51柴油发电机直流系统及逆变器第五分册1机UPS检修规程.docx
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51柴油发电机直流系统及逆变器第五分册1机UPS检修规程
#1机1A/1BUPS检修规程
一．设备概况
1.1UPS系统结构及参数
#1机组1A、1BUPS为青岛艾迪森科技有限公司的SDP31050-220/120-R型装置，该设备由整流器、逆变器、静态旁路开关、检修旁路开关、逆止二极管、旁路隔离变压器、旁路调压器和配电柜等组成，系统框图见图1-1。
在正常市电输入下，交流电源被转换为直流电源供逆变器输出给负载，在市电中断时，可由用户提供的直流蓄电池组提供电力供负载使用。
图1-11A/1BUPS系统框图
UPS系统主要参数如下表所示：
●逆变器参数：
项目
额定参数
不间断电源（UPS）
产品型号
SDP31050-220/120-R
容量
50KVA
整流器电源
输入
电压
AC380V
相数
三相三线
频率
50Hz
电压范围
-20%~+35%
旁路电源输入
电压
AC120V
相数
单相两线
频率
50Hz
电压范围
±20%
直流电源输入
电压
DC220V
电压范围
-15%~+20%
输出
电压
AC120V
相数
单相两线
频率
50Hz
稳压精度
±1%
输入隔离变压器
产品型号
ST36062-400/280
输出隔离变压器
产品型号
ST11050-110/115
交流电感
产品型号
ST33-65-0.12-A
直流电感
产品型号
ST22-120-0.06-DC
整流器电源开关
产品型号
S2S160R160
直流电源开关
产品型号
S5N400R400
旁路电源开关
产品型号
S5N630R500
旁路检修开关
产品型号
S5N630R500
负载输出开关
产品型号
S5N630R500
●旁路隔离稳压柜参数：
项目
参数
隔离稳压柜
产品型号
DBW11050-380/120-G
容量
50KVA
输入
电压
380V
相数
2P2W
频率
50Hz
电压范围
±15%
上限报警点
+15%
下限报警点
-15%
输出
电压
120V
相数
1P2W
频率
50Hz
稳压精度
±5%
仪表显示值
输入电压
388V
输出电压
120V
输出电流
80A
配电柜
产品型号
PDG1050
1.2设备组成及原理
UPS系统主要由以下几部分组成：
1．主电源输入开关QF1（InputBreaker）、
2．旁路电源输入开关QF4（BypassBreaker）、
3．电池输入开关QF2（BatteryInput）、
4．UPS输出开关QF5（OutputBreaker）、
5．输入滤波板及保护电路（InputFilter&ProtectionNetwork）、
6．整流器（Rectifier）、
7．逆变器（Inverter）、
8．逆变静态开关（StaticSwitch）、
9．旁路静态开关（StaticSwitch）
10．输入隔离变压器（IsolationTransformer）
11．输出隔离变压器（IsolationTransformer）
12．输出滤波板（OutputFilter）等组成。
Ø整流器
整流器的主要功能就是将交流电源转换为直流电源提供给逆变器，逆变器重新将直流电源转换为交流电源输出给负载。
整流器在设计上也着重考虑允许超宽线电压输入（307～520VAC）以适应某些地方恶劣的电网环境。
UPS的整流器使用12脉冲（12-pulse）的全控整流器，装有移相变压器，使电压总谐波失真可以大大的减少并增加输入的功率因子，并在前端加装一个电感器，可以增加效率、降低输入功率和减少谐波电流。
