（雅砻江流域水电开发有限公司 四川省成都市 610051）
摘要：UPS（Uninterruptible Power System），又称不间断电源系统，是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，当外接电源失电后，UPS会立刻将存储的能量逆变成220V交流供负荷使用。目前UPS在各行各业应用广泛，如给电力系统、计算机系统及其它电力电子设备提供不间断的电力供应。
关键词：UPS；失电；反相；改造
1UPS失电过程及原因分析
1.1情况介绍
该电站UPS正常运行方式为两台主机并联运行，380VAC、220VDC、220VAC旁路输入，220VAC输出，见图1；故障前仅1号UPS带载单机运行，380VAC、220VDC输入，220VAC输出，2号UPS关机状态。1）、在孤岛试验过程中，UPS系统自动关断输出；拉开2路380VAC电源，合上2路220VDC、220VAC电源，由220VDC带2台UPS主机实现双机并联，但2小时后UPS系统仍自动关断输出，导致UPS系统失电；2）、拉开380VAC和220VDC输入后，UPS系统自动关机，220VAC不能起到应有的旁路供电作用。
1.2失电原因分析
孤岛试验前，UPS交流输入电压（A-地18VAC/B-地395VAC /C-地405VAC）、旁路（L-地30VAC/N-地221VAC）、输出（L-地30VAC/N-地221VAC）这种异常的电压已经存在，而此时UPS两台主机并联运行，要求2台UPS输出端的L/L相的电压必须小于5VAC（2台UPS输出同步电压），但因两旁路火零线反接，造成UPS输出零地电压不对，有可能影响到2台UPS输出L/L相的电压大于5V，且电压会对UPS内部元器件有巨大的影响，当孤岛试验时交流侧又出现一个周期为0.3HZ的频率变化，而这个频率变化始终共振在UPS交流输入端，这个频率变化实际就是UPS干扰源，UPS整流输入和旁路输入为共零接法，因为共零接法，UPS交流输入滤波电路部分因为火零接反无法将孤岛试验产生的干扰源（谐波等）释放出去，加上之前的异常电压存在，几点现象叠加在一起从而使UPS逆变回路保护，机器此时应切换到旁路状态保护，检查发现UPS电源旁路隔离变压器输出端火零线接反后造成UPS两台主机旁路火线端子接入到旁路隔离变压器输出零线，UPS本体旁路零线端子接入到隔离变压器火线，
而旁路可控硅因火零线接反会产生180°反相，可控硅旁路控制板逻辑检测错误无法检测到旁路零线，因为旁路正弦波电压过零点不清晰，UPS难以判断旁路电压过零点。会导致不同步，无法切换到旁路，机器无法检测到旁路零线，从而出现两台UPS主机切换后输出端失电，见图2。
实际，UPS在220VDC工作模式下，旁路工作模式的相关电源是断开的，在这种情况下，仍然发生系统自动关段输出的故障现象，可见UPS在直流工作模式下UPS故障与旁路输入交流电源火零线接反无必然的关系。UPS再次掉电是因为交流进线空开断开，但UPS旁路空开是闭合的，也就是说UPS旁路部分和输出部分零地依然有230VAC电压，旁路依然存在反相状态，可控硅旁路控制板逻辑检测错误，UPS逆变器的频率和相位始终跟踪旁路的频率和相位，逆变器输出的电压频率相位与旁路的电压频率相位不一致。
1.3存在其他问题
1）、根据UPS原理图，正常情况UPS只能有1台主机运行，因为2台主机的380V进线开关通过双电源切换装置进行切换，只能有1个开关在合闸状态，即只能有1路带电。且所有负荷都在一段母线上，若母线检修或故障所有负荷都要停运，设计不合理。
2）、厂家提出2台UPS主机的直流输入不允许并联，应分别独立输入，否则存在当1台UPS故障时影响另1台存在的问题；
3）、隔离变的散热风扇安装在隔离变内部，其电源无开关。当风扇故障需要更换时，必须停用隔离变和对应的UPS主机，降低了UPS供电可靠性。
