某化工廠UPS旁路電壓波動原因分析及解決對策

孟慶超 沙強(qiáng)益

摘要：本文以2臺UPS旁路電壓顯示存在波動情況為研究對象，結(jié)合已有UPS故障處理經(jīng)驗，從設(shè)備外觀檢查、電氣及機(jī)械檢查和現(xiàn)場試驗等方面對UPS旁路調(diào)壓變壓器柜輸出電壓波動問題進(jìn)行分析，結(jié)果表明電網(wǎng)諧波是導(dǎo)致UPS旁路輸出電壓波動的主因，在此基礎(chǔ)上提出了具有可行性的改進(jìn)措施。

關(guān)鍵詞：UPS;旁路;電壓波動;諧波

中圖分類號：TM732? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2019）08-0000-00

1 UPS簡介及故障現(xiàn)象

我廠二控配電室中的2臺UPS作為2019年大修期間整體更換的11臺新購置的UPS中的一部分，其型號為：Liebert Industry 60kVA （ 380V/380V） 型UPS，三進(jìn)三出，容量60kVA，為單機(jī)供電方式，1、2#UPS共用1路旁路電源。

二控配電室2臺UPS 2019年大修期間整體更換，2019年8月11調(diào)試完畢。送電后，運行中發(fā)現(xiàn)2#UPS旁路輸入電壓顯示不穩(wěn)定，電壓波動范圍較大，并出現(xiàn)旁路電壓超限報警，1#UPS旁路輸入電壓少許波動。因此，投用后2#UPS旁路顯示屏顯示電壓波動，波動范圍為214～236V之間，實際輸出電壓穩(wěn)定在226V;1#UPS旁路電壓為221V，實際輸出電壓穩(wěn)定在226V;1#、2#UPS負(fù)載由UPS主路逆變供電，如果電壓波動一直存在，將影響設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。

2 現(xiàn)場測試

（1）經(jīng)過現(xiàn)場測試，發(fā)現(xiàn)旁路電源存在諧波，此諧波電壓波形為5K的三角諧波，波形圖如圖1所示。由于旁路諧波電壓波形呈現(xiàn)規(guī)律性的變化導(dǎo)致UPS旁路電壓顯示成規(guī)律性的變動。這表明UPS 旁路電壓采樣電路沒有問題。

（2）UPS 輸出電流波形如圖2藍(lán)色波形所示。波形上峰值電流為40A、現(xiàn)場帶載率為 19.5%，峰值比為2.256。負(fù)載電流峰值比較高，說明負(fù)載多為整流性負(fù)載，因此會產(chǎn)生比較多的諧波。

（3）旁路隔離變壓器一次側(cè)電壓及電流波形如下圖3所示。從波形圖中可以看出旁路隔離變壓器一次側(cè)電壓波形平滑，諧波分量較小。正常情況旁路隔離變壓器二次側(cè)諧波較大，旁路隔離變壓器一次側(cè)諧波分量也相應(yīng)較大。因為旁路隔離變壓器高頻阻抗較大，導(dǎo)致此諧波無法向電網(wǎng)上反饋，從而滯留在旁路上。

3 原因分析

（1）直接原因。UPS 旁路電源存在 UPS 無法濾除的低頻諧波。

（2）諧波產(chǎn)生原因。UPS 后端整流性負(fù)載;UPS 本機(jī)整流、逆變模塊（UPS 整流逆變模塊在 UPS 主路，與 UPS旁路分離）。

（3）間接原因。UPS 旁路隔離變壓器高頻阻抗較高，諧波無法通過旁路隔離變壓器流入電網(wǎng);現(xiàn)場配置旁路隔離變壓器容量為 80KVA，兩臺 60KVA 公用一個旁路隔離變壓器，基于以上分析建議配置為100KVA～120KVA，因為旁路隔離變壓器容量越大高頻阻抗越小，高頻諧波通過能力越強(qiáng)。

4 系統(tǒng)運行影響分析

（1）主路輸出電壓波形與旁路輸入電壓波形圖如圖4所示。實線波形為UPS主路輸出波形，平滑穩(wěn)定。與主路波形幾乎重合的帶有三角諧波的為旁路波形。可見UPS主路輸出較理想的追蹤旁路。

（2）現(xiàn)場后臺設(shè)定旁路保護(hù)范圍-30%至+15%為154～253V?，F(xiàn)場實際旁路電壓有效值為 230V，測量的變動范圍 217～243V，在 UPS 保護(hù)的范圍之內(nèi)。

5解決辦法

（1）增加諧波治理裝置。針對UPS廠家提出的這一解決辦法，本公司認(rèn)為，以前該處UPS不需要使用諧波治理裝置，新增UPS不需要新裝諧波治理裝置。新增諧波治理裝置會增加供電回路風(fēng)險點，影響供電穩(wěn)定性。故我公司要求更換UPS，更換的UPS型號與一控保持一致，型號為hipulse u 80KVA，同時需滿足大修時簽訂的技術(shù)協(xié)議要求。

（2）拆除旁路隔離變壓器，但因現(xiàn)場無法停電、此方案很難執(zhí)行。

（3）更換更大容量旁路隔離變壓器，但因現(xiàn)場無法停電、此方案同樣很難執(zhí)行。

通過以上分析可知，隔離變壓器容量應(yīng)由設(shè)計院確定，設(shè)置的作用是防止諧波傳入供電系統(tǒng)，現(xiàn)場配置的隔離變壓器能夠阻止二次諧波進(jìn)入一次側(cè)，因此滿足配置要求。

收稿日期：2020-07-10

作者簡介：孟慶超（1968—），男，陜西興平人，本科，高級工程師，從事化工廠電氣設(shè)備維護(hù)及管理工作。