陳少祥

（中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司魯寧輸油處 盱眙維修隊(duì)，江蘇 盱眙 211700）

0 引言

根據(jù)中石化生產(chǎn)裝置過(guò)程儀表電源供電系統(tǒng)技術(shù)管理規(guī)定：儀表電源供應(yīng)應(yīng)確保生產(chǎn)裝置供電系統(tǒng)發(fā)生斷電等事故時(shí)，其控制儀表能正常顯示和可靠地操作。公司各站庫(kù)均配備有一定量的UPS電源，對(duì)保障自控系統(tǒng)安全運(yùn)行具有重要作用。MGE Ralaxy 5000 UPS電源是中石化管道儲(chǔ)運(yùn)公司日儀線SCADA系統(tǒng)配備的電源，熟悉和了解它的特點(diǎn)和原理，對(duì)于我們正確的操作和維護(hù)電源系統(tǒng)正常運(yùn)行具有一定的指導(dǎo)意義。

1 電源的特點(diǎn)

在線雙轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)，配有內(nèi)置式靜態(tài)開(kāi)關(guān)及維護(hù)旁路；帶有功率因數(shù)校正功能的IGBT充電器可實(shí)現(xiàn)較低的輸入電流總諧波失真度；軟啟動(dòng)步入式充電器可與發(fā)電機(jī)組完美兼容；長(zhǎng)達(dá)8小時(shí)備份時(shí)間；無(wú)需主交流電源即可啟動(dòng)(冷啟動(dòng))；內(nèi)置式電池最大可支持80kVA；斷路器可用于深度放電保護(hù)；第二路電源冷卻冗余；支持模塊化并聯(lián)；順序啟動(dòng)UPS(并機(jī)配置中)，降低發(fā)電機(jī)組配置；多語(yǔ)種圖形顯示；LED總覽；2500條事件記錄；緊急停機(jī)功能(EPO)；可配送一塊用于遠(yuǎn)程指示可編程報(bào)警中繼卡。

2 電源的運(yùn)行原理

電源有五種方運(yùn)行式：正常運(yùn)行方式；電池后備運(yùn)行方式；恢復(fù)充電的運(yùn)行方式；旁路運(yùn)行方式；維修運(yùn)行方式。

2.1 正常運(yùn)行方式

提供給負(fù)載的所有電力都經(jīng)過(guò)整流/充電器和逆變器的雙重轉(zhuǎn)換（AC-DC-AC），雙轉(zhuǎn)換模式因此而得名。整流器/充電器對(duì)電池進(jìn)行浮充電以保持電池處于滿充狀態(tài)。

2.2 電池后備運(yùn)行方式

當(dāng)交流輸入電壓超出UPS允許的容限范圍或市電中斷時(shí)，逆變器和電池?zé)o間斷地投入，繼續(xù)為負(fù)載供電，UPS將持續(xù)運(yùn)行直到電池放電時(shí)間終止，或在市電恢復(fù)正常時(shí)回到正常運(yùn)行方式。

2.3 恢復(fù)充電運(yùn)行方式

提供給負(fù)載的電力都經(jīng)過(guò)整流/充電器和逆變器的雙重轉(zhuǎn)換，同時(shí)整流器/充電器開(kāi)始給電池進(jìn)行恢復(fù)性充電。

2.4 旁路運(yùn)行方式

當(dāng)停止逆變器時(shí)，負(fù)載可以無(wú)間斷地切換到旁路交流輸入，根據(jù)安裝方式的不同由市電或后備電源供電，引起旁路運(yùn)行的原因可能是：UPS內(nèi)部故障；負(fù)載電流瞬變電流尖峰 (沖擊電流或故障電流)；人為停止逆變器。

2.5 維修運(yùn)行方式

UPS維修時(shí)，通過(guò)手動(dòng)的方式將負(fù)載無(wú)間斷地切換到維修旁路，這樣可以將UPS的內(nèi)部進(jìn)行隔離，在不中斷負(fù)載的運(yùn)行的情況下對(duì)UPS進(jìn)行維護(hù)和維修。 整流器/充電器，逆變器和靜態(tài)開(kāi)關(guān)被關(guān)閉并從主電源隔離出來(lái)，電池被其保護(hù)性斷路器隔離。

3 UPS電源的維護(hù)

（1）UPS必須安裝在有空調(diào)的房間，房間有溫度計(jì)、濕度計(jì)，每天檢查房間的溫度狀況，運(yùn)行溫度的范圍為0°C到+35°C(8小時(shí)運(yùn)行可為 40°C)，然而最佳的運(yùn)行溫度為+20°C 到+25°C，電池后備時(shí)間與溫度成反比。在低于10°C時(shí)，可用后備時(shí)間會(huì)大量減少；高于25°C后，每升10°C，電池壽命會(huì)減半，由于存在熱失控的危險(xiǎn)，電池供應(yīng)商不再保證運(yùn)行。相對(duì)濕度應(yīng)保持在40%～70%范圍內(nèi)，并采取必要措施降溫、除濕、除潮。

