多尘环境下APCUPS电源故障的分析
1、 基本情况:
(1)APCUPS规格:80kVA。
(2)运行状态:单机。
(3)客户名称:河北某玻璃厂。
(4)用户描述故障现象:控制电路板损坏。
2、 现场描述
(1)UPS外界环境:温度为20C;湿度为40%;
使用环境:APCUPS放置的配电房在车间的一楼,房间的门经常出入,外面是土地及沙路,所以灰尘很大。
放置空间:UPS放置在车间配电房内,放置面积约10平方米,2个电池柜放置在UPS左侧,采用地下走线,配线留有余量,UPS可以挪动维修。UPS左距电池柜20CM,后面板距墙50cm,前面及右侧无障碍物,放置空间较大。
UPS配线:输入、输出火线均为红、绿、黄三色截面积为35mm2电线,零线截面积为16mm2,电池线截面积为35mm2,输入零线为截面积为35mm2,输出无地线。
(2)UPS故障情况
到达现场后发现UPS工作在旁路状态。故障灯亮,蜂鸣器没有鸣叫。查看故障记录分别为:历史故障记录:A相温度30C,功率整流器组件故障。历史警告记录:多次充电器故障。
(3)负载运行情况
负载类型:变频器调速电机。
面板显示负载情况:8%(4.8kVA/4.8kW)。
(4)UPS配电情况
输入电压及频率:
A相:229.4V/49.74Hz,B相:229V/49.74Hz,C相:229.7V/49.74Hz。
零地电压:输入端零地电压为0.7V,输出零地电压为0.7V。
3、维修过程
(1)到达用户现场,将UPS关机到旁路模式。打开维修盖板,将维修开关由ON。将UPS输出空开OFF,市电输入空开OFF,电池空开OFF。
(2)打开机器盖板,首先除尘,将UPS内部的灰尘彻底清扫干净。目视检查UPS内部元件及连线,R相电路板上有二极管炸裂。用万用表测试各处的易损部件,发现多处保险丝烧断和在保险丝的路径上有三极管短路。其余各处元件都正常。像这样的故障已有几次发生。
按照维修规程,将故障器件及电路板更换,然后重新开机。一切正常后加负载。带载后市电逆变模式与电池逆变模式互相转换3次都正常。
4、故障分析
单从温度和负载量上分析看不出什么问题。但根据检测到故障点较多的事实和所有电路板都被一层厚厚的尘埃覆盖,怀疑是由于尘埃过多造成。
由于大量的尘埃沉积在印刷电路板的表面,形成了一个不良导电层,打乱了原控制电路的工作秩序,从而导致故障;
由于尘埃沉积层的覆盖,隔断了功率三极管的对外散热途径,造成了热积累,再加之由于上述原因造成的工作紊乱而导致三极管穿通,可能是由于三极管的PN结被烧结在一起,通流能力很强,所以只有将有关的保险先烧断。
5.结束语
(1)由于此台UPS此次是*四次故障,故障现象大抵相同,而且是环境原因造成。
(2)放置UPS的房间灰尘较大,建议用户建立隔离房间防尘。
(3)由于工厂环境较差,建议增加巡检和除尘的次数。
APCUPS电源供电系统的厂商和用户很早就已经注意到发电机组和APCUPS电源之间的匹配问题,特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的电压调节器、APCUPS电源的同步电路产生的不良影响非常明显。因此,技术人员设计了输入滤波器并把其应用到APCUPS电源中,成功地在APCUPS电源应用中控制了电流谐波。这些滤波器对APCUPS电源与发电机组的兼容性起到了关键作用。
事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端具有破坏性的电流谐波。输入滤波器的设计考虑了UPS电路固有的和在满载情况下的较大可能的全部谐波畸变的百分比。大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应用带来的另一个后果是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗1%左右的UPS功率。输入滤波器的设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡。
为了尽可能提高UPS系统的效率,近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进。滤波器效率的提高,从很大程度上取决于将IGBT(绝缘门级晶体管)技术应用到UPS设计中。IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波,同时吸收很小一部分有功功率。总之,滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了,UPS的缩小了体积,提高了效率。而UPS与发电机的兼容性的问题又出现了
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*车载UPS主要参数
*车载UPS输入规格: 输入电压:DC24V(DC18~36V)
*车载UPS输出规格: 规格一:DC12V/34A,功率400W;规格二:DC24V/17A,功率400W。其他规格可订制.
*车载UPS输出参数:电压精度: ≤±1.0% (5V时≤±2.0%)
电压调整率:≤0.5% (5V时≤1.0%)
电流调整率:≤1.0% (5V时≤2.0%)
使用率: ≤80%
效 率: 90~98%,典型95%
保护:输出具有过压、过流、短路保护
【纹波系数】 Vp-p(峰峰值):≤1.0%(5V时≤2.0%)