保证任何情况下的e68a84e8a2ad正常供电是冶金行业的重要基础。为此,除工业电网正常供电外还需配备UPS供电系统。UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备因其主要机智能化程喥高，储能器材采用免维护蓄电池使得在运行中往往忽略了对该系统的维护与检修。其实维护的好坏对电源的寿命和故障率有很大影響，下面根据我们使用中的具体情况和维护经验介绍UPS电源的使用注意事项和日常维护要求

虽说各企业配置的UPS供电系统设备型号及系统容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同在UPS电源类型选择上各站都选择了在线式，这时因为在线式UPS电源系统具有对各类供电的零时间切换自身供电时间的长短可选，并具有稳压、稳频、净化的特点

当UPS电源系统本身出现故障时有自动旁路功能，当需要检修时可采用手動旁路使检修、供电互不影响。在功率选择上莱钢中小型棒材生产线选用了中功率系统。

UPS电源系统由4部分组成：整流、储能、变换和開关控制其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器本身具有可根据外电的变化控制输出幅度嘚功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求）输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就象接了一只大容器电容器其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲幹扰起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽频率的稳定则由变换器来完成，频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度为方便UPS电源系统的日常操作与维护，设计了系统工作开关主机自检故障后的自动旁路开关，检修旁路开关等开关控制

如图1所示，在电网电压工莋正常时给负载供电如所示，而且同时给储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作由储能电池工给负载所需电源，维持正常的苼产（如粗黑→所示）；当由于生产需要负载严重过载时，由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）

UPS电源系统主要分两大部汾，主机和储能电池额定输出功率的大小取决于主机部分，并与负载属那种性质有关因为UPS电源对不同性能的负载驱动能力不同，通常負载功率应满足UPS电源70％的额定功率储能电池容量的选取当负载功率确定后主要取决其后备时间的长短，这个时间因各企业情况不同而不哃主要由备用电源的接入时间来定，通常在几分钟或几个小时不等莱钢中小型棒材生产线因生产需要不允许断电，因此UPS电源系统在檢测到电网电压中断后，可自行启动供电且随着储能电池慢慢放电，储能电池的容量随着时间会逐渐降低考虑到寿命终止时储能电池嫆量下降到50％并留有一定的余量，我厂UPS电源系统的工作时间当储能电池满容量时为2小时半容量为1小时。

2.1.1 AC-DC变换：将电网来的交流电经自耦變压器降压、全波整流、滤波变为直流电压供给逆变电路。AC-DC输入有软启动电路可避免开机时对电网的冲击。

2.2 .2 DC-AC逆变电路：采用大功率IGBT模塊全桥逆变电路具有很大的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术及快速短路保护技术，使逆变器无论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路均可安全可靠地工作。

2.3.3 控制驱动：控制驱动是完成整机功能控制的核惢它除了提供检测、保护、同步以及各种开关和显示驱动信号外，还完成SPWM正弦脉宽调制的控制由于采用静态和动态双重电压反馈。极夶地改善了逆变器的动态特性和稳定性不间断电源工作原理框图如图2所示。

当市电正常380Vac时直流主回路有直流电压，供给DC-AC交流逆变器輸出稳定的220Vac交流电压，同时市电对电流充电当任何时候市电欠压或突然掉电，则由电池组通过隔离二极管开关向直流回路馈送电能从電网供电到电池供电没有切换时间。当电池能量即将耗尽时不间断电源发出声光报警，并在电池放电下限点停止逆变器工作长鸣告警。不间断电源还有过载保护功能当发生超载（150%负载）时，跳到旁路状态并在负载正常时自动返回。当发生严重超载（超过200%额定负载）時不间断电源立即停止逆变器输出并跳到旁路状态，此时前面空气开关也可能跳闸消除故障后，只要合上开关重新开机即开始恢复笁作。为使不间断电源充分工作避免在过载或欠载下运行，电源在开机前首先计算负载容量。FR-UK型不间断电源（标称额定功率）80%的阻性負载设计负载能力一般带计算机负载时可承受的按下式估算：

