UPS维修手册标准.docx
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UPS维修手册标准
1.范围
本标准确定了广州地铁一号线电力监控系统（以下称SCADA系统）的不间断电源柜（以下称UPS柜）设备的维修和操作方法。
本标准适用于广州地铁一号线所有的UPS柜设备的维修和操作。
2.概述
本维修手册适用于广州地铁一号线全线运行。
UPS系统（UninterruptiablePowerSystem）可以提供持续、不间断的、独立和安全的电源，用以保证系统关键设备的持续运行，不至于电源突然中断时而导致系统瘫痪。
2.1.UPS系统功能
UPS系统可以完成的功能有：
♦防止主电源的各种干扰
♦主电源故障时，进行电源切换
♦主电源故障时，以相近的幅度和频率进行模拟供给
2.2.UPS系统特征
UPS系统特征：
♦由于面向DP设计以及安装空间需要小，可以近机房安装
♦高性能（有效率达89%），散热小
♦低噪音，可靠性高
♦配有晶体管逆变器及良好的动态性能
♦触摸设计
♦液晶显示
2.3.UPS系统的构成
UPS系统主要由3个部分组成：
♦UPS柜
♦蓄电池柜
♦配电柜
3.UPS柜介绍
UPS41系列主要给单相负载提供电源。
其中，UPS41系列包括：
型号
4105
4107
4110
4115
4120
4130
额定输出（kvA）
5
7.5
10
15
20
30
其中广州地铁的UPS系统采用B4107（7.5kvA）
UPS41系列还可作频率转换器（50/60）使用，除静态旁路开关（SBS）和手动旁路开关的功能除外，其他相关设备功能说明对UPS41系列所有型号同样适用。
3.1.机械设计
♦带液晶显示的操作板固定在UPS的前面面板上
♦UPS柜电缆从低部引进
♦当UPS切换到手动旁路开关（Servicebypass）时，可以对UPS内部进行维修
♦低噪音风扇低速转动散热
♦冷气流通过UPS门盖漏槽流入，从上面板或后面板漏槽逸出，但只有当后面板的漏槽被墙堵住，才使用上面班逸出气体。
3.2.UPS柜构成
UPS主要包括5个部分（如下图）：
♦整流器
♦DC链回路，用来连接蓄电池
♦逆变器，DC电压逆变为交流
♦静态旁路开关（SBS），给负载快速提供一个单相交流电源
♦手动旁路开关，用来手动隔开UPS设备，切换过程中不影响负载电源的供给
3.3.UPS部件简介
如下图：
UPS电路总图
A01
晶体管整流器；
Q20
蓄电池开关
A02
逆变器；
Q50
旁路开关
C1
DC电容；
Q51
SBS输入开关
C2
滤波电容；
T1
输出变压器
F20
逆变器电阻丝；
V51/52
晶体管开关（逆变器输出）
F51
SBS电阻丝；
V53/V54
晶体管开关（SBS）
L1
电感；
U1、V1、W1
三线电源输入
L4
蓄电池电阻丝；
U2、N2
SBS电源
Q10
整流器输入开关；
U3、N3
负载
x）
跳线；
PE
保护接地
3.3.1.整流器
通过开关Q10把三相AC主电源连接到整流抗流器L1上（参考UPS电路总图）。
它把主电压转换为直流电压。
整流器的控制和规律包括以下主要功能：
♦电压的容许误差为1％
♦电流极限，防止整流器过负荷
♦电压和电流升高慢，电源不会起伏
3.3.2.直流电源回路
其电容器C1可减少直流电压的自然起伏，抗电器L4可减少在电池回路里起伏的电流，起到保护电池的作用。
此外，有过压/欠压监视电路保护电池
UPS的原理实际上是要保持直流回路的电压，当主电源有故障时可用电池供电给逆变器，使逆变器保持输出电压不变
