第八篇：直流及UPS系统

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第八篇：直流及UPS系统

发电厂中都设有操作电源。它可采用交流电源，也可采用直流电源。操作电源的作用主要是在发电厂正常运行时，对断路器的控制回路、信号回路、自动装置等设备供电；在一次回路故障时，给继电保护、信号设备、断路器的控制回路供电，以保证它们能可靠动作；在交流厂用电源中断时，给事故照明、直流油泵及交流不停电电源等负荷供电，以保证事故保安负荷的工作。所以操作电源十分重要，必须充分可靠，具有独立性。

目前大多电厂都采用直流操作电源，因为直流电能可通过蓄电池储存，可看成是与发电厂一次电路无关的独立电源；另外可使操作和保护用的电气结构简化。

在我厂公司厂房内的断路器及其控制、信号、保护、自动装置、事故照明及直流油泵等都采用220V直流电源，另外热工、电气的重要交流电源采用交流电源不间断装置供电，即UPS供电。外围断路器其控制、保护电源采用自身的交流电源。

我公司直流系统采用高频整流充电装置。该高频整流充电装置，在正常运行方式时，给直流母线提供电源，接带直流负荷；同时又给直流蓄电池组提供浮充电流。我公司直流系统， 采用单母线分段不并列运行方式。

第一章：220V直流系统

第一节：基本结构及工作原理

一、高频整流充电装置设备规范

1 名称

主厂房220V高频开关电源及直流屏（1台机1套共2套） 网控室220V高频开关电源及直流屏（2台机共用1套） 直流分电柜 PZ61-F（共计20面） 2 型号 主厂房：

1） 充电柜 PZ61/ -222D-1500/220V（2X4面） 2） 联络柜 PZ61-L（2X1面） 3） 馈线柜 PZ61-K（2X4面） 网控继电器室：

1） 充电柜 PZ61/ -222D-300/220V（2面） 2） 联络柜 PZ61-L（1面） 3） 馈线柜 PZ61-K（4面） 3 电气参数

交流额定输入电压：380V±15%，交流电网波形为正弦。电网频率为50HZ±5%。 输出直流额定电压： 220V，变化范围：87.5%～110%。 充电装置额定直流输出电流：

1） 主厂房：Ic=239A，高频开关电源模块为20A，模块数量按12+2冗余配置，最大输出电流280A。

2） 网控：Ic=66.8A，高频开关电源模块为20A，模块数量按4+2冗余配置，最大输出电流120A。

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浮充电压稳定调节范围：200—260V； 均衡充电电压稳定调节范围：220—290V。 充电电压调节范围：DC198—290V。

直流输出电流调节范围：额定值的0%～100%。

稳压精度：浮充状态下运行时，在充电电压调压范围内任一数值上，电网电压在额定值的±10%范围内变化，负载电流在0～100%范围内变化时，输出电压稳压精度：≤±0.2%。

稳流精度：装置在稳流状态下运行时，在充电（稳流）电压调压范围内任一数值上，电网电压在额定值的±10%范围内变化，直流输出电流应能在额定值的0～100%范围任一点上保持稳定，稳流精度：≤±0.5%。

纹波系数：整流设备在均衡充电及浮充电（稳压）状态下，电网电压在在额定值的±10%范围内变化，负载电流在0～100%范围内变化时（且为电阻性负载），其输出端的纹波系数：≤±0.3%。

均流不平衡度：模块输出电流大于额定电流50%均流不平衡度不大于±5%，模块输出电流为额定电流10%～50%时，均流不平衡度不大于±10%。

模块的最大输出功率大于1500W时，功率因数大于0.95；模块的最大输出功率小于1500W时，功率因数大于0.85。

谐波干扰、电磁兼容等指标满足GB/T17626中相关标准。 接线方式：直流系统为单母线分段接线，两组蓄电池每组各配一组智能高频开关整流器。 4 直流系统设备技术特性 1） 输入特性为

a、 输入电压： AC380±20%，三相三线。 b、 输入电流： ≤180A，满负载 c、 输入交流电压频率： 50±5%HZ

d、 额定短时耐受电流： 20/40kA(直流/交流) e、 功率因数： ≥0.9 f、 效率： ≥95% 2） 输出特性

1 输出直流电压：输出电压具有短充、均充、浮充三种状态。整个电压稳定调节范围：198～290V连续无级可调。

2 单只模块输出电流：20A 3） 保护特性

a、 短路保护：具有电流回归式保护功能，故障去除会自动恢复工作。 b、 输出过压保护: DC260V±2V c、 输出欠压告警: ≤DC198V

d、 输入过压保护：AC418V±5V，可自动恢复，回差电压：AC5V～15V。 e、 输入欠压告警：AC323V±5V，可自动恢复，回差电压：AC10V～20V。 f、 缺相保护： 可恢复

g、 过热保护功能：当散热器温度过热时，关机保护，降温后可自动恢复。 4） 监控接口

通过模块内置监控板实现，设有与远方计算机系统的通讯接口（RS232/RS485）及开放的通讯协议；同时也可经过硬接线与远方计算机系统的接口。

a) 遥信：将输入过欠压，缺相，输出过压保护，输出欠压告警及过热保护信号传递给监控单元。

b) 遥控：通过监控单元，实现开/关机，均/浮充转换及10%～100%限流。

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5） 均流功能

具有均流功能及均流接口，在并机应用时使用，并联工作的整流模块采用硬件低差自主均流技术，使整流模块的输出实现负荷均担，具有很高的均流精度。

6） 面板功能

a、 具有LED信号指示。

b、 具有电位器分别调节均充、浮充电压和限流点调节。 c、 LED数字表头显示输出电流、电压。 7） 环境适应：高温试验、低温试验、恒定湿热试验、振动试验、冲击试验等均满足GB2423中的规定。