控制电路可以把DCBUS稳压在1%内，软激活电路（大约20秒）和限流电路可以防止机器受过大的电流及瞬间的大电流影响。
图1-2三相12脉冲全控整流桥
Ø
逆变器
图1-3逆变器（单相）
逆变器主要由IGBT、电感、电容、缓冲电路，输出隔离变压器，控制电路和保护电路等组成，它能将整流器或者电厂直流屏提供的直流电转换为交流电供负载使用，逆变器输出电压通过脉宽调制技术保证输出电压在1%范围内变化。
逆变器的每一个组件均能接受大范围电压输入（165VDC～285VDC），可以保证输出波形在整个输入电压范围内为正弦波。
此外，由于动态反馈电路的存在，逆变器甚至可以在连接非线性负载的情况下保持正弦波输出。
通常，UPS出现故障大多数是IGBT损坏造成的，因此，本套UPS系统增加了冗余，配置了两套IGBT功率插件，采用抽箱式结构，在一套出现故障时，可以将其拔出来，以保证另一台能正常运行。
逆变器也可以承受一定量的过载和由负载产生的高峰值电流的冲击。
Ø静态转换开关
图1-4静态开关（单相）
静态转换开关由逆变静态开关（双向可控硅）和旁路静态开关（双向可控硅）构成，它可以在极短的时间将负载由旁路电源供给转为由逆变器供给，或由逆变器供给转换为旁路电源供给，静态逆变切换时间对于UPS而言是非常重要的。
由于在控制电路中增加了检测电路，因此可以完成零时间静态切换。
而检测逻辑主要用于控制静态开关何时进行转换。
例如，当正常操作模式下输出短路时，UPS设备将检测到短路状况并在超出逆变器承受时间时让其停止工作，而静态开关不会立即转换至旁路，因此旁路空气开关不会损坏；但是一旦过载情况出现，UPS将在超过逆变器承受范围时让其停止工作，然后将负载转换至由旁路供电，这是因为静态开关承受过载的能力强于逆变器。
同样，旁路输入电压和频率也决定了静态逆变切换以通过提供合适的电能来保护负载。
此外本机采用双CPU来监控静态逆变切换是否成功。
⏹逆变器至旁路切换条件
a）旁路的电压及频率在承受极限以内，同时逆变器的频率和相位与旁路保持同步
b）在过载或者逆变器故障的情况下，UPS转换至旁路模式。
c）旁路的电压及频率在承受极限以外，同时逆变器的频率和相位与旁路保持不同步，而以下情况出现时：
逆变器在过载情况下连续工作（取决于负载过载的大小）；逆变器发生故障的情况下停止工作。
⏹旁路至逆变器切换条件
a）当逆变器的电压和频率处于承受极限以内并且和旁路保持同步，UPS将自动切换为逆变器工作模式。
b）当承受的过载量仍然超出承受极限时，逆变器工作模式将不会启动，并且UPS仍然转换回旁路工作模式。
c）UPS重新转换至逆变器工作模式将取决于逆变器。
逆变器的启动开关必须被按下。
逆变器将重新开始启动，并且在经过10秒钟后重新建立输出。
Ø维护旁路开关
在正常工作模式下，维护旁路开关是断开的；仅当需要进行设备维修时才接通。
为了保障维护人员的安全，在维修UPS内部时，要切断所有的电源才能触碰UPS内部组件进行维护工作。
假如在正常工作情况下，误合旁路空气开关，逆变器就会立即自动停止工作，负载自动转换由旁路电源供应，防止交流电源直接和逆变器电源相连。
此外，请不要在维护旁路开关断开之前将逆变器启动。
为了防止人员在逆变器正常工作时误合旁路空气开关，在维护旁路开关合闸位置增加了一块挡板，需合维护旁路开关时，要拆下该挡板。
维护旁路开关的操作程序：
首先关闭逆变器，静态开关自动在无任何输出中断的情况下转换至由旁路输出供负载使用，然后再闭合维修旁路空气开关，接着切断旁路电源空气开关和整流器空气开关，以使负载无中断地由维修旁路提供电能供应。
1.3UPS输入电源及负载
Ø1A/BUPS共有3路输入电源：
直流电源
1AUPS直流电源取自#1机直流盘（OR42S005C）开关1U11。
