Comet 3000UPS主電源故障處理案例

陳 珊

UPS主電源故障的幾率較低，維護人員也缺少該類故障處理經驗，為此，通過一起Comet3000 UPS主電源故障案例，分享該機型UPS的維護經驗。

1 故障現象

某日，通信集中網管告警，顯示某處UPS主電源告警。維護人員趕到現場后發現：配電箱內UPS輸入空開跳閘，UPS主機整流輸入空開RCB跳閘，UPS處于電池供電狀態，控制面板顯示2條信息：A1主電源告警、A8電池放電。UPS主機輸入電壓為零。反復測試低壓配電箱至UPS輸入的連線，排除輸入配電電路短路可能，將故障點范圍縮小至UPS機柜內。

機電人員檢查配電箱后確認正常。重新合上配電箱內UPS輸入空開，確認UPS主機輸入端三相輸入參數正常。

維護人員重新閉合RCB（整流開關）后，告警模塊上的指示燈顯示主電源已恢復，但約1s后RCB復又跳閘，此次動作未導致低壓配電箱UPS輸入空開跳閘。

2 故障排查

2．1 排除主機外部設備及線路故障

UPS能啟動電池供電模式，表明逆變器電路部分工作正常，電池輸出至逆變器的電路正常。UPS主機可以從電池供電模式切換至靜態旁路，再切換至手動旁路，表示靜態旁路監控部分及旁路輸入部分正常，輸入輸出濾波電路正常。

通過萬用表檢測市電輸入電路，未發現輸入線路短路等異常情況，確認低壓配電柜至UPS輸入空開之間的電路正常，故障原因鎖定于主機輸入端和整流部分。

2．2 排除主機內部線纜短路故障

首先檢查線路是否有短路，檢查器件外觀，無過流燒損的痕跡，也無元件燒毀異味；檢查線纜外觀，無外皮損傷導致芯線外露；通過儀表檢測線纜及電感線圈，未發現有短路現象。重新啟動UPS時，能正常啟動約1s，然后才跳閘，據此線纜短路的可能性比較小。

2．3 排除板卡故障

故障時，控制面板的故障信息顯示只有A1主電源告警和A8電池供電模式提醒，并無板卡故障的相關告警。將3塊整流關鍵板卡：整流電源板、整流控制板和整流晶體管驅動板逐塊更換，故障情況依舊；由于懷疑主控板可能會在故障情況下發送錯誤命令導致系統跳閘，設備廠家還更換了主控板，故障依舊。

2．4 故障范圍確認

根據以上故障排查，將故障原因基本確定為空氣開關故障或整流橋晶體管被擊穿。通過萬用表測量可控硅各級之間阻值來判斷，但測試點不全面，沒能檢測出擊穿故障，因此懷疑是空開故障。

2．5 故障點的最終確定

更換空開前，由于對晶體管擊穿仍舊持懷疑態度，設備廠家先更換了3個可控硅部件，然后將主控板接入外接電源進行開機測試，UPS能正常啟動。維護人員在對換下的3個可控硅進行阻值檢測時，發現一個可控硅1、3端口之間測出的阻值為0，表明這個晶體管已經被擊穿。設備廠家復測確認了擊穿。找到故障點后，換上新備件進行開機測試，設備啟動正常，UPS功能恢復。

3 可控硅擊穿分析

可控硅內部電路如圖1所示。

圖1 可控硅 SEMIKRON SKKT92B14E 內部電路

每一相交流電源接入一個可控硅，整流橋部分一共使用了3個可控硅。其中，可控硅內2個晶體管在正常不加電的情況下均為截止狀態，4、5端和6、7端接入主控模塊，分別用作控制2個晶體管導通與否的信號端。

測量阻值可以檢查是否有一個晶體管擊穿，測量點應選擇1端與2端、1端與3端之間，要判斷2個晶體管是否均被擊穿時，可測量2端與3端之間的阻值。如果測量可控硅時，僅測量1端與2端、2端與3端，沒有檢測1端與3端就會漏檢。

