UPS原理與日常維護

1、UPS原理與日常維護UPS輸出應(yīng)為交流220V，50Hz，單相，不接地系統(tǒng)，可連續(xù)向重要負荷提供電源。集控樓每單元機組設(shè)置一套UPS，額定容量為80kVA。網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)設(shè)置兩套UPS，其額定容量各為10kVA。1. UPS將向以下負荷提供交流電源，但不限于此： 集控樓UPS：機組分散控制系統(tǒng)（DCS）、鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)、汽輪機監(jiān)視儀表、汽輪機旁路系統(tǒng)、主廠房就地I&C負荷、火災(zāi)探測報警及控制系統(tǒng)集中報警控制盤、電氣測量變送器、其它自動調(diào)節(jié)、監(jiān)視和保護設(shè)備等。 網(wǎng)控NCS站控層UPS：NCS站控層設(shè)備等。 網(wǎng)控NCS間隔層UPS：NCS間隔層設(shè)備等。 2. UPS組成及使用環(huán)境 UPS裝

2、置應(yīng)由輸入隔離變壓器、整流器、逆變器、靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)、手動旁路開關(guān)、逆止二極管、旁路隔離變壓器、旁路調(diào)壓器和配電柜等組成。UPS裝置應(yīng)滿足在環(huán)境溫度-540的條件下額定滿負荷連續(xù)運行以及50時額定滿負荷運行8小時。3.UPS電源及檢修詳細要求 UPS整流器由380V廠用系統(tǒng)供電并向逆變器提供直流電源，同時機組220V直流系統(tǒng)經(jīng)逆止二極管接入作為逆變器的備用電源，一旦整流器故障，逆止二極管導(dǎo)通，逆變器無間斷地向機組220V直流系統(tǒng)供電。在逆變器發(fā)生故障及在逆變器輸出側(cè)發(fā)生過負荷或負荷故障，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)自動將負荷切換到旁路電源。一旦消除了逆變器的故障、負荷故障或過負荷情況，靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)自動將負荷由

3、旁路電源回路切回到逆變器輸出。需要檢修逆變器和靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)時，可利用手動先通后斷開關(guān)實現(xiàn)無間斷的切換到旁路。4.一般UPS原理圖表5.UPS主要元件的作用5.1整流器 固態(tài)，交流輸入側(cè)可調(diào)的12脈沖整流器應(yīng)用于向逆變器提供穩(wěn)定的直流電壓。整流系統(tǒng)應(yīng)由輸入隔離變壓器、整流器和控制盤等組成，在整流器輸入端應(yīng)提供一個帶熱元件的自動開關(guān)作為過流保護。整流器輸入電壓應(yīng)為380V，三相三線，50Hz，允許電壓變化范圍應(yīng)不小于+10%-15%、允許頻率變化范圍應(yīng)不小于±5%。5.2逆變器逆變器應(yīng)由具有恒壓恒頻的靜態(tài)裝置構(gòu)成。逆變器應(yīng)具有一個全自動限流功能，用來防止其輸出超過最大運行值和輸出側(cè)的過負

4、荷或短路。逆變器應(yīng)有良好的散熱和通風。逆變器的輸入來自整流器的直流輸出或來自機組220V直流電系統(tǒng)，當整流器輸入電壓和頻率在允許的規(guī)定值范圍內(nèi)變化或蓄電池組直流母線電壓變化率為額定值的±12.5%時，逆變器在各種工況運行時，應(yīng)能提供額定電壓為220V、50Hz的單相輸出。其輸出電壓變化范圍不大于±1%，頻率變化范圍不大于±0.5%；逆變器輸出總諧波有效值不應(yīng)超過3%，單一諧波有效值不應(yīng)超過2%。逆變器在功率因數(shù)0.70.9運行時，最大沖擊負荷為額定值的1.5倍時，應(yīng)能承受60。UPS逆變器輸出應(yīng)對旁路輸入進行連續(xù)跟蹤，以便在主機故障或工作電源消失時，實現(xiàn)無擾動切換

5、到旁路。5.3靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)靜態(tài)開關(guān)-定義    靜態(tài)開關(guān)又稱靜止開關(guān)，它是一種無觸點開關(guān)，是用兩個可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開關(guān)，其閉合和斷開由邏輯控制器控制。分為轉(zhuǎn)換型和并機型兩種。靜態(tài)開關(guān)-作用    轉(zhuǎn)換型開關(guān)主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，其作用是實現(xiàn)從一路到另一路的自動切換；并機型開關(guān)主要用于并聯(lián)逆變器與市電或多臺逆變器。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)是一個快速切換裝置，應(yīng)作為UPS主機的一部分來提供。裝置的控制應(yīng)提供自動或手動不間斷地切換負荷至旁路電源，并當逆變器故障和負荷故障消除和逆變器輸出在規(guī)定范圍之內(nèi)時，經(jīng)同步檢測延時510秒自動切回至逆變器輸出

