中海廣東天然氣有限責(zé)任公司 劉艷超 侯良文

如圖1所示，UPS 系統(tǒng)正常使用供電中，由Q1開關(guān)、整流器A 后，一路至逆變器B、經(jīng)過Q5N 開關(guān)供給負載，一路通過開關(guān)QF1開關(guān)向電池充電。當UPS 內(nèi)部檢修進行電隔離、使后面負載不間斷時，先停逆變器停止按扭，合手動旁路維修開關(guān)（Q3BP），斷靜態(tài)旁路供電開關(guān)Q4S、Q5N 完成UPS 整機退出電網(wǎng)，由備用市電2向負載供電，拆除F021、F028保險以便于UPS 的檢修。

圖1 UPS 線路示意圖

1 設(shè)備狀況

目前存在的問題：調(diào)查了2016年7～12月UPS故障情況，全部是由于UPS 元件故障、不能啟動。運行故障統(tǒng)計情況（設(shè)備管理要求故障率小于2%，即設(shè)備完好率大于98%）。

查找癥結(jié)：對2016年7～12月23臺UPS 調(diào)查故障情況進行了調(diào)查，UPS 主板、控制板等板卡故障情況共發(fā)現(xiàn)5次造成UPS 不能啟動、UPS 元件故障。其存在問題、頻數(shù)(h)、頻率(%)、累計頻率(%)分別如下。過流、過壓擊穿：944/46.4/46.4，電容、二極管損壞：408/20.1/66.5，市電沖擊：368/18.1/84.6，UPS 附件問題：216/10.6/95.2，外部環(huán)境情況：98/4.8/100。累計2034小時?？煽闯?，造成UPS 元件運行故障高的主要問題是過流、過壓擊穿和電容、二極管損壞。

表1 UPS 元件運行故障調(diào)查表

預(yù)測分析：只要解決流、過壓擊穿和電容、二極管損壞問題的80%，就可超過設(shè)定的設(shè)備故障率2%的目標值。通過查找UPS 運行歷史記錄得知：南方“回南天”UPS 運行時期，UPS 元件更換及附件更換、環(huán)境合適，嚴格執(zhí)行率，嚴抓重點時間的檢測，控制UPS 良好的運行環(huán)境90%×1.48%=1.33%。因此，將UPS 運行故障率由7.41%提高到1.33%是可以實現(xiàn)的。

原因分析：為了找出問題的主要原因，制定了要因確認計劃表，并按計劃逐條確認，詳見表2。

表2 要因確認表

2 末級因素確認

2.1 穩(wěn)壓器損壞

經(jīng)過對故障的主板進行檢查，測電路的電阻及對比主要電路電阻，在同樣的電路中，抗電壓、電流的頻率中比較弱，其中有兩個主要處理方法：一是更換電阻，需要廠家變更設(shè)計，困難比較大；二是添加安全柵。

在儀電（微電子）設(shè)備中，分流是用以防護儀電設(shè)備遭受電壓閃擊及其它干擾造成的傳導(dǎo)電涌過電壓的有效手段。根據(jù)電子線路加裝位置不同進行分析，一般情況下分析4種情況線路間加裝：一入一出、一入二出、一入三出、二入二出。安全柵也有齊納式和隔離式安全柵等，由于天然氣氣站場要求現(xiàn)場防爆型，采用了將輸入、輸出以及電源三方之間相互電氣隔離的電路結(jié)構(gòu)，同時符合本安型限制能量的要求。與齊納式安全相比雖然價格較貴，還是為用戶應(yīng)用帶來了更大的受益。

經(jīng)過因果分析，確認儀UPS 元件故障的板卡線路二極管正向電阻較大主要原因是：設(shè)計不合理、安裝不規(guī)范，抗過壓、過流能力低。

2.2 環(huán)境不合格

根據(jù)公司要求的工藝操作參數(shù)：UPS 電源的工作環(huán)境應(yīng)與計算機工作環(huán)境基本相同。UPS 電源工作期間應(yīng)保持一定的溫度和相對濕度，保持清潔、無灰塵、無污染、無有害氣體。一般溫度控制在5℃以上35℃以下，相對濕度在50±10%?；覊m也是UPS 電源正常工作的一大危害，灰塵等級為小于3級。針對某站環(huán)境因素，對2016年4月～2017年3月12個月平均的溫度、濕度、灰塵度進行調(diào)查，進行了調(diào)查分析，詳見表3。

