MGE Ralaxy5000UPS電源的運行原理及維護

陳少祥

（中石化管道儲運公司魯寧輸油處 盱眙維修隊，江蘇 盱眙 211700）

0 引言

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

1 電源的特點

在線雙轉換結構，配有內置式靜態(tài)開關及維護旁路；帶有功率因數(shù)校正功能的IGBT充電器可實現(xiàn)較低的輸入電流總諧波失真度；軟啟動步入式充電器可與發(fā)電機組完美兼容；長達8小時備份時間；無需主交流電源即可啟動(冷啟動)；內置式電池最大可支持80kVA；斷路器可用于深度放電保護；第二路電源冷卻冗余；支持模塊化并聯(lián)；順序啟動UPS(并機配置中)，降低發(fā)電機組配置；多語種圖形顯示；LED總覽；2500條事件記錄；緊急停機功能(EPO)；可配送一塊用于遠程指示可編程報警中繼卡。

2 電源的運行原理

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

2.1 正常運行方式

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

2.2 電池后備運行方式

當交流輸入電壓超出UPS允許的容限范圍或市電中斷時，逆變器和電池無間斷地投入，繼續(xù)為負載供電，UPS將持續(xù)運行直到電池放電時間終止，或在市電恢復正常時回到正常運行方式。

2.3 恢復充電運行方式

提供給負載的電力都經(jīng)過整流/充電器和逆變器的雙重轉換，同時整流器/充電器開始給電池進行恢復性充電。

2.4 旁路運行方式

當停止逆變器時，負載可以無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，引起旁路運行的原因可能是：UPS內部故障；負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 維修運行方式

UPS維修時，通過手動的方式將負載無間斷地切換到維修旁路，這樣可以將UPS的內部進行隔離，在不中斷負載的運行的情況下對UPS進行維護和維修。 整流器/充電器，逆變器和靜態(tài)開關被關閉并從主電源隔離出來，電池被其保護性斷路器隔離。

3 UPS電源的維護

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

（2）由于一般負載在啟動的瞬間存在沖擊電流，而UPS內部功率元件都有一定的安全工作區(qū)范圍，盡管在選用器件時都留有一定的余地，但過大的沖擊電流還是會縮短元器件的壽命，因此在使用UPS時盡量減少沖擊電流的影響。一般的UPS在旁路時抗沖擊能力較強，可利用這一特點在開機時采用以下方式：先送市電給UPS，使其處于空載狀態(tài)，再逐個打開負載，先開沖擊電流較小的負載，再開沖擊電流較大的負載，然后使UPS處于逆變狀態(tài)，關機時先逐個關閉負載再將UPS關機。

（3）保持UPS房間的清潔，電路板和接線端子上的灰塵會導致UPS故障。

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

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

（6）定期對系統(tǒng)中每一臺UPS和旁路柜進行物理檢查。檢查電氣端點連接可靠，元器件有無過溫或者過溫痕跡，風機運行正常，設備易損件運行壽命是否超過設計年限？（DC電解電容器，AC電容器，F(xiàn)an……）

（7）定期對系統(tǒng)中每一臺UPS和旁路柜進行內部參數(shù)正確性檢查，必要時進行調整。

（8）定期對系統(tǒng)中每一臺UPS和旁路柜進行采樣系統(tǒng)的校準，UPS系統(tǒng)具有智能化數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，對進出UPS各種參數(shù)進行采樣，根據(jù)采樣的結果發(fā)出各種指令和報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)生工作點的漂移，使得采集數(shù)據(jù)錯誤，因此必須定期進行采樣系統(tǒng)的校準。

（9）定期對系統(tǒng)中每一節(jié)蓄電池進行內阻與端電壓檢查測試，電池的內阻在電池的剩余容量大于50%時幾乎沒有什么變化，但小于50%后，其內阻呈線性上升，通過測量電池的內阻發(fā)現(xiàn)落后或失效電池。

（10）每年進行一次核對性放電試驗（實際負荷），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年進行一次容量試驗（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，當蓄電池單獨給負載供電時盡量不要放電過量，否則在浮充時要提高充電電壓來補足放掉的容量，而這意味著電池在此過程中會損失一些水分，時間一長就會使其失水而失效。

（11）檢查系統(tǒng)中每臺 UPS的直流系統(tǒng)的交流分量:因為UPS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)的的交流分量過大，就會影響各種電路直流工作點，導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)在市電正常時由市電變換而來，市電異常時由電池電能變換而來。

（12）檢查系統(tǒng)中 UPS的輸出電壓、THDU和負荷水平

電源輸出電必須穩(wěn)定，負荷的變化不能導致輸出電壓大幅起落，必須有一定的穩(wěn)定度，否則會影響用電設施工作；THDU即電壓諧波失真度，諧波相對基波而言，諧波對線路設施危害很大，因此對電壓諧波失真度必須有要求；電源的負荷水平必須合理，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%負載階躍變化的電壓變化±1%。線性負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%。負荷水平以60%～70%為宜。

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

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