1BUPS直流电源取自#1机直流盘（OR42S005C）开关1U10。
整流器电源
1AUPS整流器电源取自#1机马控1R24S002A1MCC209D开关。
1BUPS整流器电源取自#1机马控1R24S003A1MCC301E开关。
旁路电源
1AUPS旁路电源取自BBCS1母线（OR23S051）13E开关。
1BUPS旁路电源取自BBCS1母线（OR23S051）05E开关。
ØUPS负载
1A、1BUPS负载列表
负载开关
开关额定电流（A）
1A
UPS
#1机DCS电源2
200
＃1励磁调节器A套电源
32
＃1机AVC装置
32
#1炉火检电源2
25
#1机A小机就地控制电源
25
#1机取样系统控制盘
16
220KV厂用模拟盘数显表电源
10
仪用机B控制电源
10
仪用干燥器C
10
化水PLC
10
1AUPS侧母联开关
500
1B
UPS
#1机DCS电源1
200
＃1励磁调节器B套电源
32
#1汽机DEH快动辅助电磁阀
32
#1炉火检电源1
25
#1发电机冷却系统盘
25
#1机B小机就地控制电源
16
#1机加药系统控制盘
16
1BUPS侧母联开关
500
注：
#1机UPS输出电压的零线是直接接地的，这与#2机2A/BUPS一样。
二．UPS系统工作模式及操作
2.1UPS系统的工作模式
1A/BUPS有五种不同的工作模式：
正常工作模式、蓄电池运行模式、备用电源（小旁路）模式、维修旁路（大旁路）模式以及母联开关兼供模式。
◆正常工作模式
正常情况下，UPS运行在该工作模式。
电源由机马控段经QF1开关供给整流器，整流器将直流电提供给逆变器，经逆变后通过输出隔离变压器，向负载屏提供单相120V交流电。
此时，直流电源和旁路电源作为备用电源。
在将交流电转换为直流电时，整流器能消除交流电中所产生的异常突波、噪声及频率不稳定等产生的干扰，从而确保逆变器能够提供稳定及干净电源输出给负载。
如果输入交流主电源中断或超出规定范围，UPS将自动切换至蓄电池运行方式，以保证对负载供电的不间断；当主电源恢复正常，UPS将自动返回至正常运行方式。
如果出现过载情况，UPS将自动切换至旁路运行方式，过载情况消除且系统恢复至正常指标时，UPS装置将会自动切换回正常运行方式。
如果装置出现内部故障，UPS将自动切换至旁路运行方式直至内部故障消除并重新投入使用。
◆蓄电池运行方式：
如果交流主电源中断或输入参数超出规定范围，UPS将自动切换至蓄电池运行方式。
在蓄电池运行方式下，蓄电池提供应急直流电，由逆变器转换成交流电。
UPS切换至蓄电池运行方式后，其报警情况取决于故障原因及蓄电池放电的状态。
蓄电池能够支持的后备时间由负载情况和蓄电池的容量决定。
当蓄电池放电电压达到蓄电池工作容量的下限时，如果旁路电源可靠，UPS将自动切换至旁路运行方式。
如果旁路输入不可靠，将出现告警信号。
此信号将在UPS装置停运前两分钟出现。
如果输入的主电源参数恢复至正常范围之内，UPS将自动切换至正常运行方式，同时报警指示消除。
◆备用电源（小旁路）模式：
UPS检测到过载、负载故障、装置内部故障时，将自动切换至旁路运行方式。
旁路运行方式通过内部双向可控硅和输出隔离变压器将交流电源供给负载。
根据现场运行需要，可以手动将UPS装置由正常运行方式切换至旁路运行方式。
如果UPS是人为干预以外的因素而转换至旁路运行方式，都将会自动切换回正常运行方式（10分钟内最多3次）。
如果UPS在切换至旁路运行方式后不能转回正常运行方式，则会出现报警情况。
◆维修旁路（大旁路）模式
当UPS设备需要进行例行维护或者故障处理而输出不能中断的情况下，用户可以先让逆变器停止工作切旁路，再闭合维修旁路空气开关，接着断开整流器和备用旁路空气开关以及UPS交流输出开关。