8） 完全支持热插拔的结构设计，使整流模块在不需要切断电源的情况下，就可以自由插拔更换，维护更换特别方便。而且采用统一的高频开关整流模块，具有良好的可互换性。

9） 绝缘电阻：试验电压DC500V，充电模块的交流输入端子对机壳、对直流输出以及直流输出对机壳的绝缘电阻：≥10MΩ。

10） 绝缘强度：交流输入端子对壳体、直流输出对壳体，承受50Hz有效值2000V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。

交流输入端子对直流输出端子承受50Hz有效值3000V的交流电压1min，无击穿、无飞弧现象，漏电流≤30mA。

11） 绝缘监察装置：设有直流接地微机选线装置，引至系统监控模块报警。

a、 完成对直流母线电压和绝缘电阻的监视，当母线电压或绝缘电阻越限时引至系统监控模块报警。

b、 在线检测直流馈线支路的绝缘电阻，并将母线电压，对地绝缘电阻及各馈线支路的绝缘电阻值送至系统监控模块进行显示。

12） 直流柜

直流柜采用封闭型结构。采用绝缘与阻燃铜母线，能承受20/40kA（直流/交流）短路电流。柜内配线排列整齐，做到横平竖直，配线长度留有适当裕度。屏内配线截面要满足供电及短路要求。配线的绝缘、耐压等要求符合相应的国标或部标。

所有馈线开关采用北京人民电器厂生产的GMB-M系列直流专用三段式（短路速断、短路短延时及过负荷）保护塑壳断路器，其报警触点引至直流管理机，用于监视其工作状态。

设备的柜架为垂直地面安装的自撑式结构。柜架和外壳有足够的强度和刚度，能承受所安装元件及短路时所产生的动、热稳定。同时不因成套设备的吊装、运输等情况而影响设备的性能。

母线选用阻燃绝缘铜母线，绝缘导线选用铜质多股绞线。

端子排额定电压不低于500V，额定电流不小于10A，具有隔板、标号线套和端子螺丝。每个端子排均标以编号。端子采用魏德米勒公司的阻燃型端子。

2

控制回路的导线均选用绝缘电压不小于500V，截面不小于1.5mm的多股铜绞线。导线两端均标以编号，导线任何的连接部分不焊接，对外引接电缆均通过端子排，出线端子用压接式连线鼻子。

二、蓄电池组设备规范

1 型式：蓄电池为阀控免维护 2 设备型号:2V300AH 2V1500AH 3 单体电池浮充电电压:2.23～2.27V 4 单体电池均衡充电电压:2.33～2.40V 5 放电终止电压:1.8V

6 25℃蓄电池浮充寿命：15年

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7 每月自放电率：2.1% 8 电池压差:20mV

9 蓄电池内阻: 2V300AH为0.4Ω 2V1500AH为 0.1Ω 10 放电深度的循环寿命：≥1200次

11 额定电压：系统电压 220V，蓄电池电压 2V/单只。 12 额定容量：

1） 主厂房：10h额定容量1500AH； 2） 网控：10h额定容量300AH 13 蓄电池个数：

1） 主厂房：每台机2组，103只/组 2） 网控：2组，103只/组 三、220V直流系统的工作原理

直流充电器主要是将三相交流电经全控整流桥，整流成直流后，再经LC滤波电路，滤去高次谐波，从而将合格的直流电源提供给直流负载，其主要核心部分是全控整流桥即整流器部分。

1 系统功能

1） 系统具有微机管理功能，且控制方式具有自动和手动两套独立单元。能全面满足阀控铅酸免维护蓄电池稳压或稳流充电、浮充电、均衡充电运行状态，并能自动管理，具备无级限流、电池温度补偿、电池监测等功能。

2） 直流充电装置采用高频开关电源模块结构的N＋2冗余并联方式，模块具有稳压、稳流及限流性能，为定电流，恒电压型充电设备。每个模块具有独立的CPU，能适应上述多种充电方式的要求，充电装置为长期连续工作制。 充电装置设备的工作方式： a、 补充充电 b、 浮充电

c、 均衡充电、浮充电自动转换

d、 具有手动与自动两种调节方式。手动调节方式在输出电压调节范围内连续可调。在交流失电又恢复供电后自动可使整流设备自动投入工作，并根据蓄电池状态自动选择工作状态。

e、 具有软启动功能。

3） 具有系统告警和故障回叫功能。当下级设备如充电柜、馈线柜、充电模块等产生告警信息，监控模块根据所存储的设置数据发出告警信息。

a、 系统具有交流过、欠压告警功能，电压在AC380V±15%以外均告警。

b、 系统具有直流母线过、欠压告警功能，电压在DC220V±10%以外时，发出灯光、音响报警信号。

c、 系统具有绝缘电阻过低告警，绝缘电阻设置在2KΩ～50KΩ。

4） 直流系统具有监控管理及通讯单元。能采集柜内电压、电流等数字量和报警信息量外，还应实现与柜内微机绝缘监测等装置通讯。通过监控系统可实现对直流系统的：

a、 遥信：系统告警；馈线断路器位置状态；交流电源断路器位置状态。

b、 遥测：交流输入电压；母线直流电压、电流；蓄电池组电压、充/放电电流，浮充电流。

5） 监控系统具有自检功能。 2 监控模块功能 1） 显示功能

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监控模块可实时全汉化显示各个下级设备的各种信息，包括采集数据、设置数据等。通过监控模块的键盘和LCD，可以随时查看系统的运行状况：系统电压、系统电流、电池的浮充状态等。

2） 设置功能

监控装置可将装置本身或下级设备在以后的运行过程中需要的参数通过键盘和 LCD输入到系统中去。对下级设备的设置可通过串口来实现，监控装置会提示设置是否成功。系统的设置分为两个级别：用户级和维护级。用户级在监控模块运行中，可更改一些常用的参数，修改系统设置，并能立刻生效。维护级设置重要的参数，除维护专人外不能擅自更改。在修改维护级参数后，必须复位监控模块才能生效。用户级和维护级设置都有密码保护功能。

