陳 珊

UPS主電源故障的幾率較低，維護(hù)人員也缺少該類故障處理經(jīng)驗(yàn)，為此，通過一起Comet3000 UPS主電源故障案例，分享該機(jī)型UPS的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)。

1 故障現(xiàn)象

某日，通信集中網(wǎng)管告警，顯示某處UPS主電源告警。維護(hù)人員趕到現(xiàn)場(chǎng)后發(fā)現(xiàn)：配電箱內(nèi)UPS輸入空開跳閘，UPS主機(jī)整流輸入空開RCB跳閘，UPS處于電池供電狀態(tài)，控制面板顯示2條信息：A1主電源告警、A8電池放電。UPS主機(jī)輸入電壓為零。反復(fù)測(cè)試低壓配電箱至UPS輸入的連線，排除輸入配電電路短路可能，將故障點(diǎn)范圍縮小至UPS機(jī)柜內(nèi)。

機(jī)電人員檢查配電箱后確認(rèn)正常。重新合上配電箱內(nèi)UPS輸入空開，確認(rèn)UPS主機(jī)輸入端三相輸入?yún)?shù)正常。

維護(hù)人員重新閉合RCB（整流開關(guān)）后，告警模塊上的指示燈顯示主電源已恢復(fù)，但約1s后RCB復(fù)又跳閘，此次動(dòng)作未導(dǎo)致低壓配電箱UPS輸入空開跳閘。

2 故障排查

2．1 排除主機(jī)外部設(shè)備及線路故障

UPS能啟動(dòng)電池供電模式，表明逆變器電路部分工作正常，電池輸出至逆變器的電路正常。UPS主機(jī)可以從電池供電模式切換至靜態(tài)旁路，再切換至手動(dòng)旁路，表示靜態(tài)旁路監(jiān)控部分及旁路輸入部分正常，輸入輸出濾波電路正常。

通過萬(wàn)用表檢測(cè)市電輸入電路，未發(fā)現(xiàn)輸入線路短路等異常情況，確認(rèn)低壓配電柜至UPS輸入空開之間的電路正常，故障原因鎖定于主機(jī)輸入端和整流部分。

2．2 排除主機(jī)內(nèi)部線纜短路故障

首先檢查線路是否有短路，檢查器件外觀，無(wú)過流燒損的痕跡，也無(wú)元件燒毀異味；檢查線纜外觀，無(wú)外皮損傷導(dǎo)致芯線外露；通過儀表檢測(cè)線纜及電感線圈，未發(fā)現(xiàn)有短路現(xiàn)象。重新啟動(dòng)UPS時(shí)，能正常啟動(dòng)約1s，然后才跳閘，據(jù)此線纜短路的可能性比較小。

2．3 排除板卡故障

故障時(shí)，控制面板的故障信息顯示只有A1主電源告警和A8電池供電模式提醒，并無(wú)板卡故障的相關(guān)告警。將3塊整流關(guān)鍵板卡：整流電源板、整流控制板和整流晶體管驅(qū)動(dòng)板逐塊更換，故障情況依舊；由于懷疑主控板可能會(huì)在故障情況下發(fā)送錯(cuò)誤命令導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘，設(shè)備廠家還更換了主控板，故障依舊。

2．4 故障范圍確認(rèn)

根據(jù)以上故障排查，將故障原因基本確定為空氣開關(guān)故障或整流橋晶體管被擊穿。通過萬(wàn)用表測(cè)量可控硅各級(jí)之間阻值來(lái)判斷，但測(cè)試點(diǎn)不全面，沒能檢測(cè)出擊穿故障，因此懷疑是空開故障。

2．5 故障點(diǎn)的最終確定

更換空開前，由于對(duì)晶體管擊穿仍舊持懷疑態(tài)度，設(shè)備廠家先更換了3個(gè)可控硅部件，然后將主控板接入外接電源進(jìn)行開機(jī)測(cè)試，UPS能正常啟動(dòng)。維護(hù)人員在對(duì)換下的3個(gè)可控硅進(jìn)行阻值檢測(cè)時(shí)，發(fā)現(xiàn)一個(gè)可控硅1、3端口之間測(cè)出的阻值為0，表明這個(gè)晶體管已經(jīng)被擊穿。設(shè)備廠家復(fù)測(cè)確認(rèn)了擊穿。找到故障點(diǎn)后，換上新備件進(jìn)行開機(jī)測(cè)試，設(shè)備啟動(dòng)正常，UPS功能恢復(fù)。

3 可控硅擊穿分析

可控硅內(nèi)部電路如圖1所示。

圖1 可控硅 SEMIKRON SKKT92B14E 內(nèi)部電路

每一相交流電源接入一個(gè)可控硅，整流橋部分一共使用了3個(gè)可控硅。其中，可控硅內(nèi)2個(gè)晶體管在正常不加電的情況下均為截止?fàn)顟B(tài)，4、5端和6、7端接入主控模塊，分別用作控制2個(gè)晶體管導(dǎo)通與否的信號(hào)端。

測(cè)量阻值可以檢查是否有一個(gè)晶體管擊穿，測(cè)量點(diǎn)應(yīng)選擇1端與2端、1端與3端之間，要判斷2個(gè)晶體管是否均被擊穿時(shí)，可測(cè)量2端與3端之間的阻值。如果測(cè)量可控硅時(shí)，僅測(cè)量1端與2端、2端與3端，沒有檢測(cè)1端與3端就會(huì)漏檢。