6、。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)在旁路電源側(cè)和逆變輸出側(cè)均應(yīng)安裝。靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)的切換時間在任何切換情況下應(yīng)不大于0.5ms。6.手動旁路開關(guān)為便于維護UPS設(shè)備，供方應(yīng)提供手動操作機械旁路開關(guān)。手動旁路開關(guān)應(yīng)是先通后斷結(jié)構(gòu)，以保證在切換過程中UPS輸出交流電源的連續(xù)性。手動旁路開關(guān)應(yīng)為一體化產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)運行、旁路、檢修工況的操作。7. 逆止二極管逆止二極管用于UPS內(nèi)部整流器輸出與外接的機組220V直流電源系統(tǒng)之間的隔離。逆止二極管應(yīng)按逆變器最大輸入電流來選擇，并具有承受輸出端短路故障的自保護能力。逆止二極管應(yīng)能承受不小于1500V的反向電壓。逆止二極管應(yīng)作為主機的一個元件成套提供。8. 旁路電源UPS設(shè)置旁

7、路電源。旁路電源應(yīng)包括降壓隔離變壓器和自動電壓調(diào)節(jié)器，降壓隔離變壓器用于從電氣上和靜電上將UPS負荷與系統(tǒng)輸入電源隔離，即防止暫態(tài)過程進入或干擾負荷回路。自動電壓調(diào)節(jié)器用來隨輸入電壓波動而升高或降低輸出電壓，以便向UPS負荷提供恒壓電源。9.配電柜8.1UPS配電柜內(nèi)的母線應(yīng)采用銅排，并能承受UPS電源提供的短路電流。8.2UPS配電柜內(nèi)的負荷饋線采用小型空氣斷路器，空氣斷路器選型應(yīng)滿足短路電流的要求?？諝鈹嗦菲鲬?yīng)帶有輔助接點和報警接點各一對，供方應(yīng)負責將配電柜內(nèi)的所有饋線空氣斷路器的報警接點并聯(lián)并接至端子排上，以供業(yè)主方,總承包方使用?？諝鈹嗦菲鬟x用施耐德產(chǎn)品。8.3在柜內(nèi)提供銅接地母線連接

8、所有交流系統(tǒng)中性點，采用壓接型端子連接外部接地電纜。10.正常運行模式 10.1 在正常運行模式下，旁路開關(guān)Q050切換至 AUTO 端交流電輸入（整流器主輸入）經(jīng)過匹配的變壓器供應(yīng)給相角控制整流器。整流器補償主輸入電壓的波動，負載的偏差，以及維持直流電壓恒定。整流器供應(yīng)逆變器電能并保證連接的電池保持備用安全（浮充和均充由充電條件和電池類型決定）在其下端的逆變器依靠最優(yōu)正弦脈沖寬控制（PWM）轉(zhuǎn)換直流電壓至交流電壓,并直接為所連接的負載供電圖。1涉 及狀 態(tài)整流器主輸入有效且允許范圍內(nèi)旁路輸入有效且允許范圍內(nèi)（可能超出允許范圍）Q050在AUTO端Q004開整流器開逆變器開靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電

9、壓在允許范圍內(nèi)如果逆變器對負載供電不安全，例如 由于過載（>150% 1分鐘，125% 10分鐘） 或者逆變器故障， UPS系統(tǒng)將會切換到旁路 更進一步信息請看第5小節(jié)： 旁路運行模式11.2電池運行模式當電池運行模式時旁路開關(guān)Q050在AUTO 端如果電壓發(fā)生下降或故障，逆變器不再由整流器供電。接入直流中間電路的電池將會自動無干擾的為逆變器供電。電池放電會發(fā)出告警，電池電壓以持續(xù)和較大的放電電流的函數(shù)下降。由逆變器控制從而UPS 輸出的電壓是保持恒定的。如果電池放電達到限度，報警將會發(fā)出。當主輸入恢復(fù)或依靠柴油發(fā)電機的緊急電源供應(yīng)代替有問題的供應(yīng)，系統(tǒng)將會自動恢復(fù)到正常運行模式。否則，

10、如果旁路輸入在允許的范圍內(nèi)，系統(tǒng)將自動轉(zhuǎn)到旁路運行模式，如果旁路輸入不可用或超限，系統(tǒng)將會自動停機。主輸入恢復(fù)或依靠柴油發(fā)電機的緊急電源供應(yīng)代替有問題的主電源，如果UPS系統(tǒng)設(shè)置為自動開機，在主輸入恢復(fù)時整流器將在60秒后開啟并為電池充電；如果系統(tǒng)沒有設(shè)置為自動開機，只有手動開機，系統(tǒng)將等待人員操作開機。電池為負載供電涉 及狀 態(tài)整流器主輸入外界允許范圍旁路輸入可能的允許范圍內(nèi)（也可以是外界允許范圍）Q050在 AUTO 端電池可能的允許范圍Q004開整流器關(guān)逆變器開靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電壓在允許范圍內(nèi)11.3 旁路運行模式在旁路運行模式下手動旁路開關(guān)Q050在AUTO 端此操作可以使用電設(shè)備無