3） 控制功能

监控模块对所收集的数据处理和综合、判断，对下级设备执行相应的动作：微调充电模块的输出电压、控制充电模块的限流点、控制充电模块的开关机等。除监控模块自动进行控制外，用户通过密码检查也可在键盘上手动执行。

4） 历史记录

能将系统运行过程中一些重要的状态和数据，根据时间等条件存储起来，以备后查。最大存储量为200条，每一条包括告警类型、起始时间和结束时间，并保证断电后不会消失，用户可在LCD上随时浏览。用户还可根据需要外配打印机，随时召唤打印当前的运行参数和历史记录，也可以设置定时打印运行参数和实时打印当前的报警信息。

5） 通讯功能

通过通讯接口功能，确保在最短的时间内系统获取所有的实时数据和告警信息等，并实现数据上报。满足全厂自动化系统通讯规约要求。

6） 其它功能

a、 输入有效性检查 b、 实现浮动菜单 c、 强大的帮助功能 d、 丰富的提示信息 3 馈电配电单元功能

1） 充电模块与蓄电池组相连，取消降压装置。

2） 系统的监控和告警：系统采用电压变送器分别对母线的电压及蓄电池的电压进行检测。同时采用霍尔器件检测蓄电池的电流和馈电柜总电流，并将检测信号通过转接板送至馈电柜监控板。由监控模块完成系统各部分工作点的显示；同时将信号进行处理与设定值比较，发出告警信号。

3） 各直流输出馈线回路采用北京人民电器厂生产的GMB-M系列（带有瞬时、短延时、长延时三段式保护）直流专用塑壳断路器。各回路配有合闸指示灯，各回路断路器均配有故障告警接点和位置节点，其报警触点引至系统监控模块，用于监视其工作状态。

4 智能电池管理功能 1） 自动电池均充 2） 自动电池浮充 3） 电池定时均充

4） 电池的均浮充电压设置功能 5） 对均浮充电压进行温度补偿 6） 电池容量分析

7） 监控单元自动与手动相结合工作方式 8） 直流电源系统异常运行时异常情况处理

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四、直流系统负荷

直流系统主要供给直流控制、合闸回路电源，热工UPS电源、继电保护及自动装置电源、重要机械直流电动机电源、中央信号电源及事故照明电源等。能够满足在全厂交流电源失电情况下，确保机组可靠停运。

第二节：直流系统的巡检

一、直流屏及母线巡检项目

1 接线无松动、断线和过热现象；

2 各表计指示正确，熔断器完好，刀闸及小开关的位置指示灯与实际运行方式相符； 3 直流系统绝缘良好，母线电压在正常值范围； 4 检查试验闪光装置动作正常；

5 检查正、负极母线对地电压小于70V； 6 各支路信号灯指示与实际运行方式相符。 二、可控硅整流装置检查项目

1 各元件无过热，接线无松动或断线，装置信号灯指示正常； 2 各表计指示正确，装置输出电压、电流正常、稳定； 3 无异常报警及保护动作信号发讯； 4 装置无异常声音。 三、蓄电池室检查项目

1 蓄电池室照明，通风良好，室内清洁干燥，新风机组正常运行。 2 蓄电池室内严禁引入火种或存在火灾隐患。

3 各引线连接部位无松脱、短路、接地、腐蚀现象。

4 各蓄电池瓶电解液无泄漏和溢出现象，玻璃护罩完好无损。

第三节：直流系统的事故处理

一、直流系统异常现象的处理

1 直流母线电压过高或过低 现象：

1） 警铃响，“X组直流母线故障”发讯；

2） 微机直流系统绝缘监测仪数字显示母线电压过高或过低； 3） 母线电压指示超过规定值过高或过低； 原因：

1） 浮充或主充跳闸；

2） 浮充或主充所在电源母线故障； 3） 信号继电器故障误发讯； 4） 直流负荷有大的变化；

5） 浮充装置故障，其输出不稳定。 处理：

1） 正常运行时，调整直流充电装置输出电流大小，检查蓄电池浮充电流表是否符合规定，应维持蓄电池浮充电流在规定值运行；

2） 若由于直流充电装置故障引起，应立即将其退出运行，尽快联系检修维护人员处理。 2 直流馈线熔断器熔断

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现象：

1） 警铃响，“直流屏熔丝熔断”发讯；

2） 熔断器熔断的支路信号指示灯灭，该回路控制电源中断。 原因：

1） 支路有故障； 2） 信号继电器误动。 处理：

1） 正常运行中发生熔断器熔断应立即更换保险，恢复送电； 2） 若送电仍熔断，联系检修处理；

3） 在条件许可的条件下，可将该回路分段开关断开，逐段供电，缩小停电范围； 4） 若属继电器误动通知检修处理。 二、直流系统接地的查找及处理

1 直流系统瞬间或间断性接地故障 现象：

1） 警铃响，“直流母线故障”发讯；

2） 故障时，微机绝缘监测仪数字显示正母线或负母线对地电压值超限，正母线或负母线对地电阻值超低限；

3） “直流母线故障”信号瞬间发出或间断发出。 原因：

1） 直流母线发生接地；

2） 直流母线所属支路馈线发生接地； 3） 蓄电池、主充或浮充发生接地。 处理：

1） 用微机直流系统绝缘监测仪检查正、负母线对地电压值超限情况，检查正、负母线对地绝缘电阻值超低限情况；

2） 查找间断接地规律，用绝缘监测仪测量各支路绝缘电阻情况，确定故障支路； 3） 断开故障支路，检查寻找接地点，尽快联系检修维护人员处理； 4） 监视直流系统设备运行正常。 2 直流系统永久性接地故障 现象：