市電進(jìn)入U(xiǎn)PS主機(jī)時(shí)先經(jīng)過RFI濾波器，對(duì)輸入電源進(jìn)行射頻干擾防護(hù)，通過RCB整流輸入空開，經(jīng)三相輸入交流電感線圈隔離諧波電流，使進(jìn)入整流橋的三相交流電是平滑的正弦波形。

若一個(gè)晶體管擊穿，假設(shè)是圖2中第2個(gè)可控硅內(nèi)的晶體管被擊穿。主控板在啟動(dòng)后，根據(jù)輸入相位，發(fā)送了一個(gè)導(dǎo)通信號(hào)給另一個(gè)晶體管后，會(huì)出現(xiàn)這2個(gè)處于不同可控硅上的晶體管之間形成了電流回路從而短路，使整流輸入開關(guān)馬上跳閘。這也就是故障時(shí)為什么重新合上RCB開關(guān)后會(huì)約1s后跳閘，正是主控板啟動(dòng)并導(dǎo)通信號(hào)所需時(shí)間。

圖2 晶體管被擊穿現(xiàn)象分析

4 整流器和逆變器測(cè)試方法總結(jié)

此次故障原因比較罕見，處理過程需要對(duì)系統(tǒng)電路原理分析透徹，涉及到UPS各種工作模式、各模塊電路原理圖分析、可控硅工作原理、整流器開環(huán)及閉環(huán)測(cè)試方法、整流輸出電壓及逆變輸出電壓的調(diào)節(jié)，以及該型號(hào)UPS主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)組成等方面的知識(shí)。

4．1 整流器開環(huán)測(cè)試 （手動(dòng)調(diào)節(jié)整流輸出電壓）

此測(cè)試有利于在確定直流電源故障后，以較低的直流電壓檢查部件的性能。測(cè)試后，所有的跳線器都必須移回最初位置。

1．選擇逆變器TEST模式，在主控電路板（I／S－CL）中將DIP6SW1設(shè)置在OFF位置，此步驟可以防止逆變器自動(dòng)啟動(dòng)。

2．在整流器控制模塊 （PB115）電路板中，將跳線器JP1設(shè)置在2～3位置 （手動(dòng)調(diào)節(jié)）。

3．旋轉(zhuǎn)電位計(jì)P1將電壓調(diào)整信號(hào)設(shè)為零。

4．閉合RCB，向整流器供電；檢查并確定整流電源模塊 （PB114）電路板中的所有LED指示燈都正確顯示。晶體管驅(qū)動(dòng)板FIR－91（PB113）上的所有LED指示燈都必須滅掉。

5．通過旋轉(zhuǎn)整流器控制模塊 （PB115）電路板中的電位計(jì)P1增加整流器輸出電壓。當(dāng)電壓開始增加時(shí)，晶體管驅(qū)動(dòng)板FIR－91（PB113）中的LED指示燈必須亮。

4．2 整流器閉環(huán)測(cè)試 （自動(dòng)調(diào)整整流輸出電壓）

參考開環(huán)測(cè)試步驟，選擇逆變器TEST模式，將電位計(jì)P1旋轉(zhuǎn)至輸出為0電壓后，將第2步中跳線器JP1設(shè)置在1～2位置，閉合RCB，開始自動(dòng)測(cè)試。

4．3 逆變器測(cè)試

這一測(cè)試需要用到調(diào)試電腦和調(diào)試軟件，需要廠家提供調(diào)試軟件。

1．選擇逆變器TEST模式。

2．選擇自動(dòng)電壓調(diào)節(jié)，將VCB電路板上的跳線器J1設(shè)置在1～2位置。此設(shè)置使電壓調(diào)整環(huán)路生效，并用VCB電路板上的電位計(jì)P1調(diào)節(jié)逆變器電壓調(diào)節(jié)信號(hào)。

3．閉合RCB。幾秒鐘后，前置面板將顯示當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的所有報(bào)警。

4．發(fā)送INON000命令或按F6啟動(dòng)IGBT調(diào)制。

5．確認(rèn)逆變器輸出電壓增至額定值。如有必要，通過旋轉(zhuǎn)VCB電路板電位計(jì)P1進(jìn)行調(diào)節(jié)。

6．確認(rèn)幾秒后，逆變器靜態(tài)開關(guān)閉合?？梢钥打?qū)動(dòng)板 SCRSF－1F （PB010）的綠色 LED 指示燈。

7．發(fā)送INOF00命令或按F7關(guān)掉IGBT調(diào)制。

8．?dāng)嚅_RCB，關(guān)機(jī)。

注意拆裝設(shè)備時(shí)，對(duì)于螺絲螺帽等小導(dǎo)體的放置要小心，避免引發(fā)短路。目前Comet 3000機(jī)型已然停產(chǎn)，但設(shè)備使用范圍相當(dāng)廣泛。隨著設(shè)備使用年限增長(zhǎng)，維護(hù)人員將會(huì)面臨各種各樣的設(shè)備老化問題，只要用心積累和學(xué)習(xí)，踐行精檢細(xì)修，相信所有的難題都會(huì)迎刃而解。

［1］ 何曉帆，劉麗．實(shí)用電源電路與充電電路圖集［M］．北京：中國(guó)電力出版社，2009；32．

［2］ 李成章，王淑芳．新型UPS不間斷電源原理與維修技術(shù)［M］．北京：電子工業(yè)出版社，1995；200－345．

［3］ 姜橋．電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］．北京：人民郵電出版社，2009：5－7 ．