UPS并機(jī)系統(tǒng)逆變器短路報(bào)警故障分析

宋奕然

（廣東紅海灣發(fā)電有限公司，廣東汕尾 516623）

1.工作原理

ALP-40K-1-DC110-PR 40kVA型雙主機(jī)并聯(lián)UPS系統(tǒng)在正常運(yùn)行情況下，兩臺(tái)UPS平均分擔(dān)負(fù)載，即各帶50%負(fù)載。當(dāng)其中一臺(tái)UPS（以下稱UPS A）逆變器因逆變器輸出電壓過(guò)高/過(guò)低、輸出頻率過(guò)高/過(guò)低、暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間超出要求的調(diào)節(jié)范圍（此時(shí)旁路交流電源的變化在合格范圍內(nèi)）時(shí)，該UPS逆變器將會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，同時(shí)UPS A不會(huì)切換至靜態(tài)旁路供電的模式，而負(fù)載將全部轉(zhuǎn)為由另一臺(tái)UPS（以下稱UPS B）進(jìn)行供電。當(dāng)UPS A的逆變器故障排除后，將自動(dòng)重新啟動(dòng)，系統(tǒng)恢復(fù)由兩臺(tái)UPS平均分擔(dān)負(fù)載進(jìn)行供電的狀態(tài)。當(dāng)且僅當(dāng)兩臺(tái)UPS的逆變器因逆變器輸出電壓過(guò)高/過(guò)低、輸出頻率過(guò)高/過(guò)低、暫態(tài)響應(yīng)時(shí)間超出要求的調(diào)節(jié)范圍（此時(shí)旁路交流電源的變化在合格范圍內(nèi)）時(shí)，兩臺(tái)主機(jī)將全部切換至靜態(tài)旁路供電。

2.故障描述

根據(jù)廠家提供電氣原理圖1可知，A、B兩套系統(tǒng)完全獨(dú)立，并未發(fā)現(xiàn)有關(guān)聯(lián)，ALP-40K-1-DC110-PR 40kVA型UPS A主機(jī)柜需進(jìn)行檢修時(shí)，逆變器電源開關(guān)分閘、備用電源輸入開關(guān)分閘、直流電源輸入開關(guān)分閘、檢修旁路電源開關(guān)分閘，UPS A主機(jī)應(yīng)處于隔離狀態(tài)，可進(jìn)行檢修工作。抽出UPS A主機(jī)柜靜態(tài)開關(guān)模組后，UPS系統(tǒng)出線柜電壓表顯示電壓下降至110V，用萬(wàn)用表測(cè)量出線端電壓確認(rèn)UPS系統(tǒng)輸出電壓僅為110V。將UPS A主機(jī)柜靜態(tài)開關(guān)模組回裝，UPS B主機(jī)柜逆變器短路報(bào)警并聯(lián)跳出口靜態(tài)開關(guān)，由于UPS A主機(jī)控制器已被斷電，UPS A主機(jī)無(wú)故障發(fā)出，UPS B主機(jī)不滿足切換至靜態(tài)旁路的條件，故旁路靜態(tài)開關(guān)未合閘，導(dǎo)致UPS系統(tǒng)無(wú)輸出。

圖1 40kVA UPS并機(jī)廠家電氣原理圖

3.故障分析

故障原因排查，將UPS系統(tǒng)所帶所有負(fù)載開關(guān)斷開，將UPS B主機(jī)柜報(bào)警復(fù)位，將靜態(tài)旁路開關(guān)合閘，此次UPS B主機(jī)柜正常輸出，UPS出線柜電壓表電壓顯示及萬(wàn)用表測(cè)量確認(rèn)UPS系統(tǒng)電壓恢復(fù)220V。隨后閉合整流器輸入開關(guān)，整流器開始工作。整流器充電完畢后，UPS B主機(jī)柜“蓄電池電壓低”及“蓄電池低壓鎖機(jī)”報(bào)警消除。報(bào)警消除后啟動(dòng)逆變器，逆變器成功啟動(dòng)后，UPS B主機(jī)自動(dòng)從靜態(tài)旁路運(yùn)行模式切換至逆變器輸出模式，UPS B主機(jī)柜正常啟動(dòng)，各項(xiàng)參數(shù)正常，故排除UPS B主機(jī)柜故障。隨后逐步將負(fù)載開關(guān)合閘，排查負(fù)載是否存在接地、短路現(xiàn)象，當(dāng)負(fù)載開關(guān)全部合閘后，UPS B主機(jī)柜仍正常運(yùn)行，輸出各項(xiàng)參數(shù)均正常，排除負(fù)載故障。

綜上所述，基本確認(rèn)故障原因?yàn)閁PS A主機(jī)柜靜態(tài)開關(guān)模組抽出導(dǎo)致，并對(duì)廠家提供電氣原理圖產(chǎn)生質(zhì)疑。通過(guò)對(duì)柜內(nèi)接線重新核對(duì)后確認(rèn)該系統(tǒng)圖并不正確，實(shí)際接線確認(rèn)此型號(hào)的并機(jī)UPS系統(tǒng)存在硬接線聯(lián)鎖，但廠家圖紙上并未體現(xiàn)。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線及原理，實(shí)際原理圖2所示。