1） 警铃响，“直流母线故障”发讯；

2） 直流屏微机直流系统绝缘监测仪显示正、负母线对地电压超限，对地绝缘电阻超低限；

3） “直流母线故障”信号永久发出。 处理：

1） 用微机直流系统绝缘监测仪检查正、负母线对地电压超限情况和对地绝缘电阻超低限情况；

2） 用微机直流系统绝缘监测仪检查测量各支路绝缘电阻情况，确定故障支路； 3） 断开故障支路检查寻找接地点，尽快联系检修维护人员处理；

4） 对故障回路可采用逐段停电法，逐一断开各联络开关，查找出接地段，在该段再拉

切各直流保险，确定已接地屏，在该屏查找出接地点。 注：直流接地查找一般用拉路法，拉路顺序为

a、 先室外，后室内； b、 先次要，后主要； c、 先信号，后控制；

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d、 操作有关热工和调度电源时，应先征求有关人员同意后再操作； e、 不论该支路有无接地情况，拉开后，应马上投运。 f、 查找接地点时应注意 I 试拉前应与有关值班人员取得联系，在倒母线或拉路时，必须在无动力负荷的情况下进行；

II 试拉后，应在尽短的时间内恢复供电；

III 若试拉时遇到系统或机组故障，应立即恢复供电； IV 查找接地时，应严防人为造成两点接地短路。 三、直流系统的事故处理

1 直流充电装置运行中跳闸 现象：

1） 警铃响，“直流母线故障”发讯； 2） 装置屏上的运行指示灯灭；

3） 装置屏上和直流屏上浮充电流指示为零，直流母线电压相应下降。 原因

1） 装置电源或负荷回路发生故障； 2） 过流或过压保护动作； 3） 浮充或主充装置故障。 处理：

1） 及时启动备用可控硅整流装置，调整直流母线电压在正常范围内运行； 2） 检查可控硅整流装置跳闸后交流电压是否正常，快速熔断器是否完好； 3） 检查跳闸可控硅整流装置内部有无短路、断线，负荷有无短路等现象； 4） 检查跳闸可控硅整流装置欠压保护、过电压保护、缺相保护是否动作； 5） 经上述检查未发现异常时，重新启动投运； 6） 若投运失败，通知检修检查处理；

7） 若系保护动作，根据保护动作性质查找故障原因，若运行人员无法处理，通知检修处理；

8） 若系交流电压异常所致，设法调整电压正常。若系装置内部或负荷短路所致，消除故障点，恢复供电、若系快速熔断器熔断所致，更换快速熔断器。若系过负荷或误动所致，切除不重要负荷，恢复供电，观察是否还有过负荷现象，并立即查找过负荷支路，根据具体情况停电或限制负荷电流。

2 直流母线短路： 现象：

1） 警铃响，“直流母线故障”光字牌亮；

2） 出现多路“控制回路断线”、“保护元件故障”、“直流消失”信号； 3） 直流盘后有放电声和放电火花。 4） 保护柜电源监视信号灯可能熄灭； 5） 辅机起停操作可能失灵；

6） 故障前运行浮充或主充跳闸，蓄电池保险可能熔断； 7） 热机保护可能误动；

8） 如母线未失压则电压指示急剧下降； 9） 直流信号回路信号灯变暗或熄灭。 原因

1） 母线电源或负荷刀闸过负荷发热引起短路；

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2） 母线及所属回路积灰引起短路； 3） 母线及所属回路绝缘受损引起短路。 处理：

1） 将所有负荷倒至完好母线运行，故障母线上的浮充和蓄电池停运； 2） 将故障母线隔离停用，用CCI4、CO2或干式灭火器灭火； 3） 迅速隔离故障点，恢复母线运行，投蓄电池、浮充运行； 4） 若故障无法隔离，通知检修迅速处理。

注意直流短路弧光无灭弧零电位，破坏性较大，发现该故障应果断采取措施，防止事故扩大造成直流系统瓦解的恶性事故。在拉蓄电池出口刀闸时应注意蓄电池输出电流值在该刀闸允许拉断范围内，同时要检查该刀闸消弧罩完好，严防造成再次弧光短路。

第二章：UPS系统

第一节：概述

交流不停电电源（Uninterruptible Power Supply）简称UPS，目前已成为高要求计算机不可缺少的供电装置，还广泛应用于通讯、信息处理系统、卫星地面站，数控系统以及复杂工厂的控制检测系统。这些系统对供电质量及其可靠性、连续性有很高的要求，一般电网难以满足，特别是随着工矿企业用电量日增，非线性负荷越来越多，对电网产生了种种干扰，致使电网波形畸变、电噪声日益严重，有时甚至突然中断供电。这将造成计算机停运、各种控制系统失控等一系列严重后果。UPS装置就是为此而开发、发展起来的。其主要功能是：提高供电质量，以满足高要求用电设备的需要，一旦电网供电中断，立即由UPS的直流电源－蓄电池维持供电的连续性，或由于UPS本身故障以及检修时，由旁路（备用）电源供电，以便争取时间妥善处理。

UPS装置的简要原理是：把电网交流电压经整流器和滤波器后送入逆变器，逆变器将输入的直流电压变换成所需合格的交流电压，再经交流滤波器滤去高次谐波后，向负载供电。此外，还配置了蓄电池（机内或机外）作为储能单元。一旦交流电源中断，可立即自动切换成蓄电池供电。一般UPS均有旁路开关与备用电源相连（备用电源可以是另一路交流电，也可以是柴油发电机），这样不仅有利于UPS不停电维修，而且当负载启动电流太大时，还可以自动切换至备用电源供电，启动过程结束后，再自动恢复UPS供电。

UPS的技术性能很大程度上取决于逆变器的性能，它对UPS装置的输出波形及其谐波含量、装置效率、可靠性、对负载变化的瞬态相应能力、噪声，甚至装置的体积重量，均有决定影响。迄今为止，已能制造出多种形式的逆变器，其中有代表性的是方波型、纯正弦波型、准方波型（QSW）、稳压变压器型（CVT）、阶梯波型（SW）、脉宽调制型（PWM）、脉宽调制阶梯波型（PWSW）以及微处理器控制合成正弦波型。