3.3.3.逆变器
电源部分的主要部件是晶体管桥电路、变压器T1及电容器C2（参考UPS电路总图）。
这种形式的转换开关是通过电子的循环检测，交替地提供单相电压到直流连接回路的母线上。
变压器的漏电感和电容器组成了一个过虑电路，输出一个低失真系数的正弦输出电压。
输出电压是通过逆变器的脉冲宽度调制的来控制的。
由于高脉冲频率，调整会大大受到影响（即时值的调整）。
这也影响到输出电压的波形。
用户的非正弦电流反馈的影响受到补偿。
3.3.4.静态旁路开关（SBS）
晶体管开关V53/54是SBS的主要部件
晶体管开关可负责给负载提供不间断电压和连续电流。
在下面几种情况时，主回路自动切断负载的电源供给，SBS将自动给负载提供不间断电源：
♦逆变器过负荷
♦短路
♦逆变器故障
♦当逆变器断开
3.4.UPS系统的几种运行模式
3.4.1.正常运行模式：
正常运行模式的运行条件及其他
♦有可靠的主电源且逆变器在接通的状态。
整流器把三相主电压转换为直流电压，然后又转换为单相电压，这是为了使负载有稳定的电流和频率。
电池只吸收很少的分散电流。
如果SBS端的输入电压和频率在定义范围内时，逆变器与主电源运行同步：
－主电压Un10%
－主频率fn1%
这些值由负载对主电源的要求而定，与UPS输出精度为1％相反。
♦切断逆变器
逆变器可通过人工断开，SBS供给负载电流且没有中断，并提示为“ready”而整流器保持在接通状态。
主电源正常工作范围
整流器在额定范围380V－10％至415＋10％内正常工作，电池电压仍可达到
380－10％。
当电压低于Un－15％时，整流器切断，无法正常工作，那么认为UPS主电源运行失败。
SBS的工作范围在Un10％（可调整）。
♦主电源过压
整流器和SBS的输入装有声音接口隔离器和相与N之间的电位器，DC联接电路中的LC过虑器可以保护设备过压。
♦主频率变化范围
主频率在50Hz5％或60Hz5％变化时，并不会影响整流器正常工作。
考虑到某些敏感负载的要求，逆变器只能在fn10%内才能实现同步工作。
更大的变化范围依赖于时钟操作。
3.4.2.蓄电池供电模式：
♦主电源供电失败，蓄电池由充电状态变为供电状态
主电源供电失败后，蓄电池立即给逆变器提供电压；切换到蓄电池供电模式时，负载电压不受到影响。
如果停止部分负载运行，电池的供电时间可以增加。
LC显示面板上可以列出蓄电池还可以供电的时间长短。
在主电源恢复正常以前，若蓄电池供电停止，逆变器将会自动中断运行。
♦主电源供电恢复，蓄电池由供电状态变为充电状态
供电正常后，主电源通过整流器整流输出直流电压，给逆变器提供电压；同时对蓄电池充电。
整流器电流限制在允许范围值内。
蓄电池充电电压调节到电池的正常需要。
此时应注意蓄电池说明书，蓄电池在工厂调试时有192个电池，如果安装有不同数目的电池或者电池厂家提供不同的充电电压时，设备必须调整。
3.4.3.特殊条件下的运行（如下图）：
♦非线性负载
UPS连接的负载很少是正弦曲线的，，而是周期的方波或脉冲形状的，这样就导致电压变形。
UPS41系列使用特殊方法排除了电压失真，保证了UPS在非线性负载且未超过额定负荷的情况下能连续地工作。
♦动态负载变化
当个别负荷或负载组接通或断开时，负载会突然发生变化。
由于逆变器的优秀的动态性能，负载的变化仅引起对输出电压微少的短时的变化。
即使负载有100％的突变，输出电压也不会脱离额定电压的4％，恢复时间小于3毫秒。
♦过载、短路
逆变器可持续输出1.5倍的额定电流达2分钟之久，而且可以保持额定的输出电压不变；如果超过了这个范围，电流限制器会切断并且降低电压。
