论UPS、EPS、直流屏的应用与维护

石明亮 王立江 赵 勇 赵玉霞

（新疆独山子炼油厂电修车间，新疆 克拉玛依833699）

0 引言

不间断电源系统与供电继电保护系统是变电站设备的核心之一。在建立变电站时，不仅要选择品质优良的UPS、EPS和直流屏系统，而且要做好日常应用与维护工作。在本文中，笔者将结合实际工作中所涉及的艾默生UPS、三辰直流屏、北京动力源EPS等品牌系统的应用与维护经验进行理论性研究，总结前辈们的工作经验，以提高自身工作水平，从而为扎实地做好变电站系统应用与维护工作奠定理论基础。

1 UPS、EPS、直流屏系统应用

1.1 UPS系统应用

UPS是一种事故电源系统，其能在交流电中断后继续为电气设备进行供电。变电站UPS系统由主机柜、旁路稳压柜、输出馈线柜和蓄电池等组成，在交流电停止供电后，UPS通过变电站现有直流电系统对调度通信系统、微机系统、DCS系统、自动化仪表、监控系统等继续供电，以确保变电站的正常运行。UPS系统采用二级变换的方式对交流电与直流电进行转换。首先，可通过整流器（AC—DC）将输入隔离变压器后的交流电转换为稳定的直流电；其次，可通过逆变电源（DC—AC）将整流后输出的直流电转换为正弦波交流电。

本文以艾默生iTrust系列在线式UPS为例进行说明，其包括整流器、逆变器、直流屏（蓄电池组）、自动转换开关、旁路开关（人工开关）五部分。UPS供电来源包括正常段和事故应急段交流电（380 V），UPS回路由变压器、滤波器、二极管、继电器、空气开关、电压表、电流表、避雷器等组成，当站用交流电经过空气开关进入UPS回路后，整流器将交流电转换为直流电源，当直流电源经过逆变器转换为交流电时，可通过静态开关为负载供电。

1.2 EPS系统应用

EPS同为事故电源系统，但其与UPS有所不同，UPS强调供电质量的稳定性，而EPS强调供电的持续性。EPS系统由输入／输出单元、充电模块、电池组、逆变器、监控器、输出切换装置等组成，其对逆变切换的时间要求并不高，但对供电的持续性要求较高，在变电站应用中可为照明系统、消防系统提供电力保障。EPS系统同样具有逆变转换功能，在断电情况下可切换到逆变器供电，确保照明、消防等系统的供电，当市电恢复后，EPS可通过充电器为蓄电池充电。

本文以北京动力源EPS为例进行说明，其包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等。整流充电器将变电站交流电转换为直流电，实现对蓄电池的充电和对逆变器的供电；逆变器将直流电转换为交流电，对负载设备进行供电；互投装置用于实现市电与逆变器输出间的电源切换。动力源EPS具有EPS系统控制器，其可对系统工作状态进行实时监控，EPS电源相互切换时间为100 ms，应急备用时间则由选择容量及输出电源共同决定。

1.3 直流屏应用

直流屏是直流电数控、保护、管理、测量系统，其在变电站应用广泛，通常为保证电力操作人员的生命安全，系统操作电源均设为直流电源。直流屏作为直流电操作系统，适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合使用。

本文以浙江三辰直流屏为例，其主要由充电模块、监控系统、铅酸免维护蓄电池和主接线组成。当两路互投的三相交流电输入后，首先经过EMI过滤输入整流装置，将交流整流为脉动的直流输出，再通过无源功率因数校正（PFC）电路，将脉动的直流转换为平直的直流电源，为负载提供直流电源。我们现场采用两路直流输出，一路为硅链降压，输出电压为220 V，称之为控制母线；另一路直接输出电压为246 V，称之为合闸母线。

2 UPS、EPS、直流屏应用中常见问题与解决方法

2.1 UPS应用常见问题与解决方法

本文以艾默生iTrust系列UPS为研究对象，其常见的问题主要有UPS元件故障问题、交流故障问题、直流系统故障问题、旁路开关故障问题。

UPS内部元件包括整流器、逆变器、变压器、切换开关等，其中任何一个元件发生故障都会导致UPS系统失效，因此，UPS内部元件故障问题可根据内部元件发生故障的类型进行具有针对性的处理。例如：如果检测到逆变器出现故障，可绕过直流转换供电，将切换开关转到旁路电源供电；待对内部元件进行更换后，再恢复到自动切换开关。

当交流输入过高、过低或者断电时，UPS系统在无瞬间断电的情况下，先切换至蓄电池单元逆变输出，当蓄电池电源供电中断时，应自动切换至事故电源即旁路供电。此时若供电中断，则手动拉开旁路开关，用万用表检查上级电源是否正常，若有缺相也会切换至蓄电池供电。现场一般为输入交流电故障或缺相，当发生内部元件故障时，一般采用旁路供电。

如果交流输出旁路开关发生故障，则需要手动闭合另一旁路开关，并拉开所有空气开关，更换故障旁路开关后再恢复主电源供电。

2.2 EPS应用常见问题与解决方法

本文以北京动力源EPS为研究对象，其常见的问题主要出现在整流部分，故障表现是在交流电停止供电后转换为EPS供电，供电无反应。造成这一现象的原因是EPS蓄电池组没有足够的电能提供给负载设备，因此，首先要检查EPS的整流器，看是否有直流电压输出，如果检查整流器无电压输出，则说明整流管被击穿或者发生了断路；如果检查整流器有电压输出，再检查逆变器电压是否正常，看有无交流220 V输出，如果无输出则表明逆变器故障，如果有输出则再检查互投装置接触点是否完好。

2.3 直流屏应用常见问题与解决方法

本文以浙江三辰直流屏为研究对象，其故障问题主要来源于主接线部分、充电模块与监控部分、蓄电池部分。

主接线故障排查需对直流屏各种元件的开关、中继、接触器进行检测，发现故障元件对其进行更换。直流屏整屏使用寿命国标为8年。

充电模块与监控系统故障排查，首先要断开电池组开关，分别检查充电模块及监控模块的工作状况，如果出现异常则对其进行更换。直流屏充电模块及监控模块的使用年限通常为8年左右。

蓄电池故障排查可分别对充电状态下和非充电状态下每节电池的标称和浮充电压进行测量，看是否是电池问题，若是电池问题则更换电池，通常直流屏电池的使用年限在8年左右；若发生控制回路等二次故障，在不影响运行的前提下，建议将站内的直流系统停电，按二次图对元件进行分析、检查，做到有的放矢；若整流模块发生故障，现场一般采用三路整流模块并列供电，可在线更换，将故障回路的整流模块直接退出运行，由另两套模块供电，当更换完毕后，迅速恢复直流系统运行即可。

3 结语

变电站备用电源的应用非常普遍，因此，做好变电站配电保障系统的应用与维护工作对于变电站的正常运行具有非常重要的现实意义。UPS、EPS和直流屏在变电站中是非常常见也是应用率比较高的二次配电装置，在对其进行应用与维护时，要认真阅读系统的使用说明，清晰地认知其工作原理，定期检查和做好系统各项元件的维护与更换工作，以确保突发紧急状况时变电站二次配电系统能够正常工作。

［1］刘志良.UPS应用问题探讨［J］.电工技术，2002（5）.

［2］唐志伟，王忠明.高频开关免维护电池直流屏运用探讨［J］.江西能源，2005（3）.

［3］杨晓花，邢岩，李成章，等.UPS应用与选型若干问题的探讨［J］.电气应用，2009（12）.