圖2 40kVA UPS并機(jī)實(shí)際電氣原理圖

如圖2所示，現(xiàn)場(chǎng)每套UPS主機(jī)柜并非兩個(gè)靜態(tài)開關(guān)，而是三個(gè)靜態(tài)開關(guān)，三個(gè)靜態(tài)開關(guān)物理安裝位置均在主機(jī)柜內(nèi)的靜態(tài)開關(guān)模組上，通過(guò)第三個(gè)靜態(tài)開關(guān)（后文稱為IA靜態(tài)開關(guān)）連接兩套UPS系統(tǒng)的IA點(diǎn)，通過(guò)IA連接兩套UPS系統(tǒng)。IA靜態(tài)開關(guān)兩端設(shè)有接觸器，接觸器線圈電源取至各UPS主機(jī)柜的手動(dòng)檢修旁路開關(guān)后端，當(dāng)手動(dòng)檢修旁路開關(guān)合閘后，接觸器吸合，從而實(shí)現(xiàn)與靜態(tài)開關(guān)同樣的功能。兩臺(tái)UPS主機(jī)柜逆變器后端的隔離變壓器移至靜態(tài)開關(guān)出線側(cè)，且隔離變壓器變?yōu)?10V隔離變壓器，兩臺(tái)變壓器通過(guò)串聯(lián)方式再將電壓升至220V送至饋線柜。

結(jié)合圖2可知，直流電通過(guò)逆變器并未直接經(jīng)過(guò)隔離變壓器變壓，而是經(jīng)過(guò)靜態(tài)開關(guān)后在通過(guò)隔離變壓器變壓為AC220V，IA靜態(tài)開關(guān)的作用就是將兩臺(tái)UPS主機(jī)進(jìn)行并聯(lián)后，通過(guò)串聯(lián)的隔離變壓器完成變壓工作。在正常運(yùn)行情況下，IA靜態(tài)開關(guān)處于合閘位，當(dāng)其中一臺(tái)UPS主機(jī)柜因逆變器故障無(wú)法輸出時(shí)，切換至靜態(tài)旁路進(jìn)行供電，IA靜態(tài)開關(guān)仍可處于合閘狀態(tài)。當(dāng)UPS主機(jī)柜逆變器故障，靜態(tài)旁路無(wú)法合閘的情況下，手動(dòng)將手動(dòng)檢修旁路開關(guān)合閘，QJ1可代替IA靜態(tài)開關(guān)并聯(lián)兩臺(tái)UPS主機(jī)柜。

結(jié)合圖2與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，當(dāng)A套UPS檢修時(shí)，手動(dòng)檢修旁路開關(guān)、逆變器電源開關(guān)，備用旁路開關(guān)、直流輸入開關(guān)均處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)A套UPS主機(jī)柜抽出靜態(tài)開關(guān)模組時(shí)，靜態(tài)開關(guān)處于物理斷開狀態(tài)，且因手動(dòng)檢修旁路開關(guān)處于分閘狀態(tài)，QJ1未得電無(wú)法閉合，導(dǎo)致并線IA斷開，A套UPS隔離變壓器停止工作，此時(shí)UPS系統(tǒng)輸出電壓降到110V。當(dāng)A套UPS主機(jī)柜將模組進(jìn)行回裝后，由于IA靜態(tài)開關(guān)激發(fā)電源取至后端L線，當(dāng)靜態(tài)開關(guān)模組安裝完畢的瞬間，IA靜態(tài)開關(guān)激發(fā)導(dǎo)通，進(jìn)而使IA導(dǎo)通，A套UPS隔離變壓器瞬間工作，隔離變壓器工作瞬間產(chǎn)生的涌流被UPS系統(tǒng)判定為短路故障，UPS系統(tǒng)為保護(hù)裝置自動(dòng)切斷所有輸出。

4.總結(jié)

了解此類型并機(jī)UPS系統(tǒng)正確工作原理后，此類并機(jī)UPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)檢修步驟：（1）任意一臺(tái)UPS主機(jī)柜需轉(zhuǎn)檢修時(shí)，兩套UPS系統(tǒng)均需優(yōu)先停運(yùn)逆變器（先合手動(dòng)檢修旁路開關(guān)將聯(lián)跳兩臺(tái)UPS系統(tǒng)逆變器），使兩套UPS系統(tǒng)轉(zhuǎn)至由靜態(tài)旁路輸出為負(fù)載供電的狀態(tài)，可有效避免因誤操作導(dǎo)致逆變器故障停運(yùn)；（2）逐一斷開兩套UPS系統(tǒng)直流輸入開關(guān)；（3）逐一斷開兩套UPS系統(tǒng)斷開整流器輸入開關(guān)；（4）逐一合上兩套UPS系統(tǒng)手動(dòng)檢修旁路開關(guān)，確認(rèn)QJ1、QJ2接觸器正確動(dòng)作，檢查饋線柜出現(xiàn)電壓是否正確；（5）確認(rèn)QJ1、QJ2接觸器正確動(dòng)作后，逐一斷開兩套UPS系統(tǒng)斷開靜態(tài)旁路輸入開關(guān)。