對(duì)兩例UPS故障的處理及分析
1 故障 1
1.1 基本情況
某網(wǎng)絡(luò)機(jī)房的一臺(tái)小型UPS,容量5kVA,蓄電池后備時(shí)間按滿載8小時(shí)配置。UPS主機(jī)與蓄電池柜分開放在兩個(gè)房間,電池組到主機(jī)的連線長(zhǎng)約20m,8組100Ah蓄電池并聯(lián),總?cè)萘繛?00Ah。
1.2 故障現(xiàn)象
市電中斷后,蓄電池放電不到3分鐘時(shí)間,蓄電池容量就降至額定容量的20%。放電時(shí)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試數(shù)據(jù)見表1。
1.3 處理過程
由于這臺(tái)UPS已經(jīng)運(yùn)行了兩年多時(shí)間,蓄電池屬于國(guó)產(chǎn)普通品牌,起初懷疑蓄電池性能弱化,首先對(duì)UPS做了一次放電試驗(yàn),以檢驗(yàn)蓄電池的放電特性。
在放電過程中測(cè)量蓄電池連接線溫度,有明顯的發(fā)熱現(xiàn)象。經(jīng)在線測(cè)試了蓄電池端電壓和內(nèi)阻均正常,懷疑蓄電池連線可能存在較大的線路耗損。為了證實(shí)蓄電池性能的優(yōu)劣,對(duì)蓄電池充電一周后,嘗試將UPS主機(jī)移至蓄電池柜旁邊,縮短主機(jī)與蓄電池連線至2m左右,重新連接好輸入輸出電源線。于當(dāng)日11:30開始對(duì)蓄電池再次進(jìn)行放電測(cè)試,15:30停止放電,放電歷時(shí)4個(gè)小時(shí)。測(cè)試數(shù)據(jù)見表2。
對(duì)比兩次放電情況,效果截然不同:上次放電不到3分鐘時(shí)間,蓄電池容量就迅速降至20%電量,本次放電4小時(shí),蓄電池容量還有70%電量。
1.4 處理結(jié)論
通過對(duì)比分析可以確定:蓄電池性能良好,其連接線路存在很大的線路損耗,造成了蓄電池放電時(shí)間的縮短。因此,UPS主機(jī)與蓄電池連接導(dǎo)線的阻抗不容忽視,要選用質(zhì)量好,載流量合適的導(dǎo)線。由此可以引伸,UPS輸出電纜截面積的選擇,不僅僅要考慮安全載流量,還應(yīng)考慮線路損耗壓降。
——UPS裝置距負(fù)載較遠(yuǎn)時(shí)(大于100m),如按持續(xù)允許載流量所選電纜截面積,會(huì)造成壓降偏大,應(yīng)按UPS對(duì)線路允許電壓損失的基本要求來選擇截面積,條件為小于2.5%Ue(額定電壓)=5.5V來定。比如,據(jù)有關(guān)試驗(yàn)證實(shí),輸出電流為200A的三相UPS,距離100m之內(nèi),選用120mm2的銅電纜的線路壓降為3.2V,但距離200m時(shí),選用120mm2電纜的線路壓降為6.4V,已經(jīng)不能滿足小于5.5V的要求,須改選150mm2的電纜。
——三相UPS負(fù)載不平衡情況下,零線電流較大,零線面積的選擇也應(yīng)與相線的截面積相同?；蛘吡憔€采用多芯小截面電纜并聯(lián),總截面積與相線截面積相當(dāng),有利于減少集膚效應(yīng)和交流阻抗。
——UPS輸入輸出零線絕不能斷開,也不能經(jīng)過開關(guān)或保險(xiǎn)絲。若零線中斷,負(fù)載若不平衡會(huì)造成輸出電壓嚴(yán)重不平衡。UPS前端電力變壓器的零線中斷造成用電事故也屢見不鮮。
2 故障 2
2.1 基本情況
某數(shù)據(jù)機(jī)房?jī)膳_(tái)UPS并機(jī),單機(jī)容量80kVA,蓄電池后備時(shí)間30分鐘,運(yùn)行方式為“1+1”并聯(lián)冗余。
2.2 故障現(xiàn)象
1號(hào)機(jī)、2號(hào)機(jī)均能夠單獨(dú)正常開機(jī),但進(jìn)行系統(tǒng)并機(jī)時(shí)不能實(shí)現(xiàn)并機(jī)。
2.3 處理過程
測(cè)量系統(tǒng)UPS輸出電壓。1號(hào)UPS:UA1=222V,
UB1=221V,UC1=221V;
2號(hào)UPS:UA2=221V，UB2=223.5V，UC2=224V;
用鉗型電流表測(cè)量UPS并機(jī)系統(tǒng)的輸入和輸出參數(shù),可以得到UPS并機(jī)系統(tǒng)的工作特性如下:
——兩臺(tái)UPS的輸入功率和輸出功率之間存在明顯的不平衡度;
兩臺(tái)UPS的A相輸出電流之間的電流不平衡度:±10.7%;
兩臺(tái)UPS的B相輸出電流之間的電流不平衡度:±13.5%;
兩臺(tái)UPS的C相輸出電流之間的電流不平衡度:±15.7%;