假如在负载电路中短路，有关逆变器的短路电流的输出设定参考“技术数据”的有关内容。
SBS在以下情况下提供不间断电源：
－单逆变器输出电压低于Un－10％时
－单负载电流操超过1.5/n时
当负载不超负荷或者相关的负载过流保护设备已经跳闸，UPS系统自动切换到主电源运行模式。
♦过热
为了保护设备，设备内部有很多部件装有限温开关，一旦超出了规定的温度时，设备自动切断并且SBS接管并提供不间断电源。
系统装有大量散热装置，部分散热器故障并不会影响UPS系统的正常运行。
♦逆变器故障
内部的监视电路切断逆变器时，SBS立即转换提供不间断电源。
设置控制以便在紧急情况下SBS开关转换到“no-ready”主电源。
♦DC连接回路中直流电压故障
电池电压或连接回路电压受到一定限度的监视：
－如果超过440V直流，逆变器断开
－低于344V直流，电池欠压报警
－当连接电压为316V直流时，逆变器断开，当连接电压大于377V直流时，逆变器又重新工作。
3.4.4.节能模式
如果UPS支持在短期内（如周末）不需要，在控制面盘上可关闭逆变器，SBS再一次接管从而提供不间断电源。
整流器对电池不断地充电。
3.4.5.手动旁路开关运行模式
当手动合上手动旁路开关Q50时，负载电源的供给短时会受到影响。
当手动合上手动旁路开关Q50合上后，此时可以持续给负载提供电源；同时，维修人员可以对UPS柜内部设备进行维修和保养。
3.5.给负载供电的几种电源形式
3.5.1.主电源（Main1），如下图
主电源共有二种形式：
380VAC和220AC，其中Mains1是380VAC，Mains2是220VAC。
正常时整流器把Mains1三相主电源转换为直流电源；然后经过逆变器的逆变。
又把直流电源转换为单相电压，这样主电压和频率的波动受到缓解，并使输出给负载的电压和频率稳定，保证了负载有稳定的电流和频率。
3.5.2.蓄电池
如下图。
当主电源（Main1）供电失败时，蓄电池从充电状态变为供电状态，对负载供电。
当主电源（Main1）恢复供电时，整流器会自动启动，继续对逆变器供电；同时，蓄电池停止供电，又恢复到充电状态。
3.5.3.电源（Main2）
如下图
只有逆变器等部件故障或者蓄电池和Mains1三相主电源同时不能工作时，才自动切换到Mains2电源。
3.6.操作面盘简介
控制面盘可以比较容易地对UPS柜操作和监视。
它能显示UPS柜的当前运行状态。
当发生故障或警告信号时并有声响报警。
控制面盘共有二种型号：
标准控制面盘和多功能控制面盘。
其中，广州地铁采用多功能控制面盘。
3.6.1.标准控制面盘
1.逆变器的合/分键
用于合/分逆变器。
操作后必须按“ENTER”键确认
2.“ENTER”
分/合逆变器后，“ENTER”键确认
3.声响报警关闭键
用于确认声响报警。
以下任何一项发生时都会发出声响报警：
－直流电压低于355V
－整流器或逆变器故障
－主电源故障
4.当静态旁路开关接通时，“Bypassoperation”指示灯亮
5.正常运行模式工作时，“NormalOperation”指示灯亮
6.以下任一项发生时，“Fault”指示灯亮。
－电压或频率错误
－过热
－逆变器故障
－风扇故障
－直流过压
－过载
3.6.2.多功能控制面盘
多功能控制面盘给用户提供了友好的操作和监视界面（如下图）。
其LED显示和4行液晶显示LC显示了UPS的运行状态并可给出错误和警告信号的声响报警。
1LED显示，具体内容如下图“LED显示”所示
