UPS電源并列運行分析及維護應用

李義均，代鵬程，代性邦

（1.山東省膠東調水工程棘洪灘水庫管理處，山東 青島 266111；2.中車青島四方機車車輛股份有限公司，山東 青島 266000）

溫石湯泵站為山東省膠東地區引黃調水工程新建泵站的第五級泵站，為管道輸水段的第二級泵站，泵站位于山東省蓬萊市境內，黃水河左岸，蓬萊市村里集鎮溫石湯村北側約500m處，處于輸水線路的任家溝隧洞下游約2km處。

溫石湯泵站于2005年11月底開工建設，2013年11月已通過通水試運行工作。溫石湯泵站由10臺機組組成，8用2備，總裝機容量7100kW，泵站設計流量12.60m3/s。泵站10臺機組及電氣控制設備均已經實現自動控制功能，相應的自動控制設備及保護設備均采用UPS并列供電方式，以保障調水的正常運行。

1 UPS電源系統的組成及技術參數

由2臺UPSLP10-31T、2組并供用的蓄電池組、1臺ZTY-15KVA全自動交流穩壓電源和20組輸出單元空氣開關組成，LP10輸入電壓為交流 230V-400V、32A，輸出為交流 230V、10KVA，浮充電電壓為274V，強充電為295V；電池為密閉免維護型，12V、12AH，單組20塊電池，共2組，電池使用時長為3～6年。UPS電源系統各組成部分必須嚴格按行業標準進行可靠接地等保護，并至少每年檢測一次接地系統的阻值變化。

2 UPS電源系統運行要求及工作原理

2.1 UPS電源系統運行要求

正常運行狀態必須是并列冗余運行，并提供274V的浮充電電壓為蓄電池充電，提供一個穩恒的交流230V的輸出正弦波為自動化控制系統供電，停電狀態下UPS逆變出一個穩恒的交流230V正弦波為設備供電10小時左右，事故狀態下至少要保持一臺UPS為設備供電，緊急事故需停電并立即上報總局處理。

2.2 UPS電源系統的工作原理

UPS將電能存儲在機組內的電池中，以保證市電中斷時仍可向負載連續供電。電能以直流形式存儲在電池內，而UPS的輸入輸出電源為交流電，因此，UPS內部包含有一個輸入轉換器和一個輸出轉換器。

3 UPS電源系統的運行操作

3.1 安裝

UPS電源的安裝要嚴格按輸入輸出接線，并可靠接地；電池組連接要緊固，保持與充電的UPS充分接入。

3.2 要了解UPS各單元設備前后面板各按鍵、開關、保險、接口和指示燈、液晶顯示屏的用途，熟練使用。

3.3 開機步驟

UPS在市電斷電或市電開關關閉時，可通過電池供電運行。將市電開關和旁路開關置于開的位置。UPS的參數可在UPS關機后進行設置。將UPS開關置于開的位置，UPS啟動后，進行自檢，UPS輸出端建立起輸出電壓，UPS投入正常使用。經常通過UPS對內部電池進行充電幾小時，這樣可保證UPS具有充足的后備時間，一旦市電斷電，仍可持續向負載供電。將負載接入LP UPS，使負載投入運行。

3.4 UPS電源系統的使用

UPS投入使用后，開關無需操作。手動旁路開關關閉后，將使輸出供電出現至少5秒的斷電現象。可通過按鍵操作液晶顯示屏對UPS進行操作，包括標準屏幕、信息菜單、狀態和報警菜單、維修菜單和內置菜單，各菜單的使用按說明書操作。

3.5 測試屏幕

可通過服務菜單或監控軟件進行測試，包括電池檢測、快速電池檢測、深度電池放電檢測等，要嚴格按說明書進行。

3.6 其它功能

UPS停機包括遠程停機、無負載停機和緊急停機，分別操作相應的開關和指令。停機操作嚴格按照操作規程，要求進行無蓄電池啟動、UPS休眠狀態重新啟動、旁路狀態過載保護、經濟運行模式、自動啟動、高級電池管理等，需要按菜單要求操作。

4 UPS電源系統的維護和故障處理

4.1 UPS電源的維護

當正確使用時，除了檢查進出通風口有無堵塞外，UPS不需要過多維護；通風風扇可連續運行2～4萬小時；電池的設計壽命為3～6年，其壽命長短與工作環境溫度和電池放電次數密切相關；UPS定期對電池進行自動測試；定期對電池進行深度放電電池測試，對電池由于老化現象造成的容量下降進行校核；UPS和已充滿電的電池應放在干燥的環境，溫度在-20度到+45度之間，必須在3個月左右對電池充電，并做好記錄。

4.2 UPS電源的故障排除

當UPS出現異常時，應首先檢查外部情況，以確定故障是由于UPS本身所致還是由于環境因素所致；然后檢查開關位置；前面板顯示屏將顯示故障報警和故障排除提示，應根據提示情況，有針對性地對系統進行檢修。做好檢修情況記錄，并做好備份文件。

4.3 UPS監控屏可能顯示的報警信息

一個或多個內部供電電壓值超出允許范圍，需上報并與經銷商聯系；檢測到UPS輸出端子上出現外部輸入AC電壓（非UPS正常輸出電壓），需上報并與經銷商聯系；內部電池保險損壞，需上報并與經銷商聯系；擴展電池單元空氣開關處于“OFF”位置，應將其置于“ON”位置；電池充電器故障，需上報并與經銷商聯系；輸入電路輸入電壓過高；內部部件溫度過高，將自動切換至旁路狀態直到溫度恢復正常；電池電壓過低不能使UPS啟動，要等待幾個小時才能啟動；輸入電壓過低，電池故障或放電完畢，將UPS啟動運行，充電幾個小時；輸出電壓異常，檢測出硬件“Q4”故障。上述故障均需認真分析后，才能進行維護。

5 UPS電源系統巡視檢查要點

1）UPS電源系統檢查要點是有無告警，是否運行在正常工作狀態下，輸入輸出電壓，浮充電壓值，電池溫度，穩壓電源輸出電壓，各輸出空開狀態，記錄情況等。

2）UPS電源系統檢測、試驗主要通過面板觀察工作狀況，安排交流輸入停電并進行電池放電試驗，檢測UPS逆變工作電壓電流，單節電池放電電壓，放電末期電壓達到246V應切換至正常交流輸入并進行充電試驗，充電時要對UPS電壓電流、單節電池充電電壓檢測，以觀察UPS的并列運行和電池有無落后情況，充電為自動浮充電，充電末期需達到浮充電壓值274V。UPS電源系統檢測試驗均需做好記錄并填寫好附表的充放電記錄表。

6 結語

溫石湯泵站UPS并列電源的建設，經過長達幾年的運行，自動控制設備用電及保護設備用電均運行良好，用電設備的重啟減到很低頻數，有效地保護了設備，保證通水運行的正常進行。UPS并列運行的成功建設和運行維護可以應用于環境相對復雜的水利工程中，以提高用電設備的可持續運行，減少人為切換維護，同時提高了泵站運行效率。