其中P为不间断电源输出容量（VA），P为第i个负载伏安数

因此在这条棒材生產线上，采用10KVA的不间断电源比较合适

三、UPS电源系统的使用与维护

1 、UPS电源系统开、关机

(1)按以下顺序合闸：储能电池开关→自动旁路开关→輸出开关依次置于“ON"。

(2)按UPS启动面板“开”键UPS电源系统将徐徐启动，“逆变”指示灯亮延时1分钟后，“旁路”灯熄灭UPS转为逆变供电，唍成开机

经空载运行约10分钟后，按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载

只需按UPS面板“开”键，约20分钟后即可开启电脑或其它仪器使用。通常等UPS启动进入稳定工作后方可打开负载设备电源开关（注：手动维护开关在UPS正常运行时，呈“OFF"状态）

先将电脑或其它仪器關闭，让UPS空载运行10分钟待机内热量排出后，再按面板“关”键

2、UPS电源系统使用注意事项

UPS电源系统因其智能化程度高，储能电池采用了免维护蓄电池这虽给使用带来了许多便利，但在使用过程中还应在多方面引起注意才能保证使用安全。

(1)UPS电源主机对环境温度要求不高+5℃～40℃都能正常工作，但要求室内清洁少尘，否则灰尘加上潮湿会引起主机工作紊乱储能蓄电池则对温度要求较高，标准使用温度為25℃平时不能超过+15℃～+30℃。温度太低会使储电池容量下降，温度每下降1℃其容量下降1％。其放电容量会随温度升高而增加但寿命降低。如果在高温下长期使用温度每高10℃，电池寿命约降低一半

(2)主机中设置的参数在使用中不能随意改变。特别是对电池组的参数會直接影响其使用寿命，但随着环境温度的改变对浮充电压要做相应调整。通常以25℃为标准环境温度每升高或降低1℃时，浮充电压应增加18mV（相对于12V蓄电池）

(3)在无外电靠UPS电源系统自行供电时，应避免带负载启动UPS电源应先关断各负载，等UPS电源系统起动后再开启负载因負载瞬间供电时会有冲击电池，多负载的冲击电流和加上所需的供电电流会造成UPS电源瞬间过载严重时将损坏变换器。

(4)UPS电源系统按使用要求功率余量不大在使用中要避免随意增加大功率的额外设备，也不允许在满负载状态下长期运行但工作性质决定了UPS电源系统几乎是在鈈间断状态下运行的，增加大功率负载即使是在基本满载状态下工作，都会造成主机出故障严重时将损坏变换器。

(5)自备发电机的输出電压波形、频率、幅度应满UPS电源对输入电压的要求，另久发电机的功率要远大于UPS电源的额定功率否则任一条件不满，将会造成UPS电源工莋异常或损坏

(6)由于组合电池组电压很高，存在电击危险因此装卸导电联接条、输出线时应用安全保障，工具应采用绝缘措施特别是輸出接点应有防触摸措施。

(7)不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电鋶可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成

电池亏电这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大

(8)在任何情况下，都應防止电池短路或深度放电因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短在容量试验中或是放电检修中，通常 放电达到容量的30％～50％就可以了

(9)对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流但在实际操作中应尽量避免，否则会造成電池极板膨胀变形使得极板活性物质脱落，电池内阻增大温升越高，严重时将造成容量下降寿命提前终止。

(1)UPS电源在正常使用情况下主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇涳气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况

(2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往嘚测比、配比、定时添加蒸馏水的工作但外因工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变这部分的維护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分

a.储能电池的工作全部是在浮充状态，在这种情况下至少应烸年进行一次放电放电前应先对电池组进行均衡充电，以达全组电池的均衡要清楚放电前电池组已存在的落后电池。放电过程中如有┅只达到放电终止电压时应停止放电，继续放电先消除落后电池后再放

b.核对性放电，不是首先追求放出容量的百分之多少而是要关紸发现和处理落后电池，经对落后电池处理后再作核对性放电实验这样可防止事故，以免放电中落后电池恶化为反极电池

c.平时每组电池至少应有8只电池作标示电池，作为了解全电池组工作情况的参考对标示电池应定期测量并做好记录。

d.日常维护中需经常检查的项目有：清洁并检测电池两端电压、温度；连接处有无松动腐蚀现象、检测连接条压降；电池外观是否完好，有无壳变形和渗漏；极柱、安全閥周围是否有酸雾逸出；主机设备是否正常

e.免维护电池要维护，不是什么无稽之谈应从广义的维护立场出发，做到运行、日常管理的周到、细致和规范性保证设备（包括主机设备）保持良好的运行状况，从而延长使用年限；保证直流母线经常保持合格的电压和电池的放电容量；保证电池运行和人员的安全可靠这就是电池维护的目的，也是电池运行规程中包括的内容和进行规则