这样，提供给负载的交流电在该切换过程中不会发生中断，但装置内部除了交流输出开关下端头以外，其它地方无交流或直流电压存在，因而能够有效确保维护人员的安全。
◆母联开关兼供模式
当1A（B）UPS设备需要检修而输出不能中断的情况下，可通过两套UPS负载母线之间的联络开关，由另一套1B（A）UPS兼供。
此时，1A（B）UPS的所有电源都可断开，而负载母线不仅能实现不中断供电，还拥有后备电源，有很高的可靠性。
2.2UPS操作
ØUPS面板及指示灯含义
A）LCD显示：
显示现在状态和历史资料。
UPS的参数、现在时间、逆变器、蜂鸣器也可以通过LCD来设定，LCD内有背光让画面清晰明亮。
当上／下／确认键三分钟后没有被按，LCD内的背光马上熄灭，可以节省电源；当上／下／确认键任意一键被按下，LCD内的背光马上恢复光亮。
B）状态LED：
24个LED表示UPS目前的状态，提供最新的信息。
当有不正常情况发生，这些LED就会亮起。
这24种状态如下
UPS装置报警信号英文名称
UPS装置报警信号中文名称含义
INVERTERON
逆变器运转中
INVERTERSS
备用电源静态开关切断，逆变器静态开关激活，输出负载由逆变器供应
SHORTCIRCUIT—UPS
输出短路
FUSE/OVERTEMPSD
保险丝断掉或温度太高，导致逆变器锁机
INVERTERFALLSHUTDOWN
逆变器输出电压异常，导致逆变器锁机
BYPASSONSHUIDOWN
当逆变器执行中，旁路无熔丝开关激活，导致逆变器锁机
HIGHDCSHUTDOWN
当逆变器执行中，直流电压太高，导致逆变器锁机
OVERLOADSHUTDOWN
输出负载超过逆变器额定范围，导致逆变器锁机，减少一些负载，经过7秒后重新激活
70%LOAD—UPS
连续超过70%额定负载
110%LOAD—UPS
连续超过110%额定负载
125%LOAD—UPS
连续超过125%额定负载
150%LOAD—UPS
连续超过150%额定负载
RESERVEACFALL
交流备用电源电压超过范围
RESERVEFREQFALL
交流备用电源频率超过范围
BATTERYLOW
直流电源（或电池）电压过低，已经接近低电池锁机
BATTERYLOWSHUTDOWN
直流电源（或电池）电压，低于逆变器可接受的直流电压，导致逆变器锁机
RECTACFALL
整流器交流输入电压超过范围
ROTATIONERROR
整流器交流输入相序不正确
RECTIFIERSHUTDOWN
直流电源太高（超过295VDC），导致整流器锁机，当异常状态排除，30秒自动激活
HIGHDC
直流电压超过285V，UPS限压功能激活，电压不会再往上升
BOSTCHARGE
电池均充电
BATTERYTEST
电池自动测试
EMERGENTSTOP
紧急停止开关突然激活，导致逆变器锁机
DATALINE-LED
闪烁，表示通讯接口在传送资料或接收讯息
C）警告LED:
当有不正常情况发生时警告LED将亮起，可以清楚看见LED所表示的错误信息。
当回到正常状态LED灯就会熄灭。
各个LED灯表示如下：
UPS装置报警信号英文名称
UPS装置报警信号中文名称含义
RECTACFALL
整流器交流输入不正常
RESERVEFALL
备用电源交流输入不正常
FUSE/TEMP
逆变器保险丝断掉或温度过高
OVERLOAD
输出负载超过110%，125%、150%
HIGHDC
直流电压超过285VDC，LED将会亮起
BATLOW
直流电压低于180VDC，LED将会亮起
BATLOW STOP
直流电压低于165VDC，逆变器禁止激活、LED将会亮起
FALL
