马银龙
中电建甘肃能源华亭发电有限责任公司 甘肃 华亭744100
摘要：UPS(Uninterruptible Power Supply)是一种将储能装置随时可投入的不间断电源系统，其主要作用是对电源稳定性要求较高的负载设备提供不间断供电服务，是现代电力行业不可或缺的重要组成部分。UPS一般配有蓄电池组作为短时后备电源，其作用是在交流主供电中断或故障后进行倒换、检修维护过程中为所接入负载设备提供不间断供电，保证重要负载设备的可靠稳定运行。本文根据发电行业UPS系统的常见故障进行分析，结合实际维护经验探讨解决方案。
【关键词】发电系统；UPS；故障；维护
引言
目前，发电行业为确保其重要负载及系统（火电厂如：DCS、ETS、ECS、NCS、工程师站、操作员站等）在主电源因各种原因突然失电或检修维护时维持对系统设备的控制或重要系统的不间断运行，通常采用大功率UPS系统供电。UPS系统通常接入两路电源，即：主电源、后备电源（蓄电池组）。UPS正常由主电源供电，主电源通过滤波、整流、逆变等环节为负载提供稳定的高质量电源输出，后备电源（蓄电池组）一般接在主电源整流逆变的中间直流环节，主电源故障时迅速切换至后备电源，当主电源及后备电源同时存在故障时UPS可迅速切换至静态旁路运行，UPS检修维护时可由检修旁路投入供电，确保重要负载设备及系统不间断运行。UPS主电源、静态旁路开关的负载输出相互切换时由于采用双向可控硅（静态开关）并联，其导通时间在2-10ms（半个周波），在UPS的整个切换运行中均可保证负载的可靠、不间断供电运行。
一、UPS系统分类
UPS根据设计结构及运行原理分为后备式和在线式，其中：
后备式指UPS输出与主电源并联，正常由主电源供电，主电源失电时由UPS供电，该UPS系统一般配有容量较小的蓄电池，用于短时负载供电。
在线式指UPS串联在主电源与负载中间，正常工作时主电源通过整流、逆变后输出给负载，当主电源故障时由直流通过UPS逆变回路向负载供电。
二、UPS应用模式
UPS电源在为负载供电时的模式包括三种模式，分别是主电源供电模式、静态旁路供电模式和蓄电池供电模式。
1.主电源供电模式
这种模式是UPS电源的标准工作模式，这种模式下负载设备通过电源滤波、整流、逆变、滤波环节为负载供电，同时整流后还可为后备电源（蓄电池组）充电，一般发电行业蓄电池组由直流专用系统供电，其向UPS系统输出可使用电缆直连。主电源供电时要实时检测输出交流的幅值、频率、相位，保证静态旁路切换回后负载回路不受冲击或造成主电源供电反相短路，造成UPS系统损坏。
2.静态旁路供电模式
一般静态旁路电源取自主电源（也可由其他方式供电），中间不经过整流、逆变等环节，其输出串联双向可控硅后与主电源输出并联，这种模式是防止主电源故障时，由双向并联可控硅（静态开关）迅速导通将旁路电源接入，双向并联可控硅（静态开关）导通时间一般在2-10ms（半个周波），因此负载供电不受影响。
3.蓄电池供电模式
这种供电模式是一种应急工作模式，当UPS主电源供电发生了中断，首先切换为蓄电池组经逆变后给负载设备供电，UPS设计中可向后备电源（蓄电池组）充电的，蓄电池可随时接入，蓄电池组由专用直流系统供电时接入UPS的直流串联逆向二极管向UPS直流中间环节母线供电。由于二极管的导通时间很短（<10ms），因此负载供电不会造成中断。
三、UPS电源故障处理
由于各种原因UPS系统运行时会出现一些故障，为保证重要负载的正常运行，需及时处理UPS系统问题，而主要排除处理方法包括以下几个方面：