第二节：UPS简介

一、UPS系统概况

我公司UPS装置为深圳威格赛自动化发展有限公司产品。该设备由输入变压器、输入滤波器、整流器、蓄电池接触器、逆变器、逆变输出接触器、输出隔离变压器、旁路接触器、静态开关、数字显示仪、控制面板、通信面板、紧急停机按钮等组成主电源柜。

旁路电源的自动调压器是一种输出电压精度较高的稳压电源，是由接触式调压器、变压

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器、电子信号处理电路及伺服机构、自动过电压及保护电路组成，具有输出波形好，稳压精度高，使用安全可靠等优点。

该装置还配置有蓄电池组，作为在交流主电源中断或整流器故障情况下，UPS装置逆变供电用的直流备用电源，以保证装置供电的连续性。

该装置为连续工作的固态UPS。当主电源中断或参数超出规定范围时，装置将优先启动蓄电池组继续对负载供电。当主电源中断时间过长，蓄电池放电至低限位时，如果旁路电源可靠，UPS装置将自动切换至旁路电源继续对关键负载供电。如果输入旁路电源不可靠，装置将根据蓄电池目前容量及负载大小，大约在负载停电前2分钟发出“关断迫近（Shutdown Imminent）”的告警信息。如果输入主电源参数恢复至正常范围之内，UPS装置将自动切换回正常运行方式，同时告警信息消失。

UPS装置主电源由该单元机组的保安A段提供，旁路电源由保安B段提供。

该装置只要有任意一路电源供电，另一路电源中断或由于运行人员在控制面板操作不当，都不会影响对负载的连续供电。但装置在正常运行当中，严禁人为按下“紧急下电（Load Off）”按钮。

当UPS装置旁路调压器故障需要检修时，可通过该装置的直通旁路开关和主电源柜的隔离变压器，由保安B段直接向装置输出屏供电；以便争取时间进行故障消除和检修维护工作。

UPS装置所供电的电气及热工重要负荷有：集控室控制屏、集控室调度台、变送器及记录表、励磁系统控制、220V直流绝缘检查装置、灭磁开关屏、热工UPS电源、热控DCS电源。 二、我公司UPS装置概况

1 主厂房80kVA UPS 序号 名称 规格和型号 单位 数量 产地 生产厂家 1 UPS主机柜 PEW 1080-220/220-EN 台 2 瑞士 GUTOR工厂 深圳威克赛自动化2 UPS旁路柜 SG-100K+DBW-100K 台 2 深圳 工程发展有限公司 深圳威克赛自动化3 UPS馈线柜 WKSSD-01 台 2 深圳 工程发展有限公司 2 生产办公楼20kVA UPS 序号 名称 规格和型号 单位 数量 产地 生产厂家 1 UPS主机柜 POWERWARE 9305 台 1 美国 POWERWARE 深圳威克赛自动化2 UPS旁路柜 SG-30K+DBW-30K 台 1 深圳 工程发展有限公司 深圳威克赛自动化3 UPS馈线柜 WKSSD-02 台 1 深圳 工程发展有限公司 深圳威克赛自动化4 蓄电池柜 WKSB 台 1 深圳 工程发展有限公司 上海西恩迪蓄电池5 蓄电池 大力神MPS12-100 只 48 上海 有限公司(美国西恩迪蓄电池公司独资) 3 网络继电器室10kVA UPS 序号 名称 规格和型号 单位 数量 产地 生产厂家 1 UPS主机柜 PEW 1010-220/220-EN 台 1 瑞士 GUTOR工厂 深圳威克赛自动化2 UPS旁路柜 SG-15K+DBW-15K 台 1 深圳 工程发展有限公司 深圳威克赛自动化3 UPS馈线柜 WKSSD-03 台 1 深圳 工程发展有限公司 - 278 -

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三、UPS技术规范

1 设备名称：静态不停电交流电源 2 设备型号：

1） PEW1080-220/220-EN 80KVA 2） POWERWARE 9305 20KVA 3） PEW1010-220/220-EN 10KVA 3 UPS容量：

主厂房UPS的容量:80KVA 生产办公楼UPS的容量:20KVA 网络继电器室UPS的容量:10KVA 1） UPS系统交流输入参数

主厂房80KVA UPS和网络继电器室10KVA UPS输入具有以下特性： UPS系统正常时由保安电源供电: 电压： 三相三线380V+10%～-15% 频率： 50Hz±6%

额定电压下的短路容量：50KA

生产办公楼20KVA UPS输入具有以下特性： 电压： 三相四线380/220V-23%～+28% 频率： 50Hz±6%

额定电压下的短路容量：50KA

2） 旁路电源：与交流输入电源相同。 3） 直流供电系统

当UPS系统交流电源消失时,由带闭锁二极管的蓄电池直流不间断供电 a、 主厂房UPS的直流供电由主厂房蓄电池供电 b、 生产办办公楼UPS自带蓄电池

c、 网络继电器室UPS的供电由网络控制室蓄电池供电

4） UPS逆变器输出电源应是交流不停电电源母线的正常电源。 主厂房80KVA UPS和网络继电器室10KVA UPS输出具有以下特性： 正常额定电压：220V±1% 频率：50Hz±0.5% 总谐波率:不大于5%

生产办公楼20KVA UPS输出具有以下特性： 正常额定电压：380/220V±1% 频率：50Hz±0.5% 总谐波率:不大于5%

5） 平均无故障时间：＞25万小时 整机效率：＞91％（满负荷时） 三、UPS系统的基本功能

交流不停电电源系统应在正常和事故情况下，向重要负荷提供可调整的正弦交流电压，并与厂用电系统产生的静态谐波相隔离。

1 UPS的正常交流输入端、旁路交流输入端、由蓄电池馈线的输入端，逆变器的输入端和输出端以及UPS输出端应装设具有热、脱扣器的自动开关进行保护。

2 旁路电源和逆变器输出应通过高速静态切换开关接至交流不停电电源母线。如果旁路交流电源的变化在所规定的范围内，而此时逆变器输出的暂态响应时间超出了要求的调节

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范围，或当逆变器输出电压降低，或当输出频率变化超出规定的范围时，高速静态切换开关应能自动将交流不停电电源母线的供电电源切换至旁路电源。