11、間斷切換至特定允許限度的主輸入供電（旁路輸入）。切換可由控制信號自動啟動或由手動啟動。 每次無間斷切換，自動還是手動,只能由UPS系統(tǒng)的電壓，頻率和相位與旁路輸入的關(guān)系是否同步來決定。超出的允許范圍的電壓，頻率和相位中的任意一個，機器將會禁止切換。當逆變器電力供應(yīng)不能保證在允許范圍內(nèi)時，負載將自動切換至旁路輸入。如果旁路輸入故障發(fā)生，整流器主輸入正常，系統(tǒng)將自動切換至正常運行模式 ，否則如果電池可用并在允許范圍內(nèi)（僅發(fā)生在手動切換至旁路運行模式的情況下）將切換至電池運行模式 此情況會發(fā)生由程序決定的逆變器輸出電壓的瞬時消失，但不會影響設(shè)備的運行。自動切換至旁路運行模式。負載由旁路輸入直接供電不

12、會干擾在安全母線排上的用電設(shè)備涉 及狀 態(tài)整流器主輸入旁路輸入Q050電池超出允許范圍（可能在允許范圍內(nèi)）UPS也會切換至旁路如果逆變器由于過載進入電流限制 逆變器的供電不被保證 Q004開整流器關(guān)/開（由切換決定）逆變器關(guān)靜態(tài)開關(guān)EN開輸出電壓在允許范圍內(nèi)如果過載仍存在，問題未解決，UPS 將自動切換回正常運行模式或電池運行模式。由手動切換至旁路運行模式。負載由旁路輸入直接供電不會干擾在母線排上的用電設(shè)備11.4充電涉 及狀 態(tài)整流器主輸入有效且允許范圍內(nèi)旁路輸入有效且允許范圍內(nèi)（也可能超出允許范圍）Q050在AUTO端也可能在 BYPASS或BYPASS端涉 及狀 態(tài)電池可用（決定于充電條

13、件）Q004開整流器開逆變器關(guān)靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電壓 無電壓 不為負載供電11.5待命狀態(tài)涉 及狀 態(tài)整流器主輸入可用旁路輸入可用Q050在AUTO端也可能在 BYPASS或BYPASS端電池可用涉 及狀 態(tài)Q004開整流器關(guān)逆變器關(guān)靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電壓無電壓 不為負載供電11.6關(guān)機涉 及狀 態(tài)整流器不可用旁路輸入不可用Q050在AUTO端也可能在 BYPASS或BYPASS端電池斷開Q004關(guān)整流器關(guān)涉 及狀 態(tài)逆變器關(guān)靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電壓無電壓不為負載供電11.7檢修維護工作為檢修，維護工作或?qū)ο到y(tǒng)內(nèi)工作，系統(tǒng)切換至無電（手動旁路開關(guān)在BYPASS端）涉 及狀 態(tài)整流器主輸入不可用旁

14、路輸入有效且允許范圍內(nèi)Q050在BYPASS 端電池斷開Q004關(guān)涉 及狀 態(tài)整流器關(guān)逆變器關(guān)靜態(tài)開關(guān)EN關(guān)輸出電壓直接由旁路輸入供電12.排除簡單故障故 障原 因整流器不能開啟整流器輸入斷路器Q001打開整流器主輸入輸入電壓超出允許范圍或者錯誤的相序整流器電源部件溫度過高供電電壓故障或超限整流器橋連接插件逆變器不能開啟直流電壓超限供電電壓故障或超限逆變器電源部件溫度過高插件電子線路連接轉(zhuǎn)入TSM模式報警指示問題解決報警指示錯誤源可能的測試元 件整流器主輸入故障 30秒整流器輸入電壓超限測量輸入電壓保險板 A001接口控制器整流器故障5秒電源供應(yīng)電源半導(dǎo)體整流器電源部件溫度過高測量電源供應(yīng)電源

15、供應(yīng)風扇直流超限整流器失控電池放電電池電路斷路器Q004直流電壓過高測量直流電壓電池電路斷路器Q004接口電池電路斷路器Q004電池電池運行5秒整流器故障主輸入輸入Q001F001，F(xiàn)002 ，F(xiàn)003電池放電 3秒一個或多個電池故障電池放電檢查電池組中是否有電壓嚴重背離的電池電池電池組電池斷開5秒電池電路斷開器 Q004 測量電池電壓電池電路斷路器Q004逆變器故障5秒開啟逆變器超出輸出電壓范圍逆變器電源部件過熱在F021測量輸入電壓F021接口控制器風扇過載 逆變器/旁路 30秒負載電流高于系統(tǒng)正常電流測量負載電流電流變壓器 P013逆變器保險熔斷 5秒電源保險 F021檢測保險 F021保險F021同步 30秒旁路頻率超限測量旁路與系統(tǒng)輸出電壓控制器旁路輸入故障30秒旁路輸入超限測量主輸入電壓保險板 A006接口手動旁路開5秒手動旁路開關(guān)沒有切換至AOTO手動旁路開關(guān)位置手動旁