(3)当UPS电池系统出现故障時，应先查明原因分清是负载还是UPS电源系统；是主机还是电池组。虽说UPS主机有故障自检功能但它对面而不对点，对更换配件很方便泹要维修故障点，仍需做大量的分析、检测工作另外如自检部分发生故障，显示的故障内容则可能有误

(4)对主机出现击穿，断保险或烧毀器件的故障一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接连发生相同的故障

(5)当电池组中发现电压反极、压降大、压差大和酸雾泄漏现象的电池时，应及时采用相应的方法恢复和修复对不能恢复和修复的要更换，但不能把不同容量、不同性能、不同厂家的电池联在一起否则可能会对整组电池带来不利影响。对寿命已过期的电池组要及时更换以免影响到主机。

再好的设备也有寿命也会出現各类故障，但维护工作做的好可以延长寿命减少故障的发生，这和人的寿命长短、生老病死是一样的道理不要因为高智能、免维护洏忽略了本应进行的维护工作，预防在任何时候都是安全运行的重要保障

UPS电源修补及缺陷处理实例
缺陷景潒1:逆变输出正常,市电输入时UPS无输出
缺陷剖析:逆变输出正常,运用市电时无输出,缺陷首要存在于市电电压查看电路和市电/逆变继电器改换电蕗。因为这个继电器改换电路简略,故首要查看此有些电路人为使该继电器动作,发现市电改换正常,阐明缺陷在市电电压查看电路。此有些囿关电路如图1所示
从此图能够看出,当市电输入电压为220V时,经变压整流得到一个约为+30V的市电输入查看信号电压,该电压凹凸与市电输入电压成囸比。此电压经R60、R59、C25滤波后,得到一个+2.4V的直流电平信号,该信号别离送到U5的7脚和U6的4脚由-5V经R54、RP5分压得到的1.6V接至U5的6脚。此刻U5的1脚、U6的2脚都输出+12V的高电位,使后续电路中的继电器不作业,市电的输入与输出坚持连通状况当市电电压低至170V以下时,U5的第7脚电位降至1.5V以下,低于第6脚的电位,第1脚输絀低电位,使后续电路中继电器动作,堵截市电通路,UPS转为逆变输出;当电压高于260V时,U6的第2脚输出低电位,后续电路中的继电器动作,堵截市电通路,UPS转为逆变输出。
现测U5(LM339)的1脚电位为6V,正常为0V,测2脚为0V,6脚和5脚电位正常,7脚电位为4V,正常时为2.4V,而测市电输入正常,30V查看电平信号正常,阐明缺陷是因为市电查看電路损坏致使依据上述市电查看电路的作业原理可知,致使U57
脚电位添加的要素有两种:
①30V查看电平添加;
首要测R59上端电位2.7V正常,阐明缺陷是因为U5戓外围元件损坏致使。断电查U5外围元件均正常,从头加电测U5的1脚和U6的2脚电压发现1脚为0V,2脚为6V,据此根柢可判定U5损坏,替换U5缺陷打扫
缺陷景象2:逆变無输出,市电输入不稳压,指示灯不亮,无告警声。
缺陷剖析:依据缺陷景象,应首要查看辅佐电源本机辅佐电源电压为+24V、+12V、+5V。辅佐电源电路如图2所示
从此图能够看出,+24V是继电器线圈作业电源,+12V是整机操控辅佐电源,+5V是整机的操控电源。当短少+12V或+24V时,悉数继电器都不会吸合本例在市电输叺状况下,测蓄电池两头电压为+26V,阐明LM317正常,再测LM7812输入端电压为+24V,但输出端电压为0,阐明LM7812损坏,替换LM7812整机康复正常。
据有关材料介绍,当整机短少+12V电压时,缺陷景象为UPS没有任何反响,处于“死机”状况但在批改此缺陷后,又换上坏的LM7812开机,景象为:市电供电时,有不稳压的沟通输出(输出电压比输入电壓高);逆变无输出,此刻指示灯不亮,没有告警声。能够以为,整机已然没有+12V电压,那么+5V电压也就没有短少+12V和+5V两组电压后,逆变电路也就无电压输出,指示灯也不亮,没有告警声。但因为继电器的常闭接点把市电输入与输出构成回路,故输出的是未经稳压的沟通电压
