和风扇影响。Liebert EXM2 列出风扇预期寿命不少于 7 年,建议第 6 年更换,每年检查一次。[1]旁路模块风扇故障有单独告警,出现后尽快处理,避免旁路过温。[1]
重量整机实例:Liebert EXM2 100 kVA 为 315 kg,250 kVA 为 447 kg(不含侧柜)。[1] 独立式 STS:Wenzhou Modern 单相壁挂 16~22 kg、三相 65~215 kg[6];IPS-JSTS112-125P 净重 16.2 kg。[7]旁路模块的单件重量在公开资料里没有单列,更换时的搬运按厂家给出的模块重量安排,楼板荷载按整机计算。

UPS 内部静态旁路和独立式 STS 各管哪一段

两者都用晶闸管静态开关,接在系统里的位置不同。UPS 内部的静态旁路在逆变器输出和旁路市电之间切换,转换条件由 UPS 控制器按过载、故障和同步状态决定。[1] 独立式静态转换开关(STS)在两路独立电源之间切换,例如主供电与备用发电机或 UPS,用在数据中心、医院等要求连续供电的场合。[6] 维基百科“Transfer switch”条目指出,STS 没有机械运动部件,转换可能在工频四分之一周期内完成。[8]

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对比项UPS 静态旁路独立式 STS
切换的两端逆变器输出 ↔ 旁路输入[1]A 路电源 ↔ B 路电源[6]
供货形式随 UPS 整机,或作为可更换的旁路模块[1][4]单独设备,有壁挂、机架和落地柜式[6][7]
平时谁供电逆变器;ECO 模式下为旁路[1]用户指定的主用电源,出厂默认 A 路[6][7]
转换时间实例同步时不中断,不同步时小于 20 ms(Liebert EXM2)[1]典型 4~6 ms(IPS-JSTS 晶闸管型、Wenzhou Modern)[6][7]

负载什么时候走旁路,什么时候回到逆变器

Liebert EXM2 手册列出的转旁路情形有:逆变器故障或逆变器输出熔断器动作,逆变器过载超过规定时间,输出短路,以及人工关闭逆变器。[1] 过载回落后负载自动回到逆变器;短路时逆变器可能停机,5 分钟后自动重启,短路已排除则负载转回逆变器。[1]

市电中断时负载由电池经逆变器供电。电池放到终止电压而市电仍未恢复时,分路旁路配置且旁路正常的系统转到旁路,其余情况 UPS 关机。[1]

并机系统里,单台模块故障先退出并机;剩余模块带不动负载时,负载转到所有剩余模块的旁路上合并供电。[1] 选择 ECO 模式时负载平时走旁路、逆变器待机,旁路电压或频率越出设定窗口就转回逆变器。[1]

华为 UPS5000-H 彩页注明,UPS5000 无法支持电梯、医疗 CT 机、半导体切割机等能量回馈性负载。[3]

旁路电压窗口和同步范围的出厂值与可调档位

旁路窗口决定旁路电压偏到什么程度仍允许转旁路,也决定 ECO 模式下何时退回逆变器。[1] 负载对电压敏感时把窗口收窄;旁路由柴油发电机供电时,频率波动较大,同步范围要放宽到能跟上发电机。Liebert EXM2 手册写明,系统频率只能在 UPS 处于旁路时更改,逆变器供电时严禁更改。[1]

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型号旁路电压窗口旁路频率与同步范围
Vertiv Liebert EXM2上限 +10/+15/+20%(默认 +15%),下限 −10/−20/−30/−40%(默认 −20%);旁路电压稳定 10 s 后才接受[1]频率容差 ±10%;同步窗口 ±0.5/1/2/3 Hz 或 ±10%,默认 ±10%;同步跟踪速率 0.6 Hz/s,可在 0.1~3 Hz/s 间设定[1]
华为 UPS5000-H额定 380/400/415 V[3]50/60 Hz ±6 Hz[3]
科华 MR33−20%(可选 10/15/30/40/50/60%)/ +15%(可选 10/20/25%)[5]50/60 Hz ±3 Hz,可选 1/2/4/5/6 Hz,6 Hz 仅用于 60 Hz 系统[5]

安装与检修:反灌保护、分路旁路和维修旁路的操作要求

Liebert EXM2 手册依据 EN 62040-1 第 5 节说明反灌保护:UPS 提供干接点信号,驱动用户另行配置的外部自动隔离装置,防止逆变器产生的电压经逆变器、手动旁路、外部旁路或旁路静态开关回路反送到进线侧。[1] 所有外部进线隔离装置处必须加贴标签,内容为:电压反灌风险!先隔离 UPS,再检查包括保护地在内所有端子之间有无危险电压,然后才能在该回路上作业。[1] 旁路静态开关 SCR 或整流器失效时,这套保护用来防止 UPS 市电和旁路输入端子带电伤人。[2]

分路旁路时,整流器输入和旁路输入各装独立的保护器件,两路必须共用同一根中性线;IT 系统的外部输入配电必须装 4 极保护器件。[1] 上游保护器件要具备过流、短路、隔离和反灌跳闸功能,选型时考虑电缆载流量、系统过载能力和上游短路容量。[1]

