UPS電源并列運(yùn)行分析及維護(hù)應(yīng)用

李義均，代鵬程，代性邦

（1.山東省膠東調(diào)水工程棘洪灘水庫(kù)管理處，山東 青島 266111；2.中車(chē)青島四方機(jī)車(chē)車(chē)輛股份有限公司，山東 青島 266000）

溫石湯泵站為山東省膠東地區(qū)引黃調(diào)水工程新建泵站的第五級(jí)泵站，為管道輸水段的第二級(jí)泵站，泵站位于山東省蓬萊市境內(nèi)，黃水河左岸，蓬萊市村里集鎮(zhèn)溫石湯村北側(cè)約500m處，處于輸水線路的任家溝隧洞下游約2km處。

溫石湯泵站于2005年11月底開(kāi)工建設(shè)，2013年11月已通過(guò)通水試運(yùn)行工作。溫石湯泵站由10臺(tái)機(jī)組組成，8用2備，總裝機(jī)容量7100kW，泵站設(shè)計(jì)流量12.60m3/s。泵站10臺(tái)機(jī)組及電氣控制設(shè)備均已經(jīng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能，相應(yīng)的自動(dòng)控制設(shè)備及保護(hù)設(shè)備均采用UPS并列供電方式，以保障調(diào)水的正常運(yùn)行。

1 UPS電源系統(tǒng)的組成及技術(shù)參數(shù)

由2臺(tái)UPSLP10-31T、2組并供用的蓄電池組、1臺(tái)ZTY-15KVA全自動(dòng)交流穩(wěn)壓電源和20組輸出單元空氣開(kāi)關(guān)組成，LP10輸入電壓為交流 230V-400V、32A，輸出為交流 230V、10KVA，浮充電電壓為274V，強(qiáng)充電為295V；電池為密閉免維護(hù)型，12V、12AH，單組20塊電池，共2組，電池使用時(shí)長(zhǎng)為3～6年。UPS電源系統(tǒng)各組成部分必須嚴(yán)格按行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行可靠接地等保護(hù)，并至少每年檢測(cè)一次接地系統(tǒng)的阻值變化。

2 UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行要求及工作原理

2.1 UPS電源系統(tǒng)運(yùn)行要求

正常運(yùn)行狀態(tài)必須是并列冗余運(yùn)行，并提供274V的浮充電電壓為蓄電池充電，提供一個(gè)穩(wěn)恒的交流230V的輸出正弦波為自動(dòng)化控制系統(tǒng)供電，停電狀態(tài)下UPS逆變出一個(gè)穩(wěn)恒的交流230V正弦波為設(shè)備供電10小時(shí)左右，事故狀態(tài)下至少要保持一臺(tái)UPS為設(shè)備供電，緊急事故需停電并立即上報(bào)總局處理。

2.2 UPS電源系統(tǒng)的工作原理

UPS將電能存儲(chǔ)在機(jī)組內(nèi)的電池中，以保證市電中斷時(shí)仍可向負(fù)載連續(xù)供電。電能以直流形式存儲(chǔ)在電池內(nèi)，而UPS的輸入輸出電源為交流電，因此，UPS內(nèi)部包含有一個(gè)輸入轉(zhuǎn)換器和一個(gè)輸出轉(zhuǎn)換器。

3 UPS電源系統(tǒng)的運(yùn)行操作

3.1 安裝

UPS電源的安裝要嚴(yán)格按輸入輸出接線，并可靠接地；電池組連接要緊固，保持與充電的UPS充分接入。

3.2 要了解UPS各單元設(shè)備前后面板各按鍵、開(kāi)關(guān)、保險(xiǎn)、接口和指示燈、液晶顯示屏的用途，熟練使用。

3.3 開(kāi)機(jī)步驟

UPS在市電斷電或市電開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，可通過(guò)電池供電運(yùn)行。將市電開(kāi)關(guān)和旁路開(kāi)關(guān)置于開(kāi)的位置。UPS的參數(shù)可在UPS關(guān)機(jī)后進(jìn)行設(shè)置。將UPS開(kāi)關(guān)置于開(kāi)的位置，UPS啟動(dòng)后，進(jìn)行自檢，UPS輸出端建立起輸出電壓，UPS投入正常使用。經(jīng)常通過(guò)UPS對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電幾小時(shí)，這樣可保證UPS具有充足的后備時(shí)間，一旦市電斷電，仍可持續(xù)向負(fù)載供電。將負(fù)載接入LP UPS，使負(fù)載投入運(yùn)行。

3.4 UPS電源系統(tǒng)的使用

UPS投入使用后，開(kāi)關(guān)無(wú)需操作。手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)關(guān)閉后，將使輸出供電出現(xiàn)至少5秒的斷電現(xiàn)象?？赏ㄟ^(guò)按鍵操作液晶顯示屏對(duì)UPS進(jìn)行操作，包括標(biāo)準(zhǔn)屏幕、信息菜單、狀態(tài)和報(bào)警菜單、維修菜單和內(nèi)置菜單，各菜單的使用按說(shuō)明書(shū)操作。

3.5 測(cè)試屏幕

可通過(guò)服務(wù)菜單或監(jiān)控軟件進(jìn)行測(cè)試，包括電池檢測(cè)、快速電池檢測(cè)、深度電池放電檢測(cè)等，要嚴(yán)格按說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。