4）、旁路火零线接反对旁路静态开关EN2的影响：零地电压抬高会对UPS内部回路部分的电子元器件有巨大的影响（如二极管、晶闸管等），此时出现不可控现象，UPS内部元器件无法承受这种电压的存在，需检测并机回路和抗干扰回路是否受影响。静态开关的主要作用是一旦UPS发生故障、负载过载或直流放电结束时，使负载能无中断的自动转到静态旁路，由旁路电源（市电）供电；提高系统的可靠性，同时也能提高UPS的过载能力。
5）、为保证逆变异常时无扰动切换到旁路状态，UPS逆变器的频率和相位必须始终跟踪旁路的频率和相位，也就是逆变器输出的电压频率相位与旁路的电压频率相位一致，静态开关虽然没有参与工作，但检测回路始终在检测交流旁路的频率和相位，一旦交流电网发生故障，等静态开关的电流过零时，打开静态开关给负载供电（UPS逆变状态切换旁路状态时负载不会断电）。
2改造后UPS构成与工作模式
鉴于UPS存在些许问题已严重影响所带负载正常运行，对UPS的改造就显得尤为重要。改造后UPS采用许继电源公司PBD 3130型号的电源装置，容量为30kVA包括两台UPS主机及两个馈电柜，在每台主机柜内有380VAC输入开关N1、220VDC输入开关N2、220VAC旁路输入开关N3、220VAC维修旁路开关N5及输出开关N4，在馈电柜1内有馈电输出总开关QA1、馈电联络开关QL及各个馈电负载开关，馈电柜2内有馈电输出总开关QA2及负载开关。UPS由输入开关、输入滤波板及保护电路、整流器、逆变器、静态开关、旁路开关、隔离变压器、输出滤波板等组成，见图3。
供电模式分交流380V、直流220V、旁路220V交流和维护旁路四种，具体工作原理如下：
（1）交流380V：在交流380V供电下，整流器将交流380V转换为直流后，供电给逆变器，逆变后经变压器、滤波器输出交流220V。在将交流电整流为直流电时，整流器能将市电中所产生的异常杂波、噪声及频率不稳定等问题消除，使逆变器提供更稳定电源给负载；
（2）直流220V：当交流380V电源发生异常时，直流220V提供电能给逆变器，逆变后经变压器、滤波器输出交流220V，使交流输出不会有中断现象，达到不间断向负荷供电；
（3）旁路交流220V：当交流380V电源、直流220V电源失电或逆变器发生异常状况（如温度过高、短路现象、输出电压异常或负载超载等情形），逆变器会自动切断以防止损坏。若此时旁路交流220V仍然正常时，静态开关会将电源供应转为由旁路电源输出给负载使用；
（4）维护旁路：当UPS 要进行维修且负载供电又不能中断时，可以先切断交流380V电源开关然后合上维修旁路开关，再拉开直流220V电源开关和旁路220V交流电源开关。在手动维护旁路转换的过程中，交流电源经由维护旁路开关继续供应电源给负载，此时UPS 内部将不存有电力，维护人员可以安全的进行维护。
3结语
改造完成后UPS运行正常，可靠性大大提高。UPS的可靠供电性决定了所带负荷比较重要，日常工作中应重点检查维护，发现缺陷隐患应及时处置，以便其可靠稳定运行。
参考文献：
[1]裴国兵.UPS电源零故障管理的探究[J].酒钢科技.2012（01）
[2]余志远.UPS高可用性供电方案[J].信息技术.2005（11）
[3]杨连坤，娄巍，陈健.浅谈UPS的工作原理与维护[J].内蒙古广播与电视技术.2007（01）
[4]李燕.不间断电源的具体应用及维护措施研究[J].科技风.2015（11）
[5]丁亚.UPS电源系统的使用与维护[J].电源技术应用.2011（11）
作者简介：
宋金辉（1986.8-），男，四川成都人，助理工程师，本科学位，单位：雅砻江流域水电开发有限公司，研究方向：水电站运行管理和技术研究工作
论文作者:宋金辉,聂学平
论文发表刊物:《电力设备》2015年4期供稿
论文发表时间:2015/12/3
标签：旁路论文; 电压论文; 电源论文; 逆变器论文; 负载论文; 相位论文; 频率论文; 《电力设备》2015年4期供稿论文;