論UPS、EPS、直流屏的應用與維護

石明亮 王立江 趙 勇 趙玉霞

（新疆獨山子煉油廠電修車間，新疆 克拉瑪依833699）

0 引言

不間斷電源系統(tǒng)與供電繼電保護系統(tǒng)是變電站設備的核心之一。在建立變電站時，不僅要選擇品質優(yōu)良的UPS、EPS和直流屏系統(tǒng)，而且要做好日常應用與維護工作。在本文中，筆者將結合實際工作中所涉及的艾默生UPS、三辰直流屏、北京動力源EPS等品牌系統(tǒng)的應用與維護經驗進行理論性研究，總結前輩們的工作經驗，以提高自身工作水平，從而為扎實地做好變電站系統(tǒng)應用與維護工作奠定理論基礎。

1 UPS、EPS、直流屏系統(tǒng)應用

1.1 UPS系統(tǒng)應用

UPS是一種事故電源系統(tǒng)，其能在交流電中斷后繼續(xù)為電氣設備進行供電。變電站UPS系統(tǒng)由主機柜、旁路穩(wěn)壓柜、輸出饋線柜和蓄電池等組成，在交流電停止供電后，UPS通過變電站現(xiàn)有直流電系統(tǒng)對調度通信系統(tǒng)、微機系統(tǒng)、DCS系統(tǒng)、自動化儀表、監(jiān)控系統(tǒng)等繼續(xù)供電，以確保變電站的正常運行。UPS系統(tǒng)采用二級變換的方式對交流電與直流電進行轉換。首先，可通過整流器（AC—DC）將輸入隔離變壓器后的交流電轉換為穩(wěn)定的直流電；其次，可通過逆變電源（DC—AC）將整流后輸出的直流電轉換為正弦波交流電。

本文以艾默生iTrust系列在線式UPS為例進行說明，其包括整流器、逆變器、直流屏（蓄電池組）、自動轉換開關、旁路開關（人工開關）五部分。UPS供電來源包括正常段和事故應急段交流電（380 V），UPS回路由變壓器、濾波器、二極管、繼電器、空氣開關、電壓表、電流表、避雷器等組成，當站用交流電經過空氣開關進入UPS回路后，整流器將交流電轉換為直流電源，當直流電源經過逆變器轉換為交流電時，可通過靜態(tài)開關為負載供電。

1.2 EPS系統(tǒng)應用

EPS同為事故電源系統(tǒng)，但其與UPS有所不同，UPS強調供電質量的穩(wěn)定性，而EPS強調供電的持續(xù)性。EPS系統(tǒng)由輸入／輸出單元、充電模塊、電池組、逆變器、監(jiān)控器、輸出切換裝置等組成，其對逆變切換的時間要求并不高，但對供電的持續(xù)性要求較高，在變電站應用中可為照明系統(tǒng)、消防系統(tǒng)提供電力保障。EPS系統(tǒng)同樣具有逆變轉換功能，在斷電情況下可切換到逆變器供電，確保照明、消防等系統(tǒng)的供電，當市電恢復后，EPS可通過充電器為蓄電池充電。

本文以北京動力源EPS為例進行說明，其包括整流充電器、蓄電池組、逆變器、互投裝置等。整流充電器將變電站交流電轉換為直流電，實現(xiàn)對蓄電池的充電和對逆變器的供電；逆變器將直流電轉換為交流電，對負載設備進行供電；互投裝置用于實現(xiàn)市電與逆變器輸出間的電源切換。動力源EPS具有EPS系統(tǒng)控制器，其可對系統(tǒng)工作狀態(tài)進行實時監(jiān)控，EPS電源相互切換時間為100 ms，應急備用時間則由選擇容量及輸出電源共同決定。

1.3 直流屏應用

直流屏是直流電數(shù)控、保護、管理、測量系統(tǒng)，其在變電站應用廣泛，通常為保證電力操作人員的生命安全，系統(tǒng)操作電源均設為直流電源。直流屏作為直流電操作系統(tǒng)，適用于開關分合閘及二次回路中的儀器、儀表、繼電保護和故障照明等場合使用。

本文以浙江三辰直流屏為例，其主要由充電模塊、監(jiān)控系統(tǒng)、鉛酸免維護蓄電池和主接線組成。當兩路互投的三相交流電輸入后，首先經過EMI過濾輸入整流裝置，將交流整流為脈動的直流輸出，再通過無源功率因數(shù)校正（PFC）電路，將脈動的直流轉換為平直的直流電源，為負載提供直流電源。我們現(xiàn)場采用兩路直流輸出，一路為硅鏈降壓，輸出電壓為220 V，稱之為控制母線；另一路直接輸出電壓為246 V，稱之為合閘母線。