——兩臺(tái)UPS之間的“環(huán)流”偏大(“環(huán)流”是指在兩臺(tái)UPS之間相互流動(dòng)的電流);
兩臺(tái)UPS的A相輸出電流之間的環(huán)流:5.6A;
兩臺(tái)UPS的B相輸出電流之間的環(huán)流:9.8A;
兩臺(tái)UPS的C相輸出電流之間的環(huán)流:3.9A;
2.4 處理方法
對(duì)系統(tǒng)并機(jī)參數(shù)重新進(jìn)行設(shè)置,使兩臺(tái)UPS輸出電壓差△≤2V。局部調(diào)整其他并機(jī)參數(shù)使之與負(fù)荷相對(duì)匹配,使環(huán)流減小至3A以內(nèi),再次進(jìn)行系統(tǒng)并機(jī)操作,并機(jī)成功,系統(tǒng)運(yùn)行正常。
2.5 故障分析
——單機(jī)相電壓不平衡,偏差在5%內(nèi)屬于正常范圍,計(jì)算機(jī)負(fù)載要求苛刻一些,三相電壓偏差率可以在3%之內(nèi)。雖然2號(hào)UPS的C相與A相有壓差,但在允許偏差范圍之內(nèi),不影響開機(jī)。
——兩臺(tái)主機(jī)輸出之間壓差最大值為224-221=3V,不能正常并機(jī),當(dāng)調(diào)整輸出壓差為2V時(shí),并機(jī)成功,說明此品牌的兩臺(tái)主機(jī)并機(jī)的壓差要求較為苛刻。
——兩臺(tái)UPS的輸入、輸出功率存在明顯的不平衡,相互之間環(huán)流偏大,UPS輸入電流的諧波分量增大,也影響該系統(tǒng)的并機(jī)運(yùn)行。
——正常情況下,兩臺(tái)或多臺(tái)UPS并機(jī)要求的條件是:
· 相位和幅值相同,保證UPS之間無(wú)破壞性環(huán)流;
· 電流不平衡度:并機(jī)后每臺(tái)UPS輸出電流為總負(fù)載電流的一半;“1+1”、“N+1”并機(jī)系統(tǒng)的電流不平衡度應(yīng)小于5%。
· 并機(jī)系統(tǒng)的過載及其恢復(fù):若并機(jī)系統(tǒng)過載(在保護(hù)范圍內(nèi)),系統(tǒng)內(nèi)所有機(jī)器統(tǒng)一跳旁路;當(dāng)并機(jī)系統(tǒng)過載消失,系統(tǒng)內(nèi)所有機(jī)器自動(dòng)恢復(fù)逆變供電狀態(tài)。
· 并機(jī)系統(tǒng)的故障關(guān)機(jī)及故障恢復(fù):當(dāng)并聯(lián)的UPS系統(tǒng)中任何一臺(tái)故障(主要為逆變器故障,包括過載、短路、蓄電池過放電等),該機(jī)自動(dòng)關(guān)閉輸出,自動(dòng)退出并機(jī)系統(tǒng)，不能將本身負(fù)載單獨(dú)轉(zhuǎn)到旁路，而是將負(fù)載均分到與其并聯(lián)的其他UPS上,待最后一臺(tái)UPS故障后，才轉(zhuǎn)到旁路上。當(dāng)故障排除后，則需按照操作步驟將該UPS并入并機(jī)系統(tǒng)。
· 空載環(huán)流:指并機(jī)系統(tǒng)中任意兩臺(tái)UPS對(duì)應(yīng)輸出各相之間產(chǎn)生的無(wú)功電流分量。“1+1”并機(jī)系統(tǒng)和“N+1”并機(jī)系統(tǒng)的空載環(huán)流要求均小于3A。
2.6 處理結(jié)論
UPS并機(jī)系統(tǒng)以其擴(kuò)容方便、節(jié)約投資、可靠性高而逐漸被廣泛采用,并深受用戶歡迎。從上述檢測(cè)數(shù)據(jù)表明:其并機(jī)性能明顯地低于UPS并機(jī)要求的條件;由“環(huán)流”所造成的“額外功耗”約占UPS并機(jī)系統(tǒng)的總輸出功率的11%左右。說明不同品牌的UPS并機(jī)條件有差異,這套UPS并機(jī)系統(tǒng)的并機(jī)性能較差。
從以上兩例UPS的故障處理可以看出,UPS的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜,不同品牌的UPS在性能上也有很大的差別。因此,不能單從經(jīng)驗(yàn)上或理論上來判斷一些現(xiàn)場(chǎng)故障?？上驳氖?UPS的設(shè)計(jì)制造技術(shù)越來越成熟,相關(guān)技術(shù)越來越先進(jìn),調(diào)整、檢測(cè)也越來越趨于智能化,我們期待有更多更好的高性能UPS不斷推出,為用戶關(guān)鍵負(fù)載的可靠用電保駕護(hù)航?！?/span>
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