MGE Ralaxy5000UPS电源的运行原理及维护

陈少祥

（中石化管道储运公司鲁宁输油处 盱眙维修队，江苏 盱眙 211700）

0 引言

根据中石化生产装置过程仪表电源供电系统技术管理规定：仪表电源供应应确保生产装置供电系统发生断电等事故时，其控制仪表能正常显示和可靠地操作。公司各站库均配备有一定量的UPS电源，对保障自控系统安全运行具有重要作用。MGE Ralaxy 5000 UPS电源是中石化管道储运公司日仪线SCADA系统配备的电源，熟悉和了解它的特点和原理，对于我们正确的操作和维护电源系统正常运行具有一定的指导意义。

1 电源的特点

在线双转换结构，配有内置式静态开关及维护旁路；带有功率因数校正功能的IGBT充电器可实现较低的输入电流总谐波失真度；软启动步入式充电器可与发电机组完美兼容；长达8小时备份时间；无需主交流电源即可启动(冷启动)；内置式电池最大可支持80kVA；断路器可用于深度放电保护；第二路电源冷却冗余；支持模块化并联；顺序启动UPS(并机配置中)，降低发电机组配置；多语种图形显示；LED总览；2500条事件记录；紧急停机功能(EPO)；可配送一块用于远程指示可编程报警中继卡。

2 电源的运行原理

电源有五种方运行式：正常运行方式；电池后备运行方式；恢复充电的运行方式；旁路运行方式；维修运行方式。

2.1 正常运行方式

提供给负载的所有电力都经过整流/充电器和逆变器的双重转换（AC-DC-AC），双转换模式因此而得名。整流器/充电器对电池进行浮充电以保持电池处于满充状态。

2.2 电池后备运行方式

当交流输入电压超出UPS允许的容限范围或市电中断时，逆变器和电池无间断地投入，继续为负载供电，UPS将持续运行直到电池放电时间终止，或在市电恢复正常时回到正常运行方式。

2.3 恢复充电运行方式

提供给负载的电力都经过整流/充电器和逆变器的双重转换，同时整流器/充电器开始给电池进行恢复性充电。

2.4 旁路运行方式

当停止逆变器时，负载可以无间断地切换到旁路交流输入，根据安装方式的不同由市电或后备电源供电，引起旁路运行的原因可能是：UPS内部故障；负载电流瞬变电流尖峰 (冲击电流或故障电流)；人为停止逆变器。

2.5 维修运行方式

UPS维修时，通过手动的方式将负载无间断地切换到维修旁路，这样可以将UPS的内部进行隔离，在不中断负载的运行的情况下对UPS进行维护和维修。 整流器/充电器，逆变器和静态开关被关闭并从主电源隔离出来，电池被其保护性断路器隔离。

3 UPS电源的维护

（1）UPS必须安装在有空调的房间，房间有温度计、湿度计，每天检查房间的温度状况，运行温度的范围为0°C到+35°C(8小时运行可为 40°C)，然而最佳的运行温度为+20°C 到+25°C，电池后备时间与温度成反比。在低于10°C时，可用后备时间会大量减少；高于25°C后，每升10°C，电池寿命会减半，由于存在热失控的危险，电池供应商不再保证运行。相对湿度应保持在40%～70%范围内，并采取必要措施降温、除湿、除潮。

（2）由于一般负载在启动的瞬间存在冲击电流，而UPS内部功率元件都有一定的安全工作区范围，尽管在选用器件时都留有一定的余地，但过大的冲击电流还是会缩短元器件的寿命，因此在使用UPS时尽量减少冲击电流的影响。一般的UPS在旁路时抗冲击能力较强，可利用这一特点在开机时采用以下方式：先送市电给UPS，使其处于空载状态，再逐个打开负载，先开冲击电流较小的负载，再开冲击电流较大的负载，然后使UPS处于逆变状态，关机时先逐个关闭负载再将UPS关机。

（3）保持UPS房间的清洁，电路板和接线端子上的灰尘会导致UPS故障。

（4）观察了解机柜上液晶屏和各种指示灯的状态，了解UPS运行状态，各种输入输出参数是否在规定的范围内，是否超限，通过菜单了解UPS事故记录状况。

（5）定期对UPS系统进行逆变器/旁路切换试验，并且记录切换波形，保障UPS正常的切换，电源瞬间断电时间应小于20ms。

（6）定期对系统中每一台UPS和旁路柜进行物理检查。检查电气端点连接可靠，元器件有无过温或者过温痕迹，风机运行正常，设备易损件运行寿命是否超过设计年限？（DC电解电容器，AC电容器，Fan……）

（7）定期对系统中每一台UPS和旁路柜进行内部参数正确性检查，必要时进行调整。

（8）定期对系统中每一台UPS和旁路柜进行采样系统的校准，UPS系统具有智能化数据采集系统，对进出UPS各种参数进行采样，根据采样的结果发出各种指令和报警及输出采样的参数。由于电源系统的电压或电子器件老化，产生工作点的漂移，使得采集数据错误，因此必须定期进行采样系统的校准。

（9）定期对系统中每一节蓄电池进行内阻与端电压检查测试，电池的内阻在电池的剩余容量大于50%时几乎没有什么变化，但小于50%后，其内阻呈线性上升，通过测量电池的内阻发现落后或失效电池。

（10）每年进行一次核对性放电试验（实际负荷），放电容量为额定容量的30%～40%，记录单体电池的电压，检查是否存在落后电池，每3年进行一次容量试验（6年后每年一次），放电容量为额定容量80%。注意放电深度，阀控式密封铅酸蓄电池的寿命与放电深度有关，当蓄电池单独给负载供电时尽量不要放电过量，否则在浮充时要提高充电电压来补足放掉的容量，而这意味着电池在此过程中会损失一些水分，时间一长就会使其失水而失效。

（11）检查系统中每台 UPS的直流系统的交流分量:因为UPS中有辅助直流电源为各种提供稳定的直流电源，如果直流系统的的交流分量过大，就会影响各种电路直流工作点，导致各种电路不能正常工作，从而影响逆变器的正常输出。UPS的直流系统在市电正常时由市电变换而来，市电异常时由电池电能变换而来。

（12）检查系统中 UPS的输出电压、THDU和负荷水平

电源输出电必须稳定，负荷的变化不能导致输出电压大幅起落，必须有一定的稳定度，否则会影响用电设施工作；THDU即电压谐波失真度，谐波相对基波而言，谐波对线路设施危害很大，因此对电压谐波失真度必须有要求；电源的负荷水平必须合理，既不能太大也不能太小。相线到相线的电压：380V±1%，相线到中性线：220V±1%，0到100%负载阶跃变化的电压变化±1%。线性负载相线到相线及相线到中性线的THDU：相线到相线＜1%，相线到中性线＜1.2% ；非线性负载相线到相线及相线到中性线的THDU：相线到相线＜2%，相线到中性线＜3%。负荷水平以60%～70%为宜。

［1］张颖超,杨贵恒,常思浩,徐国家,等,编.UPS 原理与维修[M].化学工业出版社.

［2］MGE Ralaxy 500020-120KVA 安装用户手册[Z].