3.6 其它功能

UPS停機(jī)包括遠(yuǎn)程停機(jī)、無(wú)負(fù)載停機(jī)和緊急停機(jī)，分別操作相應(yīng)的開(kāi)關(guān)和指令。停機(jī)操作嚴(yán)格按照操作規(guī)程，要求進(jìn)行無(wú)蓄電池啟動(dòng)、UPS休眠狀態(tài)重新啟動(dòng)、旁路狀態(tài)過(guò)載保護(hù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式、自動(dòng)啟動(dòng)、高級(jí)電池管理等，需要按菜單要求操作。

4 UPS電源系統(tǒng)的維護(hù)和故障處理

4.1 UPS電源的維護(hù)

當(dāng)正確使用時(shí)，除了檢查進(jìn)出通風(fēng)口有無(wú)堵塞外，UPS不需要過(guò)多維護(hù)；通風(fēng)風(fēng)扇可連續(xù)運(yùn)行2～4萬(wàn)小時(shí)；電池的設(shè)計(jì)壽命為3～6年，其壽命長(zhǎng)短與工作環(huán)境溫度和電池放電次數(shù)密切相關(guān)；UPS定期對(duì)電池進(jìn)行自動(dòng)測(cè)試；定期對(duì)電池進(jìn)行深度放電電池測(cè)試，對(duì)電池由于老化現(xiàn)象造成的容量下降進(jìn)行校核；UPS和已充滿(mǎn)電的電池應(yīng)放在干燥的環(huán)境，溫度在-20度到+45度之間，必須在3個(gè)月左右對(duì)電池充電，并做好記錄。

4.2 UPS電源的故障排除

當(dāng)UPS出現(xiàn)異常時(shí)，應(yīng)首先檢查外部情況，以確定故障是由于UPS本身所致還是由于環(huán)境因素所致；然后檢查開(kāi)關(guān)位置；前面板顯示屏將顯示故障報(bào)警和故障排除提示，應(yīng)根據(jù)提示情況，有針對(duì)性地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢修。做好檢修情況記錄，并做好備份文件。

4.3 UPS監(jiān)控屏可能顯示的報(bào)警信息

一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部供電電壓值超出允許范圍，需上報(bào)并與經(jīng)銷(xiāo)商聯(lián)系；檢測(cè)到UPS輸出端子上出現(xiàn)外部輸入AC電壓（非UPS正常輸出電壓），需上報(bào)并與經(jīng)銷(xiāo)商聯(lián)系；內(nèi)部電池保險(xiǎn)損壞，需上報(bào)并與經(jīng)銷(xiāo)商聯(lián)系；擴(kuò)展電池單元空氣開(kāi)關(guān)處于“OFF”位置，應(yīng)將其置于“ON”位置；電池充電器故障，需上報(bào)并與經(jīng)銷(xiāo)商聯(lián)系；輸入電路輸入電壓過(guò)高；內(nèi)部部件溫度過(guò)高，將自動(dòng)切換至旁路狀態(tài)直到溫度恢復(fù)正常；電池電壓過(guò)低不能使UPS啟動(dòng)，要等待幾個(gè)小時(shí)才能啟動(dòng)；輸入電壓過(guò)低，電池故障或放電完畢，將UPS啟動(dòng)運(yùn)行，充電幾個(gè)小時(shí)；輸出電壓異常，檢測(cè)出硬件“Q4”故障。上述故障均需認(rèn)真分析后，才能進(jìn)行維護(hù)。

5 UPS電源系統(tǒng)巡視檢查要點(diǎn)

1）UPS電源系統(tǒng)檢查要點(diǎn)是有無(wú)告警，是否運(yùn)行在正常工作狀態(tài)下，輸入輸出電壓，浮充電壓值，電池溫度，穩(wěn)壓電源輸出電壓，各輸出空開(kāi)狀態(tài)，記錄情況等。

2）UPS電源系統(tǒng)檢測(cè)、試驗(yàn)主要通過(guò)面板觀察工作狀況，安排交流輸入停電并進(jìn)行電池放電試驗(yàn)，檢測(cè)UPS逆變工作電壓電流，單節(jié)電池放電電壓，放電末期電壓達(dá)到246V應(yīng)切換至正常交流輸入并進(jìn)行充電試驗(yàn)，充電時(shí)要對(duì)UPS電壓電流、單節(jié)電池充電電壓檢測(cè)，以觀察UPS的并列運(yùn)行和電池有無(wú)落后情況，充電為自動(dòng)浮充電，充電末期需達(dá)到浮充電壓值274V。UPS電源系統(tǒng)檢測(cè)試驗(yàn)均需做好記錄并填寫(xiě)好附表的充放電記錄表。

6 結(jié)語(yǔ)

溫石湯泵站UPS并列電源的建設(shè)，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)幾年的運(yùn)行，自動(dòng)控制設(shè)備用電及保護(hù)設(shè)備用電均運(yùn)行良好，用電設(shè)備的重啟減到很低頻數(shù)，有效地保護(hù)了設(shè)備，保證通水運(yùn)行的正常進(jìn)行。UPS并列運(yùn)行的成功建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)可以應(yīng)用于環(huán)境相對(duì)復(fù)雜的水利工程中，以提高用電設(shè)備的可持續(xù)運(yùn)行，減少人為切換維護(hù)，同時(shí)提高了泵站運(yùn)行效率。