2LC显示，具体内容如下图“LC显示”所示
3声响报警关”按钮
4“LED测试”按钮
5“逆变器合/分”按钮
6“Enter”按钮
7“远程控制”控制按钮
8剩余电量的转换显示
9本系统没有使用该功能
♦LED显示
2主电源1
3整流器接通（绿色）/故障（红色）
4整流器运行
5整流器运行/电池运行
6逆变器运行（绿色）/故障（红色）
7逆变器运行
8电池
9直流回路失压警告
10逆变器过流
11SBS电源
12SBS准备
13SBS自动（绿色）/手动（红色）
14旁路手动电路运行
♦LC显示
1电池电压
2
♦整流器运行：
有效的供电时间
♦电池运行：
有效的供电时间
3有星号时：
充电或正常运行
没星号时：
电池运行
4逆变器电压
5逆变器的输出频率
6在输出端电压
7在输出端负载电流
8SBS输入电压
9SBS电流
3.7.UPS工作性能参数
3.7.1.输入参数
额定电压：
3/NAC380-10%∽AC415+10%
额定频率：
50Hz±5%或者60Hz±5%
功率因数：
约0.8
3.7.2.输出参数
额定电压：
1/NAC220,230或240
额定频率：
50Hz或者60Hz
负载电流波峰因数：
最大为2.5
最大非线形负载；
100%
过载能力：
若负载电流为额定电流的1.5倍,工作时间可为2分钟；
若负载电流为额定电流的1.25倍,工作时间可为15分钟
短路电流：
若短路电流为额定电流的2倍,工作时间可为2秒；
若短路电流为额定电流的1.7倍,工作时间可为20秒
3.7.3.蓄电池回路
蓄电池最大数量：
180~192
蓄电池建议数量：
192
充电电压：
388V~436V
4.蓄电池柜介绍
该类蓄电池型号是铅酸性电池,而且是免维修的,蓄电池柜贴近UPS柜安装,蓄电池柜的尺寸与UPS柜近似。
蓄电池柜由32个电池组构成,每个电池组电压是12V；电池组之间以及电池组连接器之间是相互绝缘的。
蓄电池的工作运行时间在UPS柜的LC显示屏上有显示；另外,UPS柜还装有EPROM模块,用来设定运行时间（标准运行时间10分钟和30分钟除外）。
蓄电池柜还包括一个熔断丝,可以用作短路保护以及切断蓄电池柜和UPS柜之间的电路。
4.1.蓄电池参数
蓄电池最大数量
192
电池组额定电压
12（2V/个）
蓄电池额定电压
384（2V/个）
蓄电池充电电压
432（2.25V/个）
环境温度范围
0℃-40℃
最适宜的环境温度
20℃-25℃
蓄电池额定寿命
3-5年或者8-10年
5.配电柜介绍
配电柜主要给SCADA系统的中央控制室设备供电,保证设备持续不断的电源供给.具体的供电分配图参考有关资料.
6.UPS系统安装
UPS系统安装图如下图：
注意！
当安装一个新的UPS柜前，请打开UPS柜，取走红色的运输时固定用的金属拖架。
7.常用操作说明
♦接通UPS
1.接通主电源开关Q10,即启动整流器。
2.合上蓄电池开关Q20。
在激活外部电池时，检查电池终端的极性C/D。
3.接通逆变器电源，启动逆变器并连接到负载（在UPS柜的控制面盘操作）。
4.合上SBS的断路器Q51。
5.检查输出电压是否正常。
♦断开UPS
1.接通主电源开关Q10,即启动整流器。
2.合上蓄电池开关Q20。
在激活外部电池时，检查电池终端的极性C/D。
3.接通逆变器电源，启动逆变器并连接到负载（在UPS柜的控制面盘操作）。
4.合上SBS的断路器Q51。
5.检查输出电压是否正常。
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