大中功率UPS的輸入配電改造
某日某電力機(jī)房發(fā)出“嗵”的一聲響，值班人員立即進(jìn)行查看，發(fā)現(xiàn)該機(jī)房功率為130KVA的UPS電源并機(jī)冗余供電系統(tǒng)發(fā)生故障，供電系統(tǒng)框圖如下所示。兩臺(tái)UPS顯示屏無(wú)顯示、輸出指示燈熄滅，設(shè)備沒(méi)有運(yùn)行聲音，所有負(fù)載設(shè)備已經(jīng)斷電停機(jī)。
進(jìn)一步檢查后發(fā)現(xiàn)UPS 2＃機(jī)Kb（315A）輸入空開(kāi)、接UPS系統(tǒng)交流屏的Kc（400A）配電空開(kāi)、交流屏上一級(jí)的低壓配電室Kd（400A）空開(kāi)及UPS 2＃機(jī)蓄電池組CB2直流保護(hù)空開(kāi)全部跳閘。
技術(shù)人員通過(guò)采取應(yīng)急措施恢復(fù)供電后，打開(kāi)機(jī)器的防護(hù)外殼，對(duì)電路逐一檢查,發(fā)現(xiàn)其整流器的正負(fù)半橋均有一只可控硅擊穿，逆變器的正負(fù)半橋均有一只IGBT擊穿，逆變器的熔斷器保險(xiǎn)損壞，整流輸出直流母排有嚴(yán)重短路打火痕跡。更換損壞部件后，加電試機(jī)，設(shè)備恢復(fù)正常，故障處理結(jié)束。
此次故障從設(shè)備損壞的表象來(lái)看，整流輸出直流母排間隔非常小，所帶的都是直流高壓電，因此，機(jī)內(nèi)積塵引發(fā)此處短路、打火，造成主要功率部件燒壞、系統(tǒng)宕機(jī)。但是從UPS技術(shù)理論上講，UPS不應(yīng)該因自身局部故障導(dǎo)致系統(tǒng)供電停止，尤其是并機(jī)冗余系統(tǒng)，是目前最科學(xué)、最安全、最可靠的供電方案。那么，是什么原因?qū)е孪到y(tǒng)輸出斷電呢？
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不難看出，UPS 2＃機(jī)Kb（315A）輸入空開(kāi)、接UPS系統(tǒng)的交流屏的Kc（400A）配電空開(kāi)、接交流屏的配電室的Kd（400A）空開(kāi)共三級(jí)相繼跳閘，尤其是接交流
a．18：08：22：290 NOTICE：OUTPUT AC UNDER VOLTAGE （出現(xiàn)輸出交流欠壓?jiǎn)栴}）其原因是因?yàn)樗⒙?lián)的UPS 因逆變器短路造成并聯(lián)點(diǎn)輸出電壓下降。 b．18：08：22：356 NOTICE：INPUT AC UNDER VOLTAGE（出現(xiàn)輸入交流欠壓?jiǎn)栴}）其原因是因?yàn)閳D1-1 400A開(kāi)關(guān)跳閘引起UPS1、2輸入交流電壓丟失。 c．18：08：22：356 RECTIFIER OFF（整流器關(guān)機(jī)）原因是整流器因輸入無(wú)電而關(guān)機(jī) d．18：08：22：374 NOTICE：BYPASS AC UNDER VOLTAGE（旁路電壓低）原因是UPS1、2發(fā)現(xiàn)旁路電壓丟失即輸入無(wú)市電。 根據(jù)UPS的工作原理，可以知道當(dāng)?shù)谝粭l告警情況發(fā)生時(shí)，因?yàn)槎搪樊a(chǎn)生嚴(yán)重超載，UPS1＃機(jī)后備蓄電池組和逆變電路不可以投入工作，系統(tǒng)將無(wú)條件向市電旁路切換，但由于圖1-1 400A開(kāi)關(guān)已跳開(kāi)，旁路掉電，系統(tǒng)無(wú)法轉(zhuǎn)到旁路，導(dǎo)致斷電。 a．18：08：22：290 NOTICE：OUTPUT AC UNDER VOLTAGE （出現(xiàn)輸出交流欠壓?jiǎn)栴}）其原因是因?yàn)樗⒙?lián)的UPS 因逆變器短路造成并聯(lián)點(diǎn)輸出電壓下降。 b．18：08：22：356 NOTICE：INPUT AC UNDER VOLTAGE（出現(xiàn)輸入交流欠壓?jiǎn)栴}）其原因是因?yàn)閳D1-1 400A開(kāi)關(guān)跳閘引起UPS1、2輸入交流電壓丟失。 c．18：08：22：356 RECTIFIER OFF（整流器關(guān)機(jī)）原因是整流器因輸入無(wú)電而關(guān)機(jī)。 d．18：08：22：374 NOTICE：BYPASS AC UNDER VOLTAGE（旁路電壓低）原因是UPS1、2發(fā)現(xiàn)旁路電壓丟失即輸入無(wú)市電。 根據(jù)UPS的工作原理，可以知道當(dāng)?shù)谝粭l告警情況發(fā)生時(shí)，因?yàn)槎搪樊a(chǎn)生嚴(yán)重超載，UPS1＃機(jī)后備蓄電池組和逆變電路不可以投入工作，系統(tǒng)將無(wú)條件向市電旁路切換，但由于圖1-1 400A開(kāi)關(guān)已跳開(kāi)，旁路掉電，系統(tǒng)無(wú)法轉(zhuǎn)到旁路，導(dǎo)致斷電。 |