3 应设置手动先通后断开关，以便将旁路电源分支切换到交流不停电电源母线，检修静态开关。

4 电源调压应有自动和手动两种方式。

5 UPS系统应配备必要的变送器和报警总信号，与机组DCS系统通过硬接线或RS485串行口通信。

四、UPS系统的组件

1 主厂房80KVA UPS、网络继电器室10KVA UPS及生产办公楼20KVA UPS系统组件 1） 整流器

整流器应包括隔离输入变压器、可控整流桥、控制板。整流器输入变压器由三相输入供电。

整流器提供逆变器一个恒压直流电源，取最高电压不小于1.125倍的直流母线额定电压。 整流器输入电压的允许变化率不小于额定输入电压+10%～－15%。允许频率变化率不小于额定输入频率的±6%。

整流器应具有全自动限流特性，以防止输出电流超过安全的最大值，当限流元件故障时，其后备保护应能使整流器跳闸。

2） 逆变器

逆变器的输入由整流器直流输出及带闭锁二极管的蓄电池直流馈线并联供电。当整流器输出电源消失时，切换至蓄电池直流馈线供电。

当整流器输入电压和频率在允许的规定值范围内变化或蓄电池组直流母线电压变化率为额定值的±12.5%时，逆变器在各种工况运行时，其输出电压的变化率应不超过额定值的±1%，频率变化率应不超过额定值的±6%，逆变器的总谐波有效值应不大于5%，任何单一谐波有效值应不大于2%。

逆变器应具有全自动限流特性。过载或出口短路时，应将输入电流限制在安全范围内。当短路切除后能自动恢复正常运行。限流元件故障时，后备保护应能将逆变器跳闸，并发出报警信号。

逆变器在功率因数0.7～-0.9运行时，最大冲击负荷为额定值的1.5倍时，应能承受60S。

2 旁路变压器

1） 主厂房80KVA UPS和网络继电器室10KVA UPS 配套旁路变压器

旁路变压器由隔离变压器和调压变压器串联组成。隔离变压器输入侧设±5%的抽头。旁路变压器为500V级干式绝缘，变比为380/220V（220/220V）满负荷且周围气温40℃时能长期可靠运行。

闭锁二级管的额定电流应能长期承受逆变器的最大输入电流。闭锁二级管的反向峰值电压应不小于1500V。

2） 生产办公楼20KVA UPS配套旁路变压器

旁路变压器由隔离变压器和调压变压器串联组成。隔离变压器输入侧设±5%的抽头。旁路变压器为500V级干式绝缘，变比为380/380V满负荷且周围气温40℃时能长期可靠运行。

3 静态切换开关

在逆变器输出电压消失、受到过度冲击、过负荷或UPS负载回路短路时，静态高速切换开关应自动将配电柜负载切换到旁路交流电源。从逆变器输出电流消失到切换到旁路电源，总的切换时间应不大于4ms。

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当电源切至旁路时经延时发信号。

当逆变器恢复正常运行时，静态切换开关应能经适当延时自动将负荷切至逆变器输出。也能手控解除静态切换开关的自动反向切换。

4 手动旁路切换开关

手动旁路切换开关应有自动和手动旁路两位置，以便当逆变器和静态切换开关或后者退出运行进行维修时，不致使负荷停电。手控旁路开关在手动旁路位置时将静态切换开关旁路的同时，应切断逆变器的同步信号；手动旁路切换开关在自动位置时应再度接入同步信号，以变将配电屏接至逆变器之前试验逆变器的同步。

设置逆变器输出与旁路电源的同步控制装置，以保证逆变器输出与旁路电源同步。如果电厂频率偏离限定值，逆变器应保持其输出频率在限定值之内；当电厂频率恢复正常时，逆变器应自动地以每秒1HZ或更小的频差与电厂电源自动同步。同步闭锁装置应能防止不同步时手动将负载由逆变器切换至旁路，UPS控制屏上应设有同步指示。手动切换时，逆变器输出应和旁路同步，逆变器故障或外部短路由静态切换开关自动切换时则不受此条件的限制。

五、 UPS结构特征

1 所有整流器、变压器等为干式。

2 UPS系统采用强迫风冷方式，强迫风冷系统采用低速永久性润滑的两只互为备用的风扇（一只故障时，另一只自动投入），并配以活动滤网，每个风扇应有独立的交流分支电源回路。任何一个风扇故障将发出报警信号。 六、UPS系统装设以下保护和控制装置

1 设置的保护有：

1） UPS系统装有防止直流和交流回路的暂态过电压保护，该保护装置装设在内部，不需与任何外部设备的配线相连接。

2） 带热保护、满足UPS整流器交流输入要求的开关应在仪表盘上有输入信号指示灯，带热保护的旁路开关也应装设指示灯。

3） 逆变器输入端应装设监视直流输出的低电压继电器，继电器动作经延时发出报警信号。

4） 整流器输出端应装设过电压继电器。如有必要，过电压继电器动作时，跳开工作回路直流电源，以保护逆变器，并发出信号。

5） 设置“强迫风冷系统故障”指示灯或其他报警信号。

2 提供以下模拟量输出及信号接点，可通过硬接线和通信口与计算机接口。 模拟量输出有：

——输出电压、电流 ——输出频率 信号接点有：

——整流器输入故障 ——直流电压超出范围 ——电池运行

——直流电接地故障 ——旁路输入故障 ——温度过高 ——风扇故障 ——电源故障 ——综合故障

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——制造厂选择的其他信号

第三节：UPS系统的工作模式

UPS系统正常运行时，有三种工作模式，即：正常运行模式、蓄电池运行模式、自动旁路运行模式。在系统故障及检修时还有手动旁路模式及检修模式，共计五种运行模式，每种运行模式的运行情况为：