1.如未显示UPS电源输出电压且未显示任何错误消息，则错误的原因可能是输出电缆线脱落或接触不良，如发生这种问题，则需要确保电缆线连接正确并及时更换接触不良的连接线。
2.如故障指示灯亮或切换失败，其可能是电压检测环节出现异常，需要重点检查交直流检测环节或静态旁路切换可控硅等，投入使用年限过久设备还应检测控制板元器件是否老化等。
3.如果按UPS开机功能键，但UPS没有任何响应，通常可能是短暂按下开机功能键未造成触发开机现象。在这种情况下必须按住开机功能键大于1s。完成上述操作后，如果UPS电源打开正常，则UPS将没有任何其他问题。如果仍然无法正确打开电源，则需要进一步打开UPS电源系统设备检查。
4.如果UPS电源接入直流部分指示灯闪烁或错误指示灯亮起，则原因可能为直流蓄电池老化，电压过低或为直流系统蓄电池充电回路异常等，则检查直流输入电压后进一步检查直流系统。
5.如果使用UPS电源一段时间后经常发生投入旁路，则可能是UPS过载引起，需进一步检查接入负载并根据图纸检查静态旁路开关投入逻辑。
6.如UPS系统兼顾直流蓄电池充电，若充电时间太短，与正常充电时间相比明显不足，则可能是由于电池损耗导致电池未充满电。对于充电时电池未充满电的错误内容，必须改变充电时间，使正常充电时间保持在8小时以上，如果长期出现故障，必须及时更换电池，并充分调节温度和负载情况，避免电池损耗，电池容量减小。
四、UPS电源的使用维护管理
1.周期性检查：使用UPS电源时，必须根据设置日期测试每个部件，并测试UPS电池组及其内部电阻。在日常检查中，如果电池单元的内部电阻误差大于0.08Ω或端子的电压差超过0.4V，则需要检查电池组并确定电池组是否异常。如果电池单元出现问题，则只能通过外部充电器充电，如果电池电量和电池电压之间存在充电不平衡的情况，请在升压电池电路中观察到的时间内校正满足要求的升级电池电路部分。
2.电池充电：UPS电池必须首次充电超过12个小时。如果不长时间使用UPS电源，必须在电池耗尽前充满电，以免削弱电池功能而造成UPS电源的损坏。
3.避免过度放电：在UPS系统电源使用过程中，一些维护人员由于缺乏经验导致放电次数过多，而放电次数过多会直接减少电池的寿命。因此，操作时需要谨慎，减少放电次数。在UPS系统供电过程中，如果发出4～5s的报警，根据报警信号和时间，检查电源是否出现问题或者电池电量是否耗尽。
4.保持室内温度：只有确保配电室内环境温度，才能保证系统UPS电源的正常稳定供电。根据相关要求，UPS系统电源的温度应保持在0～40℃的温度。最佳工作温度是25℃。如果UPS系统的工作环境温度超过44℃，逆变回路将停止工作，负载的正常供电将会受到影响。
5.选择合理的充电方式：充电电流和充电电压的细微变化UPS电源都能灵敏地感受到。如果充电过程中电量过大，将会导致电池板变形，影响电池性能。为延长UPS系统电源的使用寿命，还必须选择合适的充电器，避免使用质量差的产品，电池的膨胀会导致电池爆炸，影响电池的使用寿命。
结束语
UPS系统电源被称为不间断电源，输出电压和频率非常稳定，电压失真度也非常小，故障率较低，运行稳定，可以保护现代电力系统的正常、稳定、可靠和安全运行。但是UPS系统电源长期工作，其内部元器件（尤其是电子元器件）存在使用寿命衰减等现象，因此长期使用之后会发生故障，比如电源开机无法工作、无法充电等，因此要持续加强UPS系统电源故障维护，构建一个实时监控系统，确保UPS系统电源正常工作就显得非常重要。
参考文献
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