不正常情况发生（超载，短路、高直流电压、保险丝烧断/温度过高、旁路无熔丝开关开启或突发性停止，导致逆变器锁机
D）蜂鸣器
E）维护旁路LED：
当维护旁路开关合上这个LED就会亮起。
当维护旁路开关合上时，逆变器就无法启动，此时若逆变器在正常运行中也会立即停止工作。
F）旁路电源LED：
当旁路电源开关合上，这个LED就会亮起。
G）整流器LED：
当整流器在正常情况下工作这个LED就会亮起。
这表示整流器输入电源正常，相序正确，整流器开关合上，以及DCBUS电压正常。
H）停电LED：
当UPS在停电状态下这个LED就会亮起，亦可用来指示电池测试结果。
假如电池测试不通过，即使在未停电的状态下此LED会闪烁着直到使用者更换电池。
I）逆变器LED：
当逆变器处于正常工作时这个LED就会亮起。
J）逆变器静态开关LED：
当逆变器静态开关转为激活并且备用电源静态开关转为切断，这个LED就会亮起，负载电源由逆变器提供，通常激活逆变器开关约7秒后这个LED才亮起。
K）备用电源静态开关LED：
当备用电源静态开关激活并且逆变器的静态开关转为切断，这个LED就会亮起，负载电源由备用电源供应，备用电源静态开关和逆变器静态开关不会同时导通，所以逆变器静态开关LED和备用电源静态开关LED也不会同时亮起。
L）输出LED：
当输出端子有交流电源这个LED亮起。
M）上移键：
它是LED控制键，当UPS的资料或命令要重新设定，它可以移动光标往下一个项目到所选择的项目，或向下更改数字／属性。
N）下移键：
它是LED控制键，当UPS的资料或命令要重新设定，它可以移动光标往上一个项目到所选择的项目，或向上更改数字／属性。
O）执行键：
它是LED控制键，它可以往后翻页也可以确定选择数字／属性／项目。
P）逆变器激活开关：
它是逆变器激活开关，当此键和逆变器控制开关
键同时按下，逆变器为激活。
Q）逆变器控制开关：
它是逆变器控制开关，当此键和逆变器激活键
同时按下，逆变器被激活；当此键和逆变器切断键
同时按下，逆变器被切断；双按键的设计可以防止误按，因此这键也可以称作是一个防止错误键。
R）逆变器切断开关：
它是逆变器切断开关，当此键和逆变器控制开关
键同时按下，逆变器被切断。
ØUPS旁路柜操作
旁路柜开关机步骤：
（a）将输出转换开关置稳压（REGULATOR）位置。
（b）将前门板上的调压方式转换开关置“手动”位置。
（c）将前门板上的开机启动方式选择开关置“自动”位置。
（d）合上输入空气开关（INPUTSWITCH），稳压器接通电源。
若此时开机启动方式选择开关在“自动”位置，则装置检测输入电压正常后，输出继电器将自动吸合，完成开机；若开机启动方式选择开关在“手动”位置，需按一下前门板上的开机按钮，手动开机。
（e）检查前门板上各表计，确认输入电压、输出电压、输出电流等状态量正常。
几点说明：
（1）若开机启动方式选择在“自动”位置，则断开输入空气开关（INPUTSWITCH）后，装置自动关机；若开机启动方式选择在“手动”位置，按下前门板的关机按钮将关闭稳压器输出。
（2）若输出转换开关置市电（AC）位置，则输出电压不经过调压器，直接由旁路柜变压器输出；若转换开关置稳压（REGULATOR）位置，则输出电压经调压器输出；若转换开关置关闭（OFF）位置，则断开输出电压。
（3）前门板上的自动/手动转换开关可以选择稳压方式。
（4）前门板上的开机自启动转换开关可以选择开机启动方式。
（5）当选择手动调压方式时，按下前门板上的手动升/降压按钮，可以手动升高/降低输出电压。
输出电压已根据负载需要调整好，因此，运行中严禁擅自操作电压升/降按钮。
（6）当有市电输入但旁路柜无输出时，前门板上的红色报警灯亮起。
ØUPS主机柜操作
◆开机
（a）闭合备用电源（QF4）空气开关：
