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迪能電氣論UPS—不間斷電源
2020-09-26 15:57:00 來源:本站 瀏覽:1308
內UPS系統由于線路老化,發生相間短路。故障電流導致UPS電源屏內起火,進一步導致交流串直流,并擊穿測控裝置中的壓敏電阻導致直流系統多點接地,
最終導致后臺監控系統及遠方通信失電。

——一起真實的事故

UPS的作用

UPS中文為“不間斷電源”。是一種含儲能裝置,以整流器、逆變器為主要組成部分,為變電站內監控系統、自動化儀表、遠方通信系統等設備提供恒壓恒頻的不間斷電源。

UPS系統的主要作用有兩方面:

(1)做為重要設備的交流供電電源,防止市電突然斷電而影響正常工作,給設備造成損害;

(2)消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質量,為計算機等提供高質量的電源。

UPS的分類

UPS系統主要有有三種類型:后備式、互動式、在線式。

多方面講解「UPS—不間斷電源」,電氣人都該懂
(1)后備式:具備自動穩壓、斷電保護等功能,轉換時間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結構簡單,價格便宜;

(2)互動式:具有濾波功能,抗市電干擾能力強,轉換時間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價格遠低于在線式;

(3)在線式:結構較復雜,性能完善,能夠持續不中斷輸出純凈正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問題;價格高,通常應用在關鍵計算機和網絡設備等對電力要求苛刻的環境中。

UPS的結構

變電站內UPS系統一般由電力UPS主機、旁路穩壓柜、輸出饋線柜等三部分組成(小功率時也可三合一)。

結構示意圖如圖所示,簡單說說幾個比較重要的部分的用處。

多方面講解「UPS—不間斷電源」,電氣人都該懂
整流器:

有兩個主要功能:

第一,將交流電(AC)變成直流電(DC),經濾波后供給逆變器;

第二,給蓄電池提供充電電壓,起到一個充電器的作用;

逆變器:

將直流電(DC)轉化為交流電(AC),供給負載使用;

蓄電池:

UPS用來作為儲存電能的裝置,使其在市電失電時,可以將直流電逆變后,為負載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電(供電)的時間 ;

靜態開關:

又稱靜止開關,是用兩個可控硅(SCR)反向并聯組成的一種交流開關,其閉合和斷開由邏輯控制器控制;

隔離變壓器、穩壓器:

在輸入或輸出部分將交流與直流隔離,穩壓器除了隔離之外還有穩定電壓的作用;

UPS的四種運行模式

UPS有4種運行模式,將UPS系統結構簡化后示意圖如下:


在正常交流電源供應下,整流器將交流電轉換為直流電,將市電中的“電源污染”消除,并同時對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉換為交流電,
提供更穩定的電源給負載。



當交流電源發生異常或整流器、電抗器故障時,蓄電池組提供直流電給逆變器,使交流輸出不會有中斷,進而達到保護負載的作用。



當逆變器發生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時,逆變器會自動切斷以防止損壞,若此時旁路交流電源正常時,
靜態開關會將電源供應轉為由旁路備用電源輸出給負載使用。


當 UPS要進行維修或更換電池而且負載供電又不能中斷時,可以先切斷逆變器開關然后激活維修旁路開關,再將整流器和旁路開關切斷。
交流電源經由維護旁路開關繼續供應交流電給負載,此時,維護人員可以安全地對UPS 進行維護。



(1)監控系統和遠方通信系統對變電站十分重要,因此作為電源的UPS系統的可靠性也有非常高的要求;

(2)綜自系統的負載大多數為單相負載,因此電力系統專用的UPS電源大多數要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ,容量一般在 60kVA 范圍之內;

(3)旁路靜態切換開關應具有自動、手動兩種工作方式,實現無間斷切換;

(4)由于變電站有 220V或 110V 直流系統,并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專用UPS自身不帶蓄電池,直接使用直流系統作為UPS的直流輸入,
并且不需要具備充電功能;

(5)電力專用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊抑制器,如逆止二極管等,使 UPS 對直流母線的影響盡量小;



二,UPS不間斷電源常見解決問題辦法

ups常見故障及分析



1、有市電時UPS輸出正常,而無市電時蜂鳴器長鳴,無輸出。

故障分析:

從現象判斷為蓄電池和逆變器部分故障,可按以下程序檢查:

1)檢查蓄電池電壓,看蓄電池是否充電不足,若蓄電池充電不足,則要檢查是蓄電池本身的故障還是充電電路故障。

2)若蓄電池工作電壓正常,檢查逆變器驅動電路工作是否正常,若驅動電路輸出正常,說明逆變器損壞。

3)若逆變器驅動電路工作不正常,則檢查波形產生電路有無PWM控制信號輸出,若有控制信號輸出,說明故障在逆變器驅動電路。

4)若波形產生電路無PWM控制信號輸出,則檢查其輸出是否因保護電路工作而封鎖,若有則查明保護原因。

5)若保護電路沒有工作且工作電壓正常,而波形產生電路無PWM波形輸出則說明波形產生電路損壞。

上述排故順序也可倒過來進行,有時能更快發現故障。

2、蓄電池電壓偏低,但開機充電十多小時,蓄電池電壓仍充不上去。

故障分析:

從現象判斷為蓄電池或充電電路故障,可按以下步驟檢查:

1)檢查充電電路輸入輸出電壓是否正常。

2)若充電電路輸入正常,輸出不正常,斷開蓄電池再測,若仍不正常則為充電電路故障。

3)若斷開蓄電池后充電電路輸入、輸出均正常,則說明蓄電池已因長期未充電、過放或已到壽命期等原因而損壞。

3、逆變器功率級一對功放晶體管損壞,更換同型號晶體管后,運行一段時間又燒壞。

故障分析:

從現象判斷為引起原因是電流過大,而導致過大電流的原因有:

1)過流保護失效。當逆變器輸出發生過電流時,過流保護電路不起作用。

2)脈寬調制(PWM)組件故障,輸出的兩路互補波形不對稱,一個導通時間長,而另一個導通時間短,使兩臂工作不平衡,甚至兩臂同時導通,造成兩管損壞。

3)功率管參數相差較大,此時即使輸入對稱波形,輸出也會不對稱,該波形經輸出變壓器,造成偏磁,即磁通不平衡,積累下去導致變壓器飽和而電流驟增,燒壞功率管,而一只燒壞,另一只也隨之燒壞。

4、UPS開機后,面板上無任何顯示,UPS不工作。

故障分析:

從故障現象判斷,其故障在市電輸入、蓄電池及市電檢測部分及蓄電池電壓檢測回路:

1)檢查市電輸入保險絲是否燒毀。

2)若市電輸入保險絲完好,檢查蓄電池保險是否燒毀,因為某些UPS當自檢不到蓄電池電壓時,會將UPS的所有輸出及顯示關閉。

3)若蓄電池保險完好,檢查市電檢測電路工作是否正常,若市電檢測電路工作不正常且UPS不具備無市電啟動功能時,UPS同樣會關閉所有輸出及顯示。

4)若市檢測電路工作正常,再檢查蓄電池電壓檢測電路是否正常。

5、在接入市電的情況下,每次打開UPS,便聽到繼電器反復的動作聲,UPS面板電池電壓過低指示燈長亮且蜂鳴器長鳴。

故障分析:

根據上述故障現象可以判斷:該故障是由蓄電池電壓過低,從而導致UPS啟動不成功而造成的。拆下蓄電池,先進行均衡充電(所有蓄電池并聯進行充電),若仍不成功,則只有更換蓄電池。

6、一臺后備UPS有市電時工作正常,無市電時逆變器有輸出,但輸出電壓偏低,同時變壓器發出較大的噪音。

故障分析:

逆變器有輸出說明末級驅動電路基本正常,變壓器有噪音說明推挽電路的兩臂工作不對稱,檢測步驟如下:

1)檢查功率是否正常。

2)若功率正常,再檢查脈寬輸出電路輸出信號是否正常。

3)若脈寬輸出電路輸出正常,再檢查驅動電路的輸出是否正常。

7、在市電供電正常時開啟UPS,逆變器工作指示燈閃爍,蜂鳴器發出間斷叫聲,UPS只能工作在逆變狀態,不能轉換到市電工作狀態。

故障分析:

不能進行逆變供電向市電供電轉換,說明逆變供電向市電供電轉換部分出現了故障,要重點檢測:

1)市電輸入保險絲是否損壞。

2)若市電輸入保險絲完好,檢查市電整流濾波電路輸出是否正常。

3)若市電整流濾波電路輸出正常,檢查市電檢測電路是否正常。

4)若市電檢測電路正常,再檢查逆變供電向市電供電轉換控制輸出是否正常。

8、后備式UPS當負載接近滿載時,市電供電正常,而蓄電池供電時蓄電池保險絲熔斷。

故障分析:

蓄電池保險絲熔斷,說明蓄電池供電流過大,檢測步驟如下:

1)逆變器是否擊穿。

2)蓄電池電壓是否過低。

3)若蓄電池電壓過低,再檢測蓄電池充電電路是否正常。

4)若蓄電池充電電路正常,再檢測蓄電池電壓檢測電路工作是否正常。

9、UPS只能由市電供電而不能轉為逆變供電。

故障分析:

不能進行市電向逆變供電轉換,說明市電向逆變供電轉換部分出現故障,要重點檢測:

1)蓄電池電壓是否過低,蓄電池保險絲是否完好。

2)若蓄電池部分正常,檢查蓄電池電壓檢測電路是否正常。

3)若蓄電池電壓檢測電路正常,再檢查市電向逆變供電轉換控制輸出是否正常。

UPS不間斷電源維修二例



保護神牌MUS1000L型UPS是廣大用戶使用較多的一種電源設備,其輸出的正弦波與市電同步,失真系數小,性能穩定可靠,是微機較理想的一種長后備電源。下面介紹二例故障排除方法,以供參考。

故障現象1:空載通電,不能轉市電,也無逆變,機器無任何運作,蜂鳴器也無響聲。

檢查分析與處理結果:

首先檢查交流保險,蓄電池保險,都正常。再檢查蓄電池電壓,測得電壓值為48V,蓄電池也正常。因此,斷定故障在控制部分。

根據后備式UPS的工作原理,在無市電輸入的情況下,UPS由控制電路及蓄電池逆變輸出220V電壓,而且蜂鳴器不斷報警。該故障現象表明,控制電路沒有工作,而且控制電路的工作電壓是蓄電池提供。

經檢查發現,三端穩壓塊“7812”損壞而造成,更換新的三端穩壓塊“7812”后,加市電開機正常,斷電后逆變也正常。

UPS不間斷電源常見故障及解決方法
故障現象2:市電工作正常,帶正常負載后備工作時間嚴重不足。

檢測與分析:

從故障現象分析,故障可能有:

(1)電池電壓過低,未充足電。

(2)逆變控制回路有故障。

(3)部分電池損壞。

(4)充電器回路有故障。

(5)輸出接插受潮灰塵侵入造成漏電現象。

首先檢查:

(1)對輸出接插件進行清除,排除漏電可能。

(2)對UPS進行長時間充電,充電后開機故障仍存在。

(3)用萬用表檢測電池組電壓,為48V正常。

(4)檢查充電回路,正常。

(5)檢查逆變控制回路,正常。

(6)用萬用表和電流表檢查電池的電性能,發現電池組電性能下降,具體表現電池內阻增大所造成。不帶50Ω電阻時測得電池電壓為48V。
接電阻后,電流為800mA,電阻兩端電壓為40V。

測試數據表明,電池內阻增大,即內阻上8V壓降消耗功率為6.4W,如電池內阻增大同供電時間30分鐘聯系起來,證明電池電性能下降。

處理結果:

更換蓄電池,開機后正常,能達到UPS的長后備時間。蓄電池成本很高,約占UPS總成本的30%以上。因此,為節約開支,
可對部分性能下降的蓄電池用充電機強行充電,充電成功,仍可使用。此故障有時是由逆變控制回路散熱風扇損壞而造成的,請用戶維護時注意


三,UPS不間斷電源工作原理

在一些負荷等級要求較高的場合(一類負荷),常用的電源為UPS(不間斷電源),即不能停電的設備,比如通訊系統;計算機系統;監控系統;DCS系統;醫療系統的手術室;工業中的重要的電動閥門等,現在醫院的病房及賓館也常見UPS不間斷電源的插座,可以說,UPS使用范圍越來越廣泛,作為電氣從業人員,我們應該了解UPS的工作原理,操作方法和簡單的故障排除,本文簡單介紹UPS的組成及工作原理,后續會介紹UPS的操作和故障處理方法。

3分鐘了解,什么是UPS不間斷電源?工作原理是什么?
一.不間斷電源UPS的工作原理
UPS一般由整流器、蓄電池、逆變器、靜態開關和控制系統組成。通常采用的是在線式UPS。它首先將市電輸入的交流電源變成穩壓直流電源,供給蓄電池和逆變器,再經逆變器重新被變成穩定的、純潔的、高質量的交流電源。它可完全消除在輸入電源中可能出現的任何電源問題(電壓波動、頻率波動、諧波失真和各種干擾)。其工作原理框圖見圖

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二.不間新電源UPS的功能要求
1.靜態旁路開關的切換時間一般為2~10ms,并應具有如下功能:

a.當逆變裝置故障或需要檢修時,應及時切換到電網(市電備用)電源供電。

b.當分支回路突然故障短路,電流超過預定值時,應切換到電網(市備用)電源,以增加短路電流,使保護裝置迅速動作,待切除故障后,再起動返回逆變器供電。

c.帶有頻率限蹤環節的不間斷電源裝置,當電網頻率被動或電壓波動超過額定值時,應自動與電網解列,頻率與電壓恢復正常時再自動并網。

2.用市電旁路時,逆變器的頻率和相位應與市電鎖相同步。

3.對于三相輸出的負有不平衡度,最大一相和最小一相負載的基波均方根電流之差,不應超過不間斷電源額定電流的25%,而且最大線電流不超過其額定值

4.三相輸出系統檢出電壓的不平衡系數(負序分量對正序分量之此)應不超過5%。輸出電壓的總波形失真度不應超過5%(單相輸出允許10%)

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