1 正常运行方式

电源由所属单元机组保安A段提供经开关供给整流器，整流器将直流电提供给逆变器，经逆变后通过逆变输出接触器、输出隔离变压器，向负载屏提供三向四线交流电。整流器同时提供蓄电池的充电电流，蓄电池的充电情况由UPS检测并由检测面板上的一个指示灯来显示。

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，以保证对关键负荷供电的不间断；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。

2 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，将出现一个“关断迫近（Shutdown Imminent）”警告信号，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。

3 旁路运行方式

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电子开关和输出隔离变压器将交流电源供给负载屏。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。正常情况下，只要主电源逆变器不能继续支持关键负荷的供电，UPS都将自动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）。

旁路运行方式属于一种正常运行方式，而非报警状态。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。

4 手动旁路模式

当UPS主机柜下电检修时，整流器、逆变器、蓄电池、自动旁路均退出运行。此时，将负载柜旁路输入开关合上，可继续对UPS负载供电，这时的工作回路主要是通过旁路调压柜和检修回路构成通路，此时的供电电压精度低，且主要负载不受保护。

5 检修模式

当主机柜和旁路调压柜均退出运行检修时，此时通过旁路调压柜上直通开关，直接将380V保安B段交流电源供给负载柜，向负载提供交流电源，此时的供电电压精度低，且主要负载不受保护。

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第四节：UPS系统正常巡检项目

1 检查UPS电源装置配电室应保持良好通风，室内应清洁，无锈蚀气体和粉尘污染； 2 正常运行时，应检查由本机组保安段提供的主、旁路电源供电良好，主回路输入电源开关（CB1）在合闸位置。检测面板LCD屏幕显示的输入、输出电压、电流、频率、容量、功率因数等参数在规定值范围内。

3 正常运行时，应检查旁路自动调压器柜输入、输出控制开关在合闸位置，三相输入电压指示在规定范围内，旁路切换开关（MODE）在正常（NORMAL）位置。

4 正常运行时，应检查蓄电池输出空气开关在合闸位置，蓄电池控制开关（BATTERY）在正常（NORMAL）位置，检测面板LCD屏幕显示的蓄电池电压及充电电流在规定范围内。

5 检查旁路电源自动调压器的旋转部分是否松动，线圈接触面是否光洁，有无异音等，凡发现不正常现象应立即汇报，并及时通知检修。

6 检查检测面板符号状态指示灯与运行状态相符，无异常指示灯亮。

第五节：UPS系统的事故处理

一、UPS装置异常运行的处理

现象：

警铃响，“UPS异常”发讯。 处理：

1 检查UPS各电源是否在规定的运行参数范围内，确定那一路电源运行参数超出规定范围，然后进行针对性处理。

2 若属负荷支路过载，应及时联系热机或电气维护人员处理。 3 若属UPS装置本身故障需要停运处理时，应及时联系热工、电气检修人员，并做好UPS电源切换中的事故预想，准备工作做好后，运行人员方可进行UPS电源切换操作。 二、UPS装置整流器故障的处理

现象：

1 警铃响，“UPS异常”发讯；

2 UPS装置自动切换为蓄电池运行方式；

3 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将切换至旁路运行方式。

处理：

1 检查UPS输出屏运行是否正常；

2 检查UPS屏幕中工况显示及运行指示灯是否正常； 3 检查蓄电池输出电压是否正常；

4 当UPS系统事件报警发生下列情况之一时，运行人员应及时进行处理： 1） 整流器直流过压（Rectifier DC Over Voltage）； 2） 整流器直流欠压（Rectifier DC Under Voltage）； 3） 输入交流过压（Input AC Over Voltage）； 4） 输入交流欠压（Input AC Under Voltage）；

5） 输入交流频率过高（Input AC Over Frequency）； 6） 输入交流频率过低（Input AC Under Frequency）。

5 当UPS系统事件报警发生下列情况之一时，应及时联系检修人员进行处理：

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1） 整流器故障（Rectifire Failure）；

2） 整流器逻辑电源故障（Rectifire Logic Power Fail）；

3） 整流器温度传感器故障（Rectifire Timp Sensor Failure）。 三、UPS装置逆变器故障的处理

现象：

1 警铃响，“UPS异常”发讯；

2 UPS装置自动切换为旁路运行方式； 3 装置上旁路运行指示灯亮；

4 LCD屏幕显示逆变器故障或逆变器接触器（K3）故障报警（Inverter Failure或Inverter Cont K3 Failure）。

处理：

1 检查UPS输出屏运行是否正常；

2 检查UPS屏幕中工况显示及运行指示灯是否正常； 3 检查旁路输出电压是否正常；

4 当UPS系统事件报警发生下列情况之一时，运行人员应及时进行处理： 1） 逆变器直流过压（Inverter DC Over Voltage）； 2） 逆变器交流过压（Inverter AC Over Voltage）； 3） 逆变器频率过高（Inverter Over Frequency）； 4） 逆变器频率过低（Inverter Under Frequency）； 5） 100%过载关机（100% Overload Shutdown）； 6） 125%过载关机（125% Overload Shutdown）。

5 当UPS系统事件报警发生下列情况之一时，应及时联系检修人员进行处理： 1） 逆变器故障（Inverter Failure）；

2） 逆变器接触器（K3）故障（Inverter Cont K3 Failure）； 3） 逆变器逻辑电源故障（Inverter Logic Power Fail）； 4） 旁路接触器（K4）故障（Bypass Cunt K4 Failure）； 5） 旁路控制故障（Bypass Cuntrol Failure）；