此时备用电源（F）和输出端（L）LED亮起，备用电源静态开关回路已有电源，输出端现在也有电源，UPS内部也有电源，风扇转动。
（b）闭合整流器（QF1）空气开关：
若输入电源正常，整流器将自动激活，DCBUS开始慢慢建立（约15－30秒），直到DCBUS完全建立完毕直流电已经准备好可电给逆变器，整流器（G）LED灯亮起。
（c）闭合电池（QF2）开关：
电池开关闭合后，当整流器无法提供直流电源给逆变器时，立即提供直流电能给逆变器。
（d）按下逆变器激活开关：
要激活逆变器，逆变器激活开关（P）和逆变器控制开关（Q）必须同时按下，逆变器开始运作后，大约十几秒后逆变器输出建立完成，逆变器（I）LED亮起，再过约3秒后静态开关自动将输出负载由备用电源转换由逆变器输出，静态开关（J）LED亮起，现在UPS已经开始运作。
（e）闭合UPS输出（QF5）空气开关
（f）检查LCD显示是否正确：
在面板右边所有警告LED须全部熄灭，在面板左边有两个LED亮着（“INVERTERON”和“INVERTERSS”）。
◆将负载切小旁路
操作程序为：
同时按下面板上逆变器切断按钮（R）和逆变器控制按钮（Q），此时静态开关自动将输出负载由逆变器转为由备用电源供应，逆变器关机，而不会造成输出电压有中断情形发生。
◆将负载切维修旁路（大旁路）
若要切断UPS进行维修，但不能中断负载输出电源，可根据下列步骤来操作UPS从逆变器到维修旁路模式，而不会中断输出电源。
（a）关闭逆变器。
同时按下逆变器切断开关（R）和逆变器控制开关（Q），此时静态开关自动将输出负载由逆变器转换小旁路电源供应，并不会造成输出电压中断。
（b）切断电池（QF2）开关。
（c）切断整流器（QF1）空气开关。
此时直流电压总线将慢慢释放电能，约五分钟后才能将电能释放完毕（至少低于20VDC）。
（d）闭合维修旁路（QF3）空气开关。
当闭合维修旁路空气开关，小旁路空气开关和备用电源静态开关依然是导通状态，但因维修旁路回路阻抗较低，电源会从小旁路回路转换到维修旁路回路，无中断地提供输出电能供负载使用。
（e）切断备用（小旁路）电源（QF4）空气开关。
此时UPS内部所有电能将全部释放，UPS内部无电能存在，从而保证维护或维修人员的安全。
（f）切断UPS输出（QF5）空气开关。
此时输出端LED指示灯熄灭,装置内部除了输出开关下端头以外，其它地方无交流或直流电压存在，因而能够有效确保维护人员的安全。
◆将负载由维修旁路切换到逆变器
（a）闭合备用（小旁路）电源（QF4）空气开关。
此时小旁路LED显示灯亮起，小旁路静态开关回路有电能存在，UPS内部也有电能存在，风扇开始工作。
（b）闭合UPS输出（QF5）空气开关。
此时输出端存在电能。
（c）切断维修旁路（QF3）空气开关：
在闭合小旁路空气开关后，若旁路空气开关切断，电源将由小旁路回路继续供应，交流输出无中断。
（d）闭合整流器（QF1）空气开关。
整流器将自动激活，DCBUS开始慢慢建立（约15－30秒），直到DCBUS完全建立完毕，直流电已经准备好给逆变器。
（e）闭合电池（QF2）开关。
（f）同时按下UPS控制面板上的按钮（P）和（Q），激活逆变器。
此时逆变器将开始工作，大约十几秒后逆变器输出建立完成，再过约3秒后静态开关自动将输出负载由小旁路备用电源转换为逆变器输出。
（g）检查LCD显示是否正确：
切换LCD画面，检查LCD内有内容是否与实际相符，故障灯是否报警等。
注：
1．#1机UPS与#2机2A/BUPS相比，增加了直流电源启动功能，即：
在功能上允许开机时先合直流开关给直流母排充电，这对于2
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