电厂UPS故障分析和改进方案

电厂UPS故障分析和改进方案

朱建华王东峰

（周口隆达发电有限公司河南周口466000）

摘要：在随着国家电网的不断改革，人们的电网的安全性要求越来越高。电厂运行过程中，UPS系统发挥了重要作用，但是在该系统应用过程中，也容易发生一些问题。基于对电厂UPS系统常见故障的了解与分析，本文指出在该系统设计和应用过程中的改进方案，从而保证该系统能够发挥应有功能。

关键词：电厂；UPS故障分析；改进方案

引言

UPS系统中主要包含的器件是蓄电池、转换开关、整流器、逆变器以及静态旁路等，在该系统的应用过程中，各类器件都可能由于一些原因导致系统无法继续正常工作。因此，需要保证能够在发生故障的第一时间找到引发故障的原因，并在后续工作中，对引发问题的原因进行深层次分析，并建设科学的改进方案，提高系统运行的稳定性。

1．UPS工作原理

1.1UPS的作用

UPS即不间断电源，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备提供不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过大和电压太低都提供保护。

1.2UPS的工作原理

UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。在电网电压正常时，可以对UPS系统中的储能电池充电，当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池供给负载所需电源，维持正常运作，当由于生产需要，负载严重超负荷时，电网电压经整流直接供电给负载。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。通常在进行UPS系统设计过程中，为了日常操作和维护的便利性，都在系统中加载系统工作开关和旁路开关、检修旁路开关等控制环节。

2．电厂UPS系统常见故障以及原因分析

2.1主机死机问题

在UPS系统运行过程中，当出现主机死机问题时，会导致该系统中的相关开关无法及时进行线路切换。通过对主机的研究可以发现，导致该问题发生的主要因素为经过长时间的运行后，系统中的主机构件发生老化，无法保持正常的运行状态。另外对于UPS系统的主机来说，控制中枢为计算机系统中的CPU，而CPU对运行环境的要求较为苛刻，当CPU发生较大程度上的积灰问题后，会导致该构件在运行过程中产生过多热量，这种现象也会导致系统无法安全有效运行。

2.2电瓶故障问题

电瓶起到对蓄电池的充电作用，同时在蓄电池放电时，也需要通过该设备进行电流调整。在UPS系统的应用过程中，电瓶将不可避免发生损耗现象，导致电瓶的性能下降，但是在电瓶运行过程中，放电过量也会导致电瓶的性能下降，并且这两种现象有极高的相似性，这导致工作人员往往无法确定电瓶的具体故障。通常情况下，当UPS系统工作的时间过长时，容易引发电瓶放电过量现象，另外当系统中的电瓶同时进行充电和放电时，也会加快电瓶的损耗，这些因素都是引发电瓶故障的重要因素。

2.3蓄电池故障

蓄电池是UPS发挥正常功用的核心，蓄电池组运行的稳定直接关系到向外部供电的稳定性，因此，在对蓄电池充电过程中，蓄电池对充电电压的要求比较高。充电电压过高会导致电池内部出现电解反应，而蓄电池组是处在一个密封的工作状态下的，热量难以散发，大规模热量产生后，随之也会有很多气体，热量与气体会破坏蓄电池组的内部组件，导致蓄电池组报废。如果电压过低，在充电状态下，很难全面激活蓄电池内部的活性物质，造成蓄电池性能下降，UPS既定工作时间难以保证。此外，充放电的使用不当和维护不当都会对蓄电池造成一定的损坏，当出现UPS工作时间缩短时，就要考虑是否因蓄电池故障而导致的。

3．电厂UPS系统设计和运行中的改进措施

3.1加强对UPS系统的蓄电池维护工作

对于UPS系统来说，蓄电池发挥的作用最为重要，但是对于蓄电池来说，对运行环境的要求较高，所以在电厂的运行过程中，需要定期或不定期对蓄电池进行检修，保证各项环境参数能够满足蓄电池的正常工作要求。另外通过上文分析可以发现，蓄电池对充电电压要求很高，所以在对该系统的改进过程中，一个重要的改进防线为设置针对充电过程的智能化系统。例如在蓄电池的充电线路中安装传感器，以对充电电压进行监测，这些传感器与控制中枢相连，控制中枢可以应用单片机，传感器将检测到的数值实时传送到单片机中，当单片机发现传感器检测到的数值超出设定值后，能够控制动作电路的运行状态，可以采用闭合或断开电路中电阻开关的形式变更蓄电池的电压，从而让蓄电池的充电电压能够保持在设定范围内。

3.2落实UPS系统的开关机制度

对于UPS系统来说，由于系统中的各类电器件对电流和电压的敏感性很高，所以需要保证系统开关机的步骤正确。在系统的开机过程中，为了防止开机瞬间系统中产生过大电流，此时需要保证电厂中的相关子系统处于不同的开启状态，在关机过程中，也需要按照用电系统负载由大到小的顺序进行关机操作。另外对于UPS系统来说，当其被频繁开关机时，容易导致系统中器件的运行状态发生紊乱现象，所以不可短时间内频繁进行开关机操作，以对系统进行有效保护。

3.3控制UPS系统的容量

UPS工作都有额定容量，如果经常使UPS处于满载状态会造成逆变器及整流滤波器的损坏，但是，如果长时间处于轻载的话，又会损坏蓄电池。因此，最佳的使用是保证UPS带载量在额定容量的50%~80%范围内，这样才能够有效的发挥UPS系统功效。

3.4对计算机系统进行定期检修

在UPS系统的运行过程中，为了保证该系统能够正常稳定工作，电厂方面需要派遣专业人员对计算机系统进行定期检修，检修的重点内容为计算机系统的CPU，当发现计算机系统经过长时间运行后CPU发生老化问题时，需要及时更换计算机硬件。另外对于计算机系统的检修过程中，需要对计算机系统中的电路板进行清灰，保证计算机系统能够始终处于正常的工作状态下。需要注意的是，在计算机系统的检修过程中，需要应用备用计算机系统对UPS系统的运行状态进行控制，在全面检修完成后，才可让被检修的系统继续投入使用。

4.结语

电力系统供应是正常生产的命脉，UPS系统是电力后继的重要保障，目前，工业企业中大多采用了UPS系统，特别是在电厂运作中，对UPS供电的依赖性也越来越高。一旦UPS系统出现故障将难以对电力供应提供保障，因此，分析故障种类与产生的原因是非常必要的，并在日常工作中，注意对UPS系统的维护，养成良好的使用习惯，从而有效的延长UPS使用寿命，确保设备运行的安全可靠，为电厂的正常生产提供有效的保证。

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