不間斷電源UPS故障剖析

摘要：UPS即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備。某公司出現(xiàn)UPS電源故障，被迫切至手動維修旁路電源運行，現(xiàn)針對此故障進行分析，并制定有效的防范措施。

關(guān)鍵詞：UPS設(shè)備;故障;檢查;原因;防范措施

1? ? UPS簡介及某繼電器室UPS設(shè)備規(guī)格

（1）UPS即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉(zhuǎn)換成市電的系統(tǒng)設(shè)備[1]。當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負載使用，同時它還向機內(nèi)電池充電;當市電中斷（事故停電）時，UPS立即將電池的直流電能通過逆變器切換轉(zhuǎn)換成市電向負載繼續(xù)供電，使負載維持正常工作，并保護負載軟、硬件不受損壞。

（2）UPS型號：PS31-30 kVA;容量：30 kVA;輸入：三相交流380 V、直流220 V;旁路電源輸入：交流380 V（兩相）;輸出：220 V;制造廠家：以色列POWSYS。

2? ? 事件經(jīng)過

2018-09-28T10：12，某公司DCS發(fā)出AVC PT斷線報警，AVC退出運行，AGC指令停止刷新，廠網(wǎng)信息溝通平臺、OMS平臺通信中斷，NCS操作員站發(fā)出網(wǎng)控UPS主機柜內(nèi)部空氣溫度高報警。就地檢查一期網(wǎng)控UPS主機柜面板無顯示且無法開機，饋線柜失電。10：40將網(wǎng)控UPS切至手動維修旁路電源運行，廠網(wǎng)信息平臺、OMS平臺通信恢復(fù)正常，AVC、AGC指令恢復(fù)正常，投入AVC、AGC功能正常。

3? ? 檢查經(jīng)過

3.1? ? 電源檢查

UPS交流輸入電源開關(guān)QF1、旁路輸入電源開關(guān)QF3、直流輸入電源開關(guān)QF2、輸出電源開關(guān)QF5、旁路柜電源開關(guān)QF6均在合閘位置。測量UPS交流輸入電源、旁路輸入電源、直流輸入電源電壓均正常，測量UPS輸出電源無電壓。

3.2? ? 現(xiàn)場工作情況檢查

故障發(fā)生時UPS附近無作業(yè)人員工作，打開電纜溝蓋板檢查UPS電源及信號電纜無損傷情況（圖1）。

3.3? ? UPS元器件檢查

UPS故障后檢查整流器、逆變器、隔離變、靜態(tài)開關(guān)、逆止二極管等無燒損或放電痕跡，檢查回路中電容器無鼓脹、滲液等異常（圖2）。

打開控制器板件護罩蓋板，有輕微焦糊味，拆下控制邏輯電源板，發(fā)現(xiàn)板件背部CR26器件擊穿（圖3）。

測量溫度高報警繼電器電源回路并接的反向抑制二極管正、反向均導(dǎo)通，二極管擊穿。

更換反向抑制二極管及控制邏輯電源板后UPS開機正常，操作面板恢復(fù)顯示;切換到服務(wù)模式，模擬旁路切至逆變供電切換失敗，面板顯示逆變故障。

進一步檢查信號板無明顯故障點，但信號板故障會造成切換邏輯錯誤，更換信號板后模擬旁路切至逆變供電模式切換正常，UPS故障消除。

4? ? 原因分析

（1）UPS主機柜內(nèi)部空氣溫度高報警原因：一是散熱風(fēng)扇故障導(dǎo)致溫度高;二是溫度高報警中間繼電器失電，報警接點閉合。因UPS溫度高報警先于冷卻系統(tǒng)故障報警且UPS上電正常后各散熱風(fēng)扇均運行良好，排除風(fēng)扇故障導(dǎo)致溫度高報警的原因;分析原因為溫度高報警中間繼電器線圈（24 V電源）并接的反向抑制二極管擊穿，短接繼電器線圈使得線圈失電，報警接點閉合，報警發(fā)出。

（2）UPS主機柜冷卻系統(tǒng)故障原因：控制邏輯電源板故障導(dǎo)致主板失電，冷卻系統(tǒng)停運。

（3）控制邏輯電源板、信號板故障原因：溫度高報警中間繼電器線圈（24 V電源）并接的反向抑制二極管擊穿，導(dǎo)致24 V電源回路短路，與之有電源聯(lián)系的控制邏輯電源板CR26器件擊穿、信號板故障。

（4）反向抑制二極管擊穿可能的原因：一是24 V電源回路串入高電壓超過該二極管耐壓值（600 V）導(dǎo)致?lián)舸?二是二極管老化導(dǎo)致反向電阻逐漸下降，最終發(fā)展成短路擊穿。根據(jù)現(xiàn)場排查情況及更換板件后UPS調(diào)試情況排除24 V電源回路串入高電壓的可能性。

5? ? 防范措施

（1）取消一期網(wǎng)控UPS溫度高報警中間繼電器線圈（24 V電源）并接的反向抑制二極管，消除二極管擊穿導(dǎo)致電源回路短路造成回路中各板件故障的隱患。對主機UPS、脫硫UPS 24 V電源回路進行排查，如存在同樣問題，則將該抑制二極管取消。

注：線圈并聯(lián)的抑制二極管，主要用于頻繁快速動作的電感線圈，釋放在線圈失電的瞬間產(chǎn)生的反向電動勢，該溫度高報警繼電器僅在UPS溫度超限時動作，因此取消該繼電器線圈并聯(lián)二極管對回路無影響。

（2）嚴格執(zhí)行電氣專業(yè)隱患排查細則中規(guī)定的UPS電源板、主控板、電容器6～8年的更換周期，UPS散熱風(fēng)扇5年的檢查更換周期[2]。

（3）主機UPS利用大、小修機會做好灰塵清掃、電容器檢查測量、旁路和逆變模式的切換試驗等工作。網(wǎng)控、脫硫系統(tǒng)UPS執(zhí)行4年停機檢查、維護、試驗工作。

（4）做好UPS的日常巡檢項目及定期工作，包括散熱風(fēng)扇的檢查、控制面板信息的檢查分析、UPS電源各電壓/電流情況、各報警信息及指示燈是否正常等[2]。

[參考文獻]

[1] 水利電力部西北電力設(shè)計院.電力工程電氣設(shè)計手冊：電氣一次部分[M].北京：水利電力出版社，1990.

[2] 周志敏，紀愛華.快速掌握UPS工程應(yīng)用及故障處理[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2013.

收稿日期：2020-09-03

作者簡介：邵長暖（1977—），男，山東沂水人，高級技師，從事電廠集控運行工作。