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大中功率UPS的输入配电改造

来源:《电源世界》 作者:机房360分享 更新时间:2010-5-4 19:24:23

摘要:UPS输入一般分为主路输入和旁路输入(旁路输入具体由分自动旁路和手动旁路),在早期UPS工程中,由于未能充分理解UPS的工作原理与市电输入方式的关系,没有对UPS主输入和自动旁路输入作隔离要求,因而两个输入都是由同一个交流配电屏空开引入,机器内部作连接处理,此接法存在严重的“单点故障”隐患。

  一、一起典型案例的发生过程和技术分析
  
  某日某电力机房发出“嗵”的一声响,值班人员立即进行查看,发现该机房功率为130KVA的UPS电源并机冗余供电系统发生故障,供电系统框图如下所示。两台UPS显示屏无显示、输出指示灯熄灭,设备没有运行声音,所有负载设备已经断电停机。进一步检查后发现UPS2#机Kb(315A)输入空开、接UPS系统交流屏的Kc(400A)配电空开、交流屏上一级的低压配电室Kd(400A)空开及UPS2#机蓄电池组CB2直流保护空开全部跳闸。

  技术人员通过采取应急措施恢复供电后,打开机器的防护外壳,对电路逐一检查,发现其整流器的正负半桥均有一只可控硅击穿,逆变器的正负半桥均有一只IGBT击穿,逆变器的熔断器保险损坏,整流输出直流母排有严重短路打火痕迹。更换损坏部件后,加电试机,设备恢复正常,故障处理结束。
  
  此次故障从设备损坏的表象来看,整流输出直流母排间隔非常小,所带的都是直流高压电,因此,机内积尘引发此处短路、打火,造成主要功率部件烧坏、系统宕机。但是从UPS技术理论上讲,UPS不应该因自身局部故障导致系统供电停止,尤其是并机冗余系统,是目前最科学、最安全、最可靠的供电方案。那么,是什么原因导致系统输出断电呢?
  
  不难看出,UPS2#机Kb(315A)输入空开、接UPS系统的交流屏的Kc(400A)配电空开、接交流屏的配电室的Kd(400A)空开共三级相继跳闸,尤其是接交流屏的配电室400A开关跳闸是导致并机冗余系统输出断电的直接原因。下面,根据UPS1#机当时的事件记录作进一步分析。
  
  a.18:08:22:290NOTICE:OUTPUTACUNDERVOLTAGE(出现输出交流欠压问题)其原因是因为所并联的UPS因逆变器短路造成并联点输出电压下降。
  
  b.18:08:22:356NOTICE:INPUTACUNDERVOLTAGE(出现输入交流欠压问题)其原因是因为图1-1400A开关跳闸引起UPS1、2输入交流电压丢失。

  
  图1-1当前接法图1-2改造后的接法

  c.18:08:22:356RECTIFIEROFF(整流器关机)原因是整流器因输入无电而关机。
  
  d.18:08:22:374NOTICE:BYPASSACUNDERVOLTAGE(旁路电压低)原因是UPS1、2发现旁路电压丢失即输入无市电。
  
  根据UPS的工作原理,可以知道当第一条告警情况发生时,因为短路产生严重超载,UPS1#机后备蓄电池组和逆变电路不可以投入工作,系统将无条件向市电旁路切换,但由于图1-1400A开关已跳开,旁路掉电,系统无法转到旁路,导致断电。
  
  二、改造方案简介
  
  UPS输入一般分为主路输入和旁路输入(旁路输入具体由分自动旁路和手动旁路),在早期UPS工程中,由于未能充分理解UPS的工作原理与市电输入方式的关系,没有对UPS主输入和自动旁路输入作隔离要求,因而两个输入都是由同一个交流配电屏空开引入,机器内部作连接处理,如图1-1的供电方式。此接法存在严重的“单点故障”隐患,当设备内部短路,产生严重过载,导致主输入空开跳闸,共用同一空开的自动旁路将同时失效,造成负载断电事故。
  
  技术人员已经及时就此进行了配电整改工作,将UPS内部整流输入与自动旁路输入的跳线拆掉,使UPS由单输入变为双输入,即使UPS的送电线路由一路改为二路,分别通过两只空开向UPS整流和自动旁路送电。从而避免整流输入开关故障跳闸后UPS不能转旁路的问题。
  
  为了规范UPS的配电系统,使其更为合理,同时解决UPS内部短路故障后旁路同时失效问题,从而提高系统的安全性,我们认为应对在网运行的所有大中功率UPS实施输入配电改造,包括单机、双机并机、双机串机。

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