市電進入UPS主機時先經過RFI濾波器，對輸入電源進行射頻干擾防護，通過RCB整流輸入空開，經三相輸入交流電感線圈隔離諧波電流，使進入整流橋的三相交流電是平滑的正弦波形。

若一個晶體管擊穿，假設是圖2中第2個可控硅內的晶體管被擊穿。主控板在啟動后，根據輸入相位，發送了一個導通信號給另一個晶體管后，會出現這2個處于不同可控硅上的晶體管之間形成了電流回路從而短路，使整流輸入開關馬上跳閘。這也就是故障時為什么重新合上RCB開關后會約1s后跳閘，正是主控板啟動并導通信號所需時間。

圖2 晶體管被擊穿現象分析

4 整流器和逆變器測試方法總結

此次故障原因比較罕見，處理過程需要對系統電路原理分析透徹，涉及到UPS各種工作模式、各模塊電路原理圖分析、可控硅工作原理、整流器開環及閉環測試方法、整流輸出電壓及逆變輸出電壓的調節，以及該型號UPS主機內部結構組成等方面的知識。

4．1 整流器開環測試 （手動調節整流輸出電壓）

此測試有利于在確定直流電源故障后，以較低的直流電壓檢查部件的性能。測試后，所有的跳線器都必須移回最初位置。

1．選擇逆變器TEST模式，在主控電路板（I／S－CL）中將DIP6SW1設置在OFF位置，此步驟可以防止逆變器自動啟動。

2．在整流器控制模塊 （PB115）電路板中，將跳線器JP1設置在2～3位置 （手動調節）。

3．旋轉電位計P1將電壓調整信號設為零。

4．閉合RCB，向整流器供電；檢查并確定整流電源模塊 （PB114）電路板中的所有LED指示燈都正確顯示。晶體管驅動板FIR－91（PB113）上的所有LED指示燈都必須滅掉。

5．通過旋轉整流器控制模塊 （PB115）電路板中的電位計P1增加整流器輸出電壓。當電壓開始增加時，晶體管驅動板FIR－91（PB113）中的LED指示燈必須亮。

4．2 整流器閉環測試 （自動調整整流輸出電壓）

參考開環測試步驟，選擇逆變器TEST模式，將電位計P1旋轉至輸出為0電壓后，將第2步中跳線器JP1設置在1～2位置，閉合RCB，開始自動測試。

4．3 逆變器測試

這一測試需要用到調試電腦和調試軟件，需要廠家提供調試軟件。

1．選擇逆變器TEST模式。

2．選擇自動電壓調節，將VCB電路板上的跳線器J1設置在1～2位置。此設置使電壓調整環路生效，并用VCB電路板上的電位計P1調節逆變器電壓調節信號。

3．閉合RCB。幾秒鐘后，前置面板將顯示當時出現的所有報警。

4．發送INON000命令或按F6啟動IGBT調制。

5．確認逆變器輸出電壓增至額定值。如有必要，通過旋轉VCB電路板電位計P1進行調節。

6．確認幾秒后，逆變器靜態開關閉合。可以看驅動板 SCRSF－1F （PB010）的綠色 LED 指示燈。

7．發送INOF00命令或按F7關掉IGBT調制。

8．斷開RCB，關機。

注意拆裝設備時，對于螺絲螺帽等小導體的放置要小心，避免引發短路。目前Comet 3000機型已然停產，但設備使用范圍相當廣泛。隨著設備使用年限增長，維護人員將會面臨各種各樣的設備老化問題，只要用心積累和學習，踐行精檢細修，相信所有的難題都會迎刃而解。

［1］ 何曉帆，劉麗．實用電源電路與充電電路圖集［M］．北京：中國電力出版社，2009；32．

［2］ 李成章，王淑芳．新型UPS不間斷電源原理與維修技術［M］．北京：電子工業出版社，1995；200－345．

［3］ 姜橋．電子技術基礎［M］．北京：人民郵電出版社，2009：5－7 ．