不间断电源UPS故障剖析

摘要：UPS即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。某公司出现UPS电源故障，被迫切至手动维修旁路电源运行，现针对此故障进行分析，并制定有效的防范措施。

关键词：UPS设备;故障;检查;原因;防范措施

1    UPS简介及某继电器室UPS设备规格

（1）UPS即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备[1]。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，同时它还向机内电池充电;当市电中断（事故停电）时，UPS立即将电池的直流电能通过逆变器切换转换成市电向负载继续供电，使负载维持正常工作，并保护负载软、硬件不受损坏。

（2）UPS型号：PS31-30 kVA;容量：30 kVA;输入：三相交流380 V、直流220 V;旁路电源输入：交流380 V（两相）;输出：220 V;制造厂家：以色列POWSYS。

2    事件经过

2018-09-28T10：12，某公司DCS发出AVC PT断线报警，AVC退出运行，AGC指令停止刷新，厂网信息沟通平台、OMS平台通信中断，NCS操作员站发出网控UPS主机柜内部空气温度高报警。就地检查一期网控UPS主机柜面板无显示且无法开机，馈线柜失电。10：40将网控UPS切至手动维修旁路电源运行，厂网信息平台、OMS平台通信恢复正常，AVC、AGC指令恢复正常，投入AVC、AGC功能正常。

3    检查经过

3.1    电源检查

UPS交流输入电源开关QF1、旁路输入电源开关QF3、直流输入电源开关QF2、输出电源开关QF5、旁路柜电源开关QF6均在合闸位置。测量UPS交流输入电源、旁路输入电源、直流输入电源电压均正常，测量UPS输出电源无电压。

3.2    现场工作情况检查

故障发生时UPS附近无作业人员工作，打开电缆沟盖板检查UPS电源及信号电缆无损伤情况（图1）。

3.3    UPS元器件检查

UPS故障后检查整流器、逆变器、隔离变、静态开关、逆止二极管等无烧损或放电痕迹，检查回路中电容器无鼓胀、渗液等异常（图2）。

打开控制器板件护罩盖板，有轻微焦糊味，拆下控制逻辑电源板，发现板件背部CR26器件击穿（图3）。

测量温度高报警继电器电源回路并接的反向抑制二极管正、反向均导通，二极管击穿。

更换反向抑制二极管及控制逻辑电源板后UPS开机正常，操作面板恢复显示;切换到服务模式，模拟旁路切至逆变供电切换失败，面板显示逆变故障。

进一步检查信号板无明显故障点，但信号板故障会造成切换逻辑错误，更换信号板后模拟旁路切至逆变供电模式切换正常，UPS故障消除。

4    原因分析

（1）UPS主机柜内部空气温度高报警原因：一是散热风扇故障导致温度高;二是温度高报警中间继电器失电，报警接点闭合。因UPS温度高报警先于冷却系统故障报警且UPS上电正常后各散热风扇均运行良好，排除风扇故障导致温度高报警的原因;分析原因为温度高报警中间继电器线圈（24 V电源）并接的反向抑制二极管击穿，短接继电器线圈使得线圈失电，报警接点闭合，报警发出。

（2）UPS主机柜冷却系统故障原因：控制逻辑电源板故障导致主板失电，冷却系统停运。

（3）控制逻辑电源板、信号板故障原因：温度高报警中间继电器线圈（24 V电源）并接的反向抑制二极管击穿，导致24 V电源回路短路，与之有电源联系的控制逻辑电源板CR26器件击穿、信号板故障。

（4）反向抑制二极管击穿可能的原因：一是24 V电源回路串入高电压超过该二极管耐压值（600 V）导致击穿;二是二极管老化导致反向电阻逐渐下降，最终发展成短路击穿。根据现场排查情况及更换板件后UPS调试情况排除24 V电源回路串入高电压的可能性。

5    防范措施

（1）取消一期网控UPS温度高报警中间继电器线圈（24 V电源）并接的反向抑制二极管，消除二极管击穿导致电源回路短路造成回路中各板件故障的隐患。对主机UPS、脱硫UPS 24 V电源回路进行排查，如存在同样问题，则将该抑制二极管取消。

注：线圈并联的抑制二极管，主要用于频繁快速动作的电感线圈，释放在线圈失电的瞬间产生的反向电动势，该温度高报警继电器仅在UPS温度超限时动作，因此取消该继电器线圈并联二极管对回路无影响。

（2）严格执行电气专业隐患排查细则中规定的UPS电源板、主控板、电容器6～8年的更换周期，UPS散热风扇5年的检查更换周期[2]。

（3）主机UPS利用大、小修机会做好灰尘清扫、电容器检查测量、旁路和逆变模式的切换试验等工作。网控、脱硫系统UPS执行4年停机检查、维护、试验工作。

（4）做好UPS的日常巡检项目及定期工作，包括散热风扇的检查、控制面板信息的检查分析、UPS电源各电压/电流情况、各报警信息及指示灯是否正常等[2]。

[参考文献]

[1] 水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册：电气一次部分[M].北京：水利电力出版社，1990.

[2] 周志敏，纪爱华.快速掌握UPS工程应用及故障处理[M].北京：化学工业出版社，2013.

收稿日期：2020-09-03

作者简介：邵长暖（1977—），男，山東沂水人，高级技师，从事电厂集控运行工作。