外部维修旁路宜与内部维修旁路联锁,避免反灌。[1] 两台及以上 UPS 并机且负载超过单机容量时,不得使用单机的内部维修旁路开关;并机系统中维修旁路开关的分合操作须在 3 秒内完成,以免过载损坏开关。[1] Liebert EXM2 的旁路模块须在 UPS 转入维修旁路或完全断电后才能拔出,拔出后等 10 分钟再检修;功率模块和旁路模块只能由厂家服务工程师维修。[1]

订货时向供货方一次要齐:旁路通道的过载曲线和晶闸管 I²t 值,旁路短路耐受值及推荐的上游熔断器或断路器规格,同步与非同步两种转换时间,旁路窗口的出厂设定和可调档位,反灌干接点接线图,以及旁路模块的重量和是否支持热插拔。

关联的应用系统与部件

以下入口来自产品关系,用于继续查阅;具体机型的装配和兼容性仍需对应型号资料。

应用系统

关联部件

资料来源与适用范围

核对日期:2026-10-17。UPS 侧数据来自 Vertiv、华为、科华公开的用户手册和产品彩页,独立式 STS 数据来自两家厂家官网产品页;各数值只对所列型号成立,以厂家最新版资料为准。

  1. Vertiv Liebert EXM2 UPS User Manual 100kVA to 250kVA (SL-71070)反灌警告、静态开关与旁路/ECO 模式、上游保护、旁路告警表、旁路模块检修与风扇寿命,以及第 12 章的环境、过载和旁路输入参数表。
  2. Vertiv Liebert EXM2 100 to 250 kW Brochure旁路静态开关 SCR 失效时的反灌保护、经旁路清除短路电流及可选 65 kA 熔断器、技术规格页的旁路窗口和防护等级。
  3. 华为 FusionPower UPS5000-H 彩页(400-600kVA 等)旁路输入频率、逆变过载转旁路时限、0 ms 切换、工作温度降额、通讯接口、标准与能量回馈性负载限制。
  4. 华为 UPS5000-H 产品页功率、旁路、控制模块热插拔,三个电压版本和容量范围。
  5. 科华数据 MR33 系列模块化 UPS(50-600kVA)产品彩页技术指标页:旁路同步跟踪范围、旁路输入电压范围、过载转旁路时限、维修旁路开关、工作温度与湿度。
  6. Wenzhou Modern Group:Static Transfer Switch (STS)STS 用途、SCR 先断后通转换、电流、转换时间、绝缘耐压、环境和重量。
  7. Guangzhou Idealplusing:IPS-JSTS112 静态转换开关产品页IPS-JSTS 晶闸管型规格表:电流、转换时间、额定短路电流、湿度和净重,以及 QSS、BSTS 系列一览。
  8. Wikipedia:Transfer switchStatic transfer switch 一节:用 SCR 等功率半导体在两路电源间转换,转换可在四分之一工频周期内完成。

静态旁路开关相关厂家

比较厂家官网列出的产品系列,在本页查看资料、准备采购需求。

2 家 · 产品来源可查

Wenzhou Modern Group Co., Ltd.

官网列出 SCR 型静态转换开关(STS):单相壁挂 25~125 A、单相 3U 机架 63~125 A、三相 63~400 A,标注执行 GB/T 34940-2017 / IEC 62310:2006,转换方式为先断后通。同站还供应 UPS 和 UPS 维修旁路柜。

查看产品资料依据
官网产品分类
Wenzhou Modern Group · STS 静态转换开关
资料核查日期
2026-10-17

Guangzhou Idealplusing Information Technology Co., Ltd.

广东 · 广州

官网列有继电器型和晶闸管型两类静态转换开关:IPS-JSTS 晶闸管型 10~125 A(典型转换 ≤4 ms)、IPS-QSS 16/24 A 及 IPS-BSTS 机架式,单相 110/220 V,带 RS485/SNMP 通信。官网自称源头工厂直销。

查看产品资料依据
官网产品分类
Guangzhou Idealplusing · IPS-JSTS/QSS/BSTS 静态转换开关
资料核查日期
2026-10-17

采购需求由 CNFX 接收处理。厂家认领标识与产品资料来源分别展示;具体型号、供货及交期以双方确认为准。

常见问题

UPS 转到旁路的那一下,负载会掉电吗?

看逆变器和旁路是否同步。Liebert EXM2 在同步状态下转旁路供电不中断,不同步时有小于 20 ms 的瞬时中断(来源1);华为 UPS5000-H 标称全模式间 0 ms 切换(来源3)。对 20 ms 中断敏感的负载,要关注旁路同步范围和旁路电源质量。

静态旁路和维修旁路开关有什么区别?

静态旁路是晶闸管电子开关,由 UPS 自动控制,在过载、故障时快速转换;维修旁路是手动开关,停机检修时让市电绕过 UPS 直接给负载供电(来源1)。科华 MR33 具备无转换时间的维修旁路开关(来源5)。

旁路模块坏了能在线更换吗?

因机型而异。华为 UPS5000-H 的功率、旁路、控制模块均支持热插拔(来源4);Vertiv Liebert EXM2 的旁路模块要在 UPS 转入维修旁路或整机断电后才能拔出,拔出后等 10 分钟再检修(来源1)。

买一台独立的 STS,能顶替 UPS 里的静态旁路吗?

两者切换的对象不同。UPS 静态旁路在逆变器输出和旁路市电之间切换,靠逆变器锁相同步实现不间断转换(来源1);独立式 STS 在两路独立电源之间切换,例如主供电与备用发电机或 UPS(来源6)。两种设备按各自在配电系统里的位置分别选型。

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