缺陷景象3:市电正常时有輸出,若俄然停电,UPS刚进入逆变状况,蜂鸣器长鸣,随即UPS输出截止。
缺陷剖析:因在市电正常时UPS作业正常,而在市电俄然停电时UPS能进入逆变状况,仅仅坚歭逆变时刻短,阐明UPS的整流、逆变和切换有些无缺陷,此种缺陷景象通常是因为蓄电池容量短少所构成的测蓄电池电压为20V,低于放电终了极限徝。空载状况下,接入市电,翻开开关,绿色指示灯亮断开蓄电池与主机的连线,测连线两头电压为0V,阐明充电电路没作业。因充电电路不作业,使蓄电池长时刻得不到充电,而处于“亏电”状况,致使逆变时刻短此UPS的充电电路是经过U8(LM317)输出一个可调整的电压经VD18为蓄电池浮充电的。首要测B1輸出端电压为33V正常,测R103对地电压为0V,查U8外围元件正常,阐明U8(LM317)损坏替换U8,充电电压为27V,UPS康复正常。
缺陷景象4:不管接通市电与否,翻开UPS时,既无市电输出又無逆变器输出,红灯常亮,蜂鸣器常鸣
缺陷剖析:从缺陷景象看,不是输出过电流而使过电流维护组件动作,便是蓄电池端电压过低。测蓄电池电壓、电阻分压器中点电压、电压比照器电压、脉宽调制组件的电压,比照正常值后能够证实不是输出过电流,而是蓄电池电压过低从丈量效果剖析,因为蓄电池电压下降,比照器输出为0V,然后构成逆变器作业指示灯接连闪耀,蜂鸣器常鸣。别的,零电平使逆变器接连作业,查看蓄电池电压僅为5V分配(空载),开端区别是蓄电池充不上电或蓄电池充电电路缺陷,所以把UPS接入220V市电电网后,拆掉蓄电池的联接线,从蓄电池的联接电缆上测得27V电壓,是正常的区别蓄电池充不上电的要素是蓄电池被过度放电或蓄电池被长时刻置于开路状况,而致使蓄电池内部有很多的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极外表,构成所谓蓄电池阴极板的“硫酸盐化”。在悉数损坏的蓄电池中,有60%～70%为极板硫化所构成的,蓄电池的极板硫化会生成白色嘚安靖的结晶硫化物,此物质导电性极差,难以溶解转化,因而易阻塞蓄电池极板间活性物质沟通的通道,阻遏电解液的对流,增大极板的内阻,使蓄電池内正常的电化学反响不能进行,致使蓄电池容量下降,活性物质掉落在阴极板上构成的硫酸盐越多,蓄电池的内阻越大,蓄电池的可充放电功用越差。因而,只需避免和消除极板的硫化就可增强并延伸蓄电池的运用寿数
UPS的蓄电池充电电路输出的27V充电电压对单只蓄电池进行过充電,15min后,蓄电池电压升至10.5V,此激活蓄电池办法有必要选用限流充电,有必要严峻遵从商品阐明书恳求,不然会大大下降其运用寿数。通常空载14～15V,即视為已满意了
缺陷景象:UPS在试机时,开机后就跳到旁路状况并宣告报警,不能带负载。
缺陷剖析:UPS供电体系与配电体系联接如图3所示装有外置修補旁路开关S3,其闭合时由修补旁路向负载供电。UPS输入开关S1和输出开关S2处于断开方位
为了进一步确诊UPS缺陷,联络缺陷景象进行试开机。断开旁蕗开关S3,合上市电输入开关S1,按面板“C”键、“#”键改为充电,合上直流稳妥(F20、F21),结束操作后,UPS均正常;合上输出开关S2,带上负载,一同查询LCD面板的电流、電压及负载闪现,发现闪现负载活络从0%上升到53%,而输出的A相电流上升为14A,B相和C相电流均为0A;一同UPS宣告报警声并转到机内旁路作业状况;缺陷闪现为:
因為UPS已呈现缺陷并转为旁路作业状况,这时将输入开关S1断开,而UPS立刻又转为蓄电池供电办法作业状况,输出电压三相均正常;此刻再合上输入开关S1后,UPS內部立刻宣告很大的“吱啦吱啦”声(好像是从机内底部宣告);活络关掉UPS悉数试机进程呈现三个景象:
①市电作业时呈现过载而转为旁路作业狀况;
②断开市电开关S1时,UPS转为蓄电池供电状况,作业正常;
③此刻合S1时UPS宣告反常的动态。
首要以为UPS输出线路有疑问,不然就不会呈现闪现输出A相的電流,二是以为UPS的Delta逆变器有疑问,主逆变器无疑问(蓄电池逆变作业办法正常)
翻开前面板后,预备查看机内逆变器模块,而手无意中触摸到逆变器模块时,被电了一下,而且感触很严峻;然后用丈量后发现逆变器模块部件对UPS外壳有176V的电压,而外壳对别的本地无电压;能够判定UPS内部有漏电景象,而苴此电压不是虚电压。而此刻输入开关S1和输出开关S2都处于断开状况;开端区别为S1、S2空气开关有漏电景象用万用表别离丈量S1和S2的上下端口,(电笁之家http://)揭露发现空气开关S2的榜首联的上下端口对地及零线排都有电压,为176V,而别的端口无电压,能够判定S2空气开关有疑问。
一同联想到UPS的输出A相呈现电流,而S2开关的榜首联却恰恰接的是A相,能够判定疑问就呈如今S2上
撤消S2开关,将别的的线缆头包扎好;再次进行开机,揭露悉数顺畅,UPS作业正常。仔细查询此空气开关,这是一个四联的空气开关,在开关上标有联接线的记号,榜首联应接零线(N)、第二、第三、第四联应接相线(L);可是在用户的配电盘上发现悉数的四联空气开关的接法都是差错的:榜首、第二、第三联接相线(L),第四联接零线(N);改正悉数接线差错的空气开关,从头开机而且加上负载,UPS作业正常关于四联空气开关,应精确联接零线和前方。UPS的输入空气开关及输出空气开关最佳都用三联的
缺陷剖析:查看其驱动电蕗板上无68V作业电压(见图4),外加沟通电时,维护继电器S1和S2动作,驱动板无电。当用直流电源替代外加充电板接于驱动板时(处于直流作业状况时),UPS能作業,这阐明驱动板上的主电源(驱动板上主电源用于给驱动板上别的有些供电,外接充电板与驱动板上主电源并联,以便向外接蓄电池供给大的充電电流)没作业用万用表查看大功率器材,发现电源开关管K793损坏,替换后缺陷没有打扫,按什物查看发现这有些电路是独立的。驱动电路的作业原理是:UR2为整流桥,C15为滤波电容,电源经过主张电阻R54加于UC3845的7脚,当UC3845主张后,正常作业电源由反响绕组及VD29、C43、C45构成UC3845为专用PWM脉冲发作集成电路,它的6脚输絀PWM信号,加于K793的栅极,R58、
为过流查看电阻,当K793作业电流过大时,因为R58上电压高于规矩值,UC3845封闭其6脚的驱动信号,K793停振。由图4能够看出,K793击穿,R58必损坏,查看R59,R59也巳损坏,替换R58、R59后缺陷照旧不能打扫堵截驱动板主电源沟通输入有些与别的沟通输入有些的联络,独自给整流桥UR2加电查看驱动板主电源有些,丈量C15两头有310V电压,而K793没有作业,查其栅极信号通路,发现R56、R57均损坏,替换R56、R57后仍是不能作业,向前查看PWM驱动集成电路UC3845的7脚与8脚之间短路,换上新UC3845后,UPS康复囸常。缺陷景象2:UPS主开关置OFF方位时,接入市电,逆变指示灯亮,蜂鸣器不能鸣叫,一同机内还伴有“哒哒”的动态,将UPS主开关置于ON方位时,悉数作业正常,泹关主开关时不行以堵截电源缺陷剖析:翻开机壳,能够看到UPS主开关首要操控直流和沟通的输入。依据缺陷景象剖析,区别是操控沟通有些的開关失灵,一贯成常闭(短路)状况断开市电,关掉主机开关,将机内蓄电池组在左端接线上的熔断器和联接线别离取下、焊开,然后再焊下主开关嘚四根接线(留神记住接线方位)。拆开主开关,发现其间一个开关触点焊接在了一同,或许是因为刹那间负载太大的要素而构成点焊别离主开關点焊了的触点,并铲除触点上的黑碳,从头接好后,缺陷消除。如拆下开关已不能运用,能够收买一同类型开关替换