一种UPS故障报警装置设计与使用维护

张希庆

（唐钢气体有限公司，河北唐山 063000）

前言

UPS（Uninterruptible Power System），即不间断电源，在冶金、石化等工业领域应用十分广泛，主要用于给自动化系统或电力电子设备提供不间断的电力供应，为生产的连续性和安全性运行提供保障。UPS 一旦中断供电，轻则生产中断，重则关系到现场人员和设备的安危。如何安全使用UPS设备，减少故障率，延长其使用寿命，是作为电气维护工作中一项重要的问题。

1 UPS工作原理

当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS 就是一台交流市电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将机内电池的电能，通过逆变转换的方法向负载继续供应220 V 交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。

2 故障分析

现实使用中，由于UPS 安装位置大都与其负载（DCS 等设备）在同一位置，一旦UPS 进线断电、掉闸等故障，负载则由电池逆变转换继续供电，生产无任何影响，操作人员不能有效监控、及时发现进线故障，这将会导致电池电能耗尽后，负载彻底失电，造成严重生产安全事故。唐钢气体炼钢制氧作业区3#空分DCS 系统后备电源采用的是FRUK1110PG 在线式UPS，使用过程中曾发生过一起UPS 进线电源跳闸故障，UPS 及时投入并发出报警声音，DCS 系统未受丝毫影响，但由于中控室人员不能及时发现，UPS 电池电量耗尽后，DCS 系统停电，空分装置停机，造成生产中断，教训深刻。尽管现在UPS 主机都附带有报警输出RS485 或者RS232 接口,但真正做到有效报警还需要转换模块和软件开发，投入成本高，效果并不理想。因此，迫切需要设计一种简易故障报警装置，能够对UPS进线电源进行检测，一旦停电或故障能够及时进行报警，防止电池耗尽后负载断电，满足工厂生产工艺的连续性要求和安全要求。

3 处理与改进措施

为避免类似故障再次发生，设计了一种简易实用的UPS 故障报警装置，能够对UPS 进线、出线进行在线监测，发生故障能够及时报警。详细方案如图1所示。

图1 UPS故障报警装置原理图

空气开关1、4 闭合，本装置投入使用，当UPS进线电源正常时，电源监测继电器2和电压检测表3同时得电，电源监测继电器常闭接点7断开，电源失电故障报警指示8 灯灭，无报警；电压检测表辅助常开接点6 断开，输入电源监测故障指示9 灯灭，无报警；UPS 输出正常，输出带电指示5 显示正常，无报警；UPS 输出异常时，输出带电指示5 显示报警。当UPS 进线电源电压异常时，电压检测表3监测到异常，电压检测表辅助常开接点6 闭合，输入电源监测故障指示9 得电报警。当UPS 进线电源失电时，电源监测继电器2 失电，电源监测继电器常闭接点7 闭合，电源进线失电故障指示8 得电报警。由于报警回路是由UPS 输出回路提供电源，不受进线故障即时干扰，这就保证了进线电源故障时，警报回路依然有效。

改造方案能够对UPS 运行状况进行及时有效监控，一旦进线电源故障能够及时进行预警处理，防止电池耗尽后，关键负载断电，给安全生产带来重大损失。本装置结构简单实用、安装操作方便，能够满足工厂生产的稳定性和安全性要求。

4 UPS日常维护措施

4.1 主机维保内容

（1）定期巡检UPS 显示面板，运行状态指示图，无报警信息，所有运行参数都处于正常值范围内。

（2）注意声响变化，若存在接触不良、绕组短路或变压器有偏磁现象，则UPS 输入、输出隔离变压器会出现异响。

（3）排风扇过滤网是否堵塞，若堵塞，则会造成主机散热不良，易烧坏电子元器件。每年除对UPS进行一次彻底的清扫去垢。

（4）如有必要需对UPS 进行断电检查。由于输入端有滤波电容，断电后端子间有可致命的高压存在，应逐相对地放电，检查确认无电后，再对其进行进一步检查操作。仔细检查UPS 主机内驱动元件和电路板，特别注意观察以下部件：电解电容器、变压器线圈及连接部件和扼流圈、电缆和接线端子等是否有异常。

（5）当装置具备停电条件时，可断开UPS 输入配电柜中的输入开关，将UPS 置于带载状态下运行，以此来确定电池组的后备时间是否在规定范围之内。如果运行时间较短，则说明电池容量下降，需要及时更换电池；也可断开电池开关，UPS逆变器将停止工作，可以监测UPS 能否自动地将负载切换到交流旁路电源供电通道上。通常当电池组的端电压下降到它所预置的自动关机电压值时，UPS 的逆变器将停止工作，同时UPS 自动地将负载切换到交流旁路电源。在不确定UPS 功能是否正常的情况下，建议不要在正常运行时进行此项监测。

4.2 蓄电池的保养维护

通常UPS 蓄电池为阀控式密封电池，一般是免维护的。但UPS 在供电质量高、很少发生交流电停电的使用环境中，蓄电池会长期处于浮充电状态，日久就会导致蓄电池化学能与电能相互转化的活性降低，加速老化而缩短使用寿命。因此，一般每隔3个月应完全停交流电，对蓄电池进行检查；而每2 年完全充放电一次，放电时间可根据蓄电池的容量和负载大小确定，再按规定再充电8 h以上。根据蓄电池的设计寿命，加强对其进行状态监测，定期更换。