表3 月平均的溫度、濕度、灰塵度調(diào)查（灰塵等級：1級最好、5級最差）

經(jīng)確認分析，UPS 所處的工作環(huán)境可以看出溫度有3個月不合格，2個月在臨界值。濕度有5個月超過要求值,灰塵度5個月不合格。

2.3 連接線路內(nèi)阻大

經(jīng)查資料，2015年8月15日南朗站市電停電、UPS 未啟動，各方面檢查正常，各個電池電壓正常電壓均在12.8V 以上。讓UPS 在市電狀態(tài)下工作，將萬用表設(shè)在電壓檔，表筆接在UPS 背面安德森插頭的里面，直接測量到達UPS 的直流電壓。此時，一個人觀察萬用表顯示，另一個人拔掉UPS 的輸入線、觀察斷電瞬間萬用表的顯示，電壓值瞬間下降11.2V，可能連接上的問題。

以16平方線為基準測試數(shù)據(jù)，線徑4.11mm、電線長度分別為40、50、60m 時導(dǎo)線電壓降分別為5.43、6.79、6.45；以平方線為基準測試數(shù)據(jù)，線徑4.62mm、電線長度分別為40、50、60m 時導(dǎo)線電壓降分別為4.30、5.37、6.45。經(jīng)確認分析，南朗站UPS 連接線有42根是16平方的線，21根是25平方的連接線，線路連接內(nèi)阻不一樣，串聯(lián)起來內(nèi)阻變大。

3 對策實施

綜合以上要因確認，找到三個主要原因：市電不穩(wěn)、過壓過流，集成電路抗沖擊能力不強；環(huán)境不合格（溫度、濕度、灰塵度、異物入侵）；連接線內(nèi)阻不合適。

根據(jù)運行的電網(wǎng)的規(guī)范要求，增加安全柵。根據(jù)相關(guān)規(guī)范標準，在進電源地方增加電源隔離。在UPS 電池逆變的輸出端增加齊納式安全柵，在儀表、主板進線端增加現(xiàn)場型隔離型安全柵；本次針對廣東管道32臺UPS 進行改造，其中增加25個齊那式安全柵、78個隔離型安全柵，根據(jù)使用情況，在2016年12月28號某站UPS 故障中發(fā)現(xiàn)一例，整流回路安全柵，接線牢固，線路排查后，重新安裝后正常；超過相418V 為電壓超限值，12個相電壓值6個超限，南屏站UPS 運行正常，未出現(xiàn)超壓引起故障停機。

在空間較大的配電間增加或者更換節(jié)能空調(diào)，定期調(diào)節(jié)。通過本公司的節(jié)能計劃，利用計劃控制部的節(jié)能管理概念，增加了6處配電間的節(jié)能空調(diào)。并要求值班人員定期檢查、記錄，分析。讓UPS 配電間保持一個適宜的溫度、濕度、無塵的環(huán)境中運行。根據(jù)環(huán)境要求，和節(jié)能部門進行對配電間增加節(jié)能空調(diào)；根據(jù)結(jié)果驗證出溫度、濕度、灰塵度等因素，明確看出近“平行線”對UPS 的環(huán)境變化范圍較小，適宜延長使用周期。到目前為止，維修組每三個月定期吸塵器除塵也有很大幫助。

根據(jù)UPS 功率因數(shù)，重新計算電池連接線。更換三個分輸站的電池連接線，測試數(shù)據(jù)詳見表4。根據(jù)此表格可看出，電池新連接線更換可以降低電池組電壓降，效果明顯，未發(fā)生電壓低啟動不起UPS 主機元件損壞。

表4 測試數(shù)據(jù)

當前，UPS 系統(tǒng)在各個領(lǐng)域中應(yīng)用都非常廣泛，特別是輸氣場站采用進口UPS 設(shè)備為其重要負荷提供高質(zhì)量市電；整套裝置的可靠性、技術(shù)水平以及自動化程度多數(shù)較為理想。針對UPS 系統(tǒng)所發(fā)生幾次故障及異常，通過分析、處理及改進UPS 系統(tǒng)客觀環(huán)境，保證了UPS 系統(tǒng)供電的可靠性及穩(wěn)定性，對輸氣設(shè)備的安全、穩(wěn)定運行具有十分重要的意義。通過實施對策后，在站場、閥室、計量站，根據(jù)新的儀表規(guī)范要求進行增加安全柵，去耦合電氣元件，更換元件的電阻、電容值、以及對UPS 所處的環(huán)境情況改善，2017年輸氣站UPS 因元件的運行故障率從未發(fā)生過，達到的活動預(yù)期目標。