（2）由于一般負(fù)載在啟動(dòng)的瞬間存在沖擊電流，而UPS內(nèi)部功率元件都有一定的安全工作區(qū)范圍，盡管在選用器件時(shí)都留有一定的余地，但過(guò)大的沖擊電流還是會(huì)縮短元器件的壽命，因此在使用UPS時(shí)盡量減少?zèng)_擊電流的影響。一般的UPS在旁路時(shí)抗沖擊能力較強(qiáng)，可利用這一特點(diǎn)在開(kāi)機(jī)時(shí)采用以下方式：先送市電給UPS，使其處于空載狀態(tài)，再逐個(gè)打開(kāi)負(fù)載，先開(kāi)沖擊電流較小的負(fù)載，再開(kāi)沖擊電流較大的負(fù)載，然后使UPS處于逆變狀態(tài)，關(guān)機(jī)時(shí)先逐個(gè)關(guān)閉負(fù)載再將UPS關(guān)機(jī)。

（3）保持UPS房間的清潔，電路板和接線端子上的灰塵會(huì)導(dǎo)致UPS故障。

（4）觀察了解機(jī)柜上液晶屏和各種指示燈的狀態(tài)，了解UPS運(yùn)行狀態(tài)，各種輸入輸出參數(shù)是否在規(guī)定的范圍內(nèi)，是否超限，通過(guò)菜單了解UPS事故記錄狀況。

（5）定期對(duì)UPS系統(tǒng)進(jìn)行逆變器/旁路切換試驗(yàn)，并且記錄切換波形，保障UPS正常的切換，電源瞬間斷電時(shí)間應(yīng)小于20ms。

（6）定期對(duì)系統(tǒng)中每一臺(tái)UPS和旁路柜進(jìn)行物理檢查。檢查電氣端點(diǎn)連接可靠，元器件有無(wú)過(guò)溫或者過(guò)溫痕跡，風(fēng)機(jī)運(yùn)行正常，設(shè)備易損件運(yùn)行壽命是否超過(guò)設(shè)計(jì)年限？（DC電解電容器，AC電容器，F(xiàn)an……）

（7）定期對(duì)系統(tǒng)中每一臺(tái)UPS和旁路柜進(jìn)行內(nèi)部參數(shù)正確性檢查，必要時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

（8）定期對(duì)系統(tǒng)中每一臺(tái)UPS和旁路柜進(jìn)行采樣系統(tǒng)的校準(zhǔn)，UPS系統(tǒng)具有智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對(duì)進(jìn)出UPS各種參數(shù)進(jìn)行采樣，根據(jù)采樣的結(jié)果發(fā)出各種指令和報(bào)警及輸出采樣的參數(shù)。由于電源系統(tǒng)的電壓或電子器件老化，產(chǎn)生工作點(diǎn)的漂移，使得采集數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，因此必須定期進(jìn)行采樣系統(tǒng)的校準(zhǔn)。

（9）定期對(duì)系統(tǒng)中每一節(jié)蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻與端電壓檢查測(cè)試，電池的內(nèi)阻在電池的剩余容量大于50%時(shí)幾乎沒(méi)有什么變化，但小于50%后，其內(nèi)阻呈線性上升，通過(guò)測(cè)量電池的內(nèi)阻發(fā)現(xiàn)落后或失效電池。

（10）每年進(jìn)行一次核對(duì)性放電試驗(yàn)（實(shí)際負(fù)荷），放電容量為額定容量的30%～40%，記錄單體電池的電壓，檢查是否存在落后電池，每3年進(jìn)行一次容量試驗(yàn)（6年后每年一次），放電容量為額定容量80%。注意放電深度，閥控式密封鉛酸蓄電池的壽命與放電深度有關(guān)，當(dāng)蓄電池單獨(dú)給負(fù)載供電時(shí)盡量不要放電過(guò)量，否則在浮充時(shí)要提高充電電壓來(lái)補(bǔ)足放掉的容量，而這意味著電池在此過(guò)程中會(huì)損失一些水分，時(shí)間一長(zhǎng)就會(huì)使其失水而失效。

（11）檢查系統(tǒng)中每臺(tái) UPS的直流系統(tǒng)的交流分量:因?yàn)閁PS中有輔助直流電源為各種提供穩(wěn)定的直流電源，如果直流系統(tǒng)的的交流分量過(guò)大，就會(huì)影響各種電路直流工作點(diǎn)，導(dǎo)致各種電路不能正常工作，從而影響逆變器的正常輸出。UPS的直流系統(tǒng)在市電正常時(shí)由市電變換而來(lái)，市電異常時(shí)由電池電能變換而來(lái)。

（12）檢查系統(tǒng)中 UPS的輸出電壓、THDU和負(fù)荷水平

電源輸出電必須穩(wěn)定，負(fù)荷的變化不能導(dǎo)致輸出電壓大幅起落，必須有一定的穩(wěn)定度，否則會(huì)影響用電設(shè)施工作；THDU即電壓諧波失真度，諧波相對(duì)基波而言，諧波對(duì)線路設(shè)施危害很大，因此對(duì)電壓諧波失真度必須有要求；電源的負(fù)荷水平必須合理，既不能太大也不能太小。相線到相線的電壓：380V±1%，相線到中性線：220V±1%，0到100%負(fù)載階躍變化的電壓變化±1%。線性負(fù)載相線到相線及相線到中性線的THDU：相線到相線＜1%，相線到中性線＜1.2% ；非線性負(fù)載相線到相線及相線到中性線的THDU：相線到相線＜2%，相線到中性線＜3%。負(fù)荷水平以60%～70%為宜。

［1］張穎超,楊貴恒,常思浩,徐國(guó)家,等,編.UPS 原理與維修[M].化學(xué)工業(yè)出版社.

［2］MGE Ralaxy 500020-120KVA 安裝用戶手冊(cè)[Z].