2 UPS、EPS、直流屏應用中常見問題與解決方法

2.1 UPS應用常見問題與解決方法

本文以艾默生iTrust系列UPS為研究對象，其常見的問題主要有UPS元件故障問題、交流故障問題、直流系統(tǒng)故障問題、旁路開關故障問題。

UPS內部元件包括整流器、逆變器、變壓器、切換開關等，其中任何一個元件發(fā)生故障都會導致UPS系統(tǒng)失效，因此，UPS內部元件故障問題可根據(jù)內部元件發(fā)生故障的類型進行具有針對性的處理。例如：如果檢測到逆變器出現(xiàn)故障，可繞過直流轉換供電，將切換開關轉到旁路電源供電；待對內部元件進行更換后，再恢復到自動切換開關。

當交流輸入過高、過低或者斷電時，UPS系統(tǒng)在無瞬間斷電的情況下，先切換至蓄電池單元逆變輸出，當蓄電池電源供電中斷時，應自動切換至事故電源即旁路供電。此時若供電中斷，則手動拉開旁路開關，用萬用表檢查上級電源是否正常，若有缺相也會切換至蓄電池供電。現(xiàn)場一般為輸入交流電故障或缺相，當發(fā)生內部元件故障時，一般采用旁路供電。

如果交流輸出旁路開關發(fā)生故障，則需要手動閉合另一旁路開關，并拉開所有空氣開關，更換故障旁路開關后再恢復主電源供電。

2.2 EPS應用常見問題與解決方法

本文以北京動力源EPS為研究對象，其常見的問題主要出現(xiàn)在整流部分，故障表現(xiàn)是在交流電停止供電后轉換為EPS供電，供電無反應。造成這一現(xiàn)象的原因是EPS蓄電池組沒有足夠的電能提供給負載設備，因此，首先要檢查EPS的整流器，看是否有直流電壓輸出，如果檢查整流器無電壓輸出，則說明整流管被擊穿或者發(fā)生了斷路；如果檢查整流器有電壓輸出，再檢查逆變器電壓是否正常，看有無交流220 V輸出，如果無輸出則表明逆變器故障，如果有輸出則再檢查互投裝置接觸點是否完好。

2.3 直流屏應用常見問題與解決方法

本文以浙江三辰直流屏為研究對象，其故障問題主要來源于主接線部分、充電模塊與監(jiān)控部分、蓄電池部分。

主接線故障排查需對直流屏各種元件的開關、中繼、接觸器進行檢測，發(fā)現(xiàn)故障元件對其進行更換。直流屏整屏使用壽命國標為8年。

充電模塊與監(jiān)控系統(tǒng)故障排查，首先要斷開電池組開關，分別檢查充電模塊及監(jiān)控模塊的工作狀況，如果出現(xiàn)異常則對其進行更換。直流屏充電模塊及監(jiān)控模塊的使用年限通常為8年左右。

蓄電池故障排查可分別對充電狀態(tài)下和非充電狀態(tài)下每節(jié)電池的標稱和浮充電壓進行測量，看是否是電池問題，若是電池問題則更換電池，通常直流屏電池的使用年限在8年左右；若發(fā)生控制回路等二次故障，在不影響運行的前提下，建議將站內的直流系統(tǒng)停電，按二次圖對元件進行分析、檢查，做到有的放矢；若整流模塊發(fā)生故障，現(xiàn)場一般采用三路整流模塊并列供電，可在線更換，將故障回路的整流模塊直接退出運行，由另兩套模塊供電，當更換完畢后，迅速恢復直流系統(tǒng)運行即可。

3 結語

變電站備用電源的應用非常普遍，因此，做好變電站配電保障系統(tǒng)的應用與維護工作對于變電站的正常運行具有非常重要的現(xiàn)實意義。UPS、EPS和直流屏在變電站中是非常常見也是應用率比較高的二次配電裝置，在對其進行應用與維護時，要認真閱讀系統(tǒng)的使用說明，清晰地認知其工作原理，定期檢查和做好系統(tǒng)各項元件的維護與更換工作，以確保突發(fā)緊急狀況時變電站二次配電系統(tǒng)能夠正常工作。

［1］劉志良.UPS應用問題探討［J］.電工技術，2002（5）.

［2］唐志偉，王忠明.高頻開關免維護電池直流屏運用探討［J］.江西能源，2005（3）.

［3］楊曉花，邢巖，李成章，等.UPS應用與選型若干問題的探討［J］.電氣應用，2009（12）.