6） 蓄电池接触器（K2）故障（Batter Cunt K2 Failure）。 四、旁路调压器故障处理

现象：

1 UPS装置LCD屏幕显示旁路电源故障报警； 2 自动调压器不稳压或无输出电压； 3 自动调压器线圈烧坏或火花大；

4 自动调压器不时发出机械转动噪音和转动声音。 处理：

1 检查旁路电源是否正常，旁路电压是否在正常范围内，及时进行调整；

2 若自动调压器不稳压或无输出电压，但输入电压良好时，应及时联系检修维护人员处理；

3 若自动调压器线圈烧损或火花大，立即停运自动调压器，断开输入、输出开关，并联系检修维护人员处理。

4 若自动调压器不时发出机械转动噪音和转动声音，应及时联系检修维护人员处理。

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第六节：UPS系统的操作

一 UPS系统的启动

1启动UPS旁路隔离稳压器（旁路柜） 方法：确认Q050在AUTO位。

合上总电源开关Q001，稳压开关Q003。 注：市电开关Q002一定要处于分开位置。 按下启动（稳压）按钮。 检查输出电压为220±5伏 2启动UPS

方法：确认Q050在AUTO位置 合上Q001开关

在UPS显示面板显示“stand by”时，按下“system on”按纽，UPS启动，等候30秒左右，按“C”键清除UPS报警。 UPS显示“Normail operation”，合上馈线柜内电池刀闸，完成开机。 二 UPS系统关机（在负载停电时）

1按UPS面板上按“#”键，按↑↓键，选择“bypass operation”菜单，按“1”键，UPS转到自动旁路运行。

2 同时按下“system on”和“system off”,UPS关机。 3关掉旁路电源，UPS主路输入电源开关，电池刀闸。 三 UPS系统关机（负载不停电）

1． 按UPS面板上按“#”键，按↑↓键，选择“bypass operation”菜单，按“1”键，UPS

转到自动旁路运行，一定要确认UPS面板上“EN”灯亮 2． 旋转Q050到“TEST”位置

3． 同时按下“system on”和“system off”UPS关机 4． 断开UPS主输入电源Q001开关和电池刀闸 5． 转换Q050到BYPASS端

四 UPS系统在“BYPASS”位置启动

1． 合上Q001，按下“system on”，UPS显示“Normail operation”

2． UPS面板上“#”选择bypass operation”菜单，按“1”按钮，UPS启动到“EN”运

行，确认面板上“EN”灯亮时，旋转Q050到AUTO位

3． 按面板＃选择“bypass operation”菜单，按“0”按钮，UPS切换到正常运行，“EN”

灯灭，UPS显示“Normail operation”

五 UPS正常运行状态（普通操作）

在普通操作下，手动旁路开关切换至AUTO位置，交流电输入（整流器主线）经过匹配的变压器供应给相角控制整流器，整流器补偿主线电压偏差波动，负载的偏差，以及维持直流电压恒定。在其下流的逆变器依靠最优正玄脉冲宽控制（PWM）转换直流电压至交流电压并直接为所连接的负载供电。如果逆变器对负载供电不安全，例如过载（>150% 1分钟，125% 10分钟）或者逆变器故障，UPS将自动切换到旁路。 六 电池运行

当电池操作时手动旁路开关Q050在AUTO位置，如果主路发生电压下降和中断，整流器不再为逆变器供电，投入中间的直流（电池）将会自动无干扰为逆变器供电。如果直流（电池）放电达到限度，警报将会发出，主线恢复将会自动切换至主线供电，否则，这时旁路主线在允许的范围内，系统将自动转换到旁路操作，如果旁路主线不可用或超出范围，系统将

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会自动停机。 七 自动旁路运行

在自动旁路方式运行下手动旁路开关在AUTO位置。此系统部分可以使用电设备无中断转换至特定允许限度的旁路主线供电，此转换可由控制信号自动启动或者手动启动。每次无中断的转换，自动还是手动，可能由UPS系统的电压，频率和相位与旁路主线的关系是否同步来决定，背离特定范围的主线频率，将会抑制转换。当逆变器电力供应不能保证在特定范围内时负载将自动转换到自动旁路运行。如果旁路主线发生故障，整流器主线可用，系统在此情况下将自动转换至普通操作（整流器主线供电）。否则如果直流可用并在允许范围内，（仅发生在手动切换至自动旁路的情况下）将转换至电池操作，因此会发生由程序决定的输出电压的短时丢失。 八 手动旁路运行

1． 转换UPS到旁路运行，确认旁路主线在允许范围内绿色的LED9 BYPASS MAINS OK（旁 路主线正常）和黄色LED96 SYNCHRONOUS（同步）将发光，按键#，并用↑↓键至到显示 “Bypass operation:OFF”然后按“1”，面板发光并显示“Bypass operation”

2． 再转换至手动旁路开关Q05O到TEST位置之前要保证静态开关EN开启的（绿色的 LED10“LOAD VIAEN”必须是亮着的），然后转换开关Q050到TEST端绿色的LED11 MANUAL BYPASS将会发光。

3． 然后将手动旁路开关Q05O继续打至BYPASS位置，绿色的LED11将继续发光，绿色 的LED10将熄灭，负载由旁路主线直接供电。 九 注意事项：

1． UPS负载短路时，为了保护逆变器，UPS主路自动切换到自动旁路工作，恢复时须手动

切回至主路供电。

2． 如果电池（直流）无电（放空），UPS转换至自动旁路工作，这时UPS将无法自动转换

至主路运行，这时须将UPS转换到手动旁路运行，Q050转换到TEST位置将UPS关机，断开主电源开关，电池开关，然后重新开机。 3． Q050 3位置手动旁路开关解释：利用这种先和后断开关可隔离系统部分以便进行维修或

者维护工作。

AUTO：在此状态下负载由系统供电（逆变器或静态旁路）

TEST：在此状态下负载由旁路供电，可以对UPS系统进行检测，而负载可以在安全母线工作。

BYPASS：在此状态下负载由旁路主线供电，可对UPS系统进行检测，而用电设备可以在安全母线工作，要完全的隔离系统部分，必须断开电池和主路开关。

4． 内部电源供应，由内部整流器主线或者旁路主线供电，当二者之中的一个发生故障，前

面板将会发出报警。

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wdho.html