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改造方案簡(jiǎn)介
UPS輸入一般分為主路輸入和旁路輸入（旁路輸入具體由分自動(dòng)旁路和手動(dòng)旁路），在早期UP
此接法存在嚴(yán)重的“單點(diǎn)故障”隱患，當(dāng)設(shè)備內(nèi)部短路，產(chǎn)生嚴(yán)重過(guò)載，導(dǎo)致主輸入空開(kāi)跳閘，共用同一空開(kāi)的自動(dòng)旁路將同時(shí)失效，造成負(fù)載斷電事故。
技術(shù)人員已經(jīng)及時(shí)就此進(jìn)行了配電整改工作，將UPS內(nèi)部整流輸入與自動(dòng)旁路輸入的跳線(xiàn)拆掉，使UPS由單輸入變?yōu)殡p輸入，即使UPS的送電線(xiàn)路由一路改為二路，分別通過(guò)兩只空開(kāi)向UPS整流和自動(dòng)旁路送電，見(jiàn)圖1-2 所示。從而避免整流輸入開(kāi)關(guān)故障跳閘后UPS不能轉(zhuǎn)旁路的問(wèn)題。
為了規(guī)范UPS的配電系統(tǒng)，使其更為合理，同時(shí)解決UPS內(nèi)部短路故障后旁路同時(shí)失效問(wèn)題，從而提高系統(tǒng)的安全性，我們認(rèn)為應(yīng)對(duì)在網(wǎng)運(yùn)行的所有大中功率UPS實(shí)施輸入配電改造，包括單機(jī)、雙機(jī)并機(jī)、雙機(jī)串機(jī)。
具體改造方案介紹
單機(jī)UPS系統(tǒng)改造方案
UPS單機(jī)系統(tǒng)如圖3-1所示，標(biāo)準(zhǔn)配置的UPS只有一路電纜輸入，其主路輸入和旁路輸入是并接在一起的：
改造后的接線(xiàn)如圖3-2所示，系統(tǒng)改造需多加一路3相輸入電纜，作為主路輸入，多加一個(gè)輸入開(kāi)關(guān)，作為主路輸入開(kāi)關(guān)，原三相四線(xiàn)輸入電纜留作為旁路輸入?？梢钥闯觯脑旌蟮慕泳€(xiàn)方式切斷了主、旁路輸入的直接聯(lián)系，從而大大提高了系統(tǒng)的可靠性。
并機(jī)UPS系統(tǒng)改造方案
UPS并機(jī)系統(tǒng)如圖3-3所示：兩臺(tái)UPS輸入均取自市電電網(wǎng)，因此
系統(tǒng)改造需系統(tǒng)改造需多加兩路3相輸入電纜，作為兩臺(tái)UPS主路輸入，多加兩個(gè)輸入開(kāi)關(guān)，作為兩臺(tái)UPS的主路輸入開(kāi)關(guān)，原兩路三相四線(xiàn)輸入電纜留作為旁路輸入。
串聯(lián)熱備份UPS系統(tǒng)改造方案
串聯(lián)熱備份UPS系統(tǒng)接線(xiàn)如圖3-4所示：主機(jī)與從機(jī)的主路輸入均取自市電電網(wǎng)，但主機(jī)旁路輸入取自從機(jī)的輸出。因此主機(jī)不需要改造，從機(jī)的改造方式與UPS單機(jī)系統(tǒng)相同。
系統(tǒng)改造需多加一路3相輸入電纜，作為從機(jī)主路輸入，多加一個(gè)輸入開(kāi)關(guān)，作為兩臺(tái)UPS的主路輸入開(kāi)關(guān)，原三相四線(xiàn)輸入電纜及輸入開(kāi)關(guān)仍作為旁路輸入?？紤]到UPS串機(jī)系統(tǒng)將來(lái)要改造成并機(jī)系統(tǒng)，需再多加一組三相輸入電纜及輸入開(kāi)關(guān)，以做備用。
配電改造的實(shí)施情況和效果
我公司在各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的支持和廠家的密切配合下，所有大中功率UPS配電均按預(yù)定方案實(shí)施了配電改造。工程涉及UPS系統(tǒng)24個(gè)，共計(jì)41臺(tái)UPS，其中25臺(tái)需進(jìn)行主、旁路分離改造，另14臺(tái)為串聯(lián)熱備份系統(tǒng)的主機(jī)，本工程提供備用輸入回路，作為串機(jī)系統(tǒng)改為并機(jī)系統(tǒng)后使用。
改造的成功實(shí)施，將大大增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)能源設(shè)備的穩(wěn)定和安全性，對(duì)網(wǎng)絡(luò)配電安全有著深遠(yuǎn)的意義。
此項(xiàng)工作屬于對(duì)在網(wǎng)運(yùn)行設(shè)備實(shí)施帶電改造，安全責(zé)任重大，實(shí)施難度大，分工界面復(fù)雜，而且據(jù)了解在業(yè)界尚屬首次，沒(méi)有經(jīng)驗(yàn)可借鑒，艾默生公司承接了此項(xiàng)改造任務(wù)后，經(jīng)過(guò)周密勘察、精心設(shè)計(jì)，出臺(tái)了科學(xué)的實(shí)施方案，改造中付出了辛苦勞動(dòng)，所有改造都是一次成功！
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