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　　UPS電源測試主要目的是的UPS電源的實際技術(shù)指標是否滿足使用要求，人們對于UPS電源測試通常是進行穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試與常規(guī)測試這三類，但是除此之外，UPS電源的測試內(nèi)容還有其他種。

　　UPS電源的測試一般包括穩(wěn)態(tài)測試和動態(tài)測試和常規(guī)測試三類。穩(wěn)態(tài)測試是在空載、50%額定負載以及100%額定負載條件下，測試輸入端和輸出端的各相電壓、線電壓、空載損耗、功率因數(shù)、效率、輸出電壓波形、失真度以及輸出電壓的頻率等。動態(tài)測試一般是在負載突變(一般選擇負載由0%~100%和由100%~0%)時，測試UPS輸出電壓波形的變化，以檢驗UPS的動態(tài)特性和能量反饋通路。常規(guī)測試是測試其過載能力和檢測蓄電池。

　　對于一臺UPS來說，進行上述3項內(nèi)容的測試就可以了，但對于大批生產(chǎn)的UPS還必須進行專項測試。專項測試可用抽樣的方式進行，其內(nèi)容有：

　　(1)在額定負載為超前及滯后兩種情況下，觀測UPS電源輸出的穩(wěn)壓效果。

　　(2)小負載條件下的效率測試。在25%~35%的額定負載(滯后)條件下，質(zhì)量好的UPS電源，效率可超過80%。

　　(3)頻繁操作試驗。此項試驗包括頻繁起動與頻繁轉(zhuǎn)換。

　�、兕l繁起動的目的在于檢驗?zāi)孀兤鳌㈡i相環(huán)、靜態(tài)開關(guān)和濾波電容的動態(tài)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定。其方法是起動UPS電源，當逆變器起動成功，有輸出電壓和輸出電流，并且達到技術(shù)要求后，帶負載運行;然后減去負載，停機，再起動UPS電源。這樣連續(xù)多次操作。

　　②頻繁切換試驗。主要是檢測轉(zhuǎn)換時供電有無斷點，在線式UPS電源是不應(yīng)該出現(xiàn)斷點的。

　　(4)充電器的起動試驗。為了保護蓄電池，避免充電器起動時對電網(wǎng)的沖擊，一般UPS的充電器起動，均有限流起動功能，充電器由起動到正常運行的過渡過程，時間一般在10s以上，電流一般限定在蓄電池容量的1/10。

　　(5)不帶蓄電池加載試驗。UPS電源不帶蓄電池時，UPS只具有穩(wěn)壓功能。不帶蓄電池情況下加負載，可以檢驗整流器的動態(tài)性能。一般要求在20ms內(nèi)保證輸出電壓恢復(fù)到(100±1)%以內(nèi)。對于這一功能，不同UPS有不同的設(shè)計。

　　(6)高次諧波測試。一般UPS的高次諧波分量總和小于5%，可用諧波分析儀來測試。良好的UPS能全部濾掉11次諧波以下的全部諧波，而且波形很穩(wěn)。選用UPS也應(yīng)盡量選用不含11次諧波以下諧波的UPS。

　　(7)輸出短路試驗。此種試驗一般不予進行，以防損壞UPS電源設(shè)備。這是因為有的UPS的輸出短路保護功能不夠完善。對于具有旁路電源的UPS，進行輸出短路測試時，必須在斷開旁路電源的情況下進行。否則當輸出短路時，UPS電源會在限流的同時，將負載切入旁路電源，會燒斷旁路電源保險絲來進行保護。這樣，既看不出輸出短路保護的限流情況，還將燒毀旁路電源的保險絲，是應(yīng)該避免的。

　　UPS電源的測試內(nèi)容還可有，如溫升保護性能試驗、工作溫度試驗、振動試驗、耐壓試驗、蓄電池再充電試驗、高溫試驗、高濕試驗、可靠性試驗和不同性質(zhì)的負載試驗等等。作為一個產(chǎn)品正式生產(chǎn)，尤其是批量生產(chǎn)時，上述內(nèi)容都有必要測試。但作為用戶對產(chǎn)品的鑒定和驗收，一般進行靜態(tài)測試、動態(tài)測試和常規(guī)測試就可以了。

　　1 事故發(fā)生

　�、賆X企業(yè)的二臺30kVAUPS,電池是12V/65Ah,其中一臺發(fā)生電池起火冒煙。煙霧非常大,整個配電室全是煙霧,電氣工作人員帶防毒用具進入配電室進行操作,因未見明火,消防隊到現(xiàn)場沒有處置,由電氣工作人員進行操作,用風(fēng)機排煙。現(xiàn)場情況是UPS轉(zhuǎn)旁路工作,有幾塊電池燒壞。圖1為電池燒壞的場景。

　　UPS經(jīng)過檢查,有過載和變換器故障報警。經(jīng)過測試后,啟動UPS運行正常,UPS設(shè)備沒有損壞。電池柜分為五層,其中四層放置電池,一層放置電池開關(guān)。電池組檢查,共有4塊電池損壞,發(fā)生在電池柜內(nèi)同一層(第三層)。設(shè)備投入生產(chǎn)幾個月,現(xiàn)場分析,電池底部開裂使電解液流出造成電池回路與地短路。

　�、谀晨蒲袉挝坏囊慌_200kVAUPS,一塊電池爆炸,造成UPS內(nèi)部起火,將UPS燒壞。

　　2 事故分析

　　在UPS設(shè)計和施工安裝時,通常是將電池架或電池柜的架體與地線連接,以保證電氣安全�？墒钱旊姵赝鈿ら_裂電解液流出時,會造成電池對地線構(gòu)成回路,致使發(fā)生電池組和UPS故障,甚至嚴重故障。

　　當電池漏液不嚴重時,會造成整流器電流過載,整流器關(guān)閉,逆變器停機,UPS轉(zhuǎn)旁路工作,不會造成斷電。一般情況下清除故障,并且更換新電池后,設(shè)備可以恢復(fù)正常工作。但電池漏液嚴重,并且電池內(nèi)部極板、板柵出問題,造成對地的短路,就會造成大事故。

　　下面按不同電路和拓撲結(jié)構(gòu),對造成事故的因果關(guān)系進行分析。

　　(1) SCR結(jié)構(gòu)整流器

　　SCR結(jié)構(gòu)整流器的原理圖如圖2所示。

　　當電池漏液嚴重,并且電池內(nèi)部極板、板柵出問題,造成對地短路,發(fā)生因電流太大致使整流器的SCR被擊穿,無法關(guān)閉回路,引起交流電流流入直流系統(tǒng),造成電解電容器(Cx)損壞,并使電解電容器的電解液噴出,因電解電容器中電解液的導(dǎo)電性引起UPS內(nèi)部電氣的短路,故障擴大使其損毀,嚴重時設(shè)備內(nèi)部發(fā)生著火。

　　SCR整流器(相控),都是角形工作方式,當全波整流時，標準電壓380V整流得到540V左右的直流電壓。而當電池組中間某一點與地線短路，增加新的電流回路(如圖2中的實線電流所示)，則整流器的接線方式就變成星形工作方式，而整流器輸出為622V左右的直流電壓，這種升壓的結(jié)果將造成電池組和電解電容器過壓，進而引起嚴重的過電流。SCR擊穿后將無法關(guān)閉整流器，并且交流電流會流入直流電路中，這就會使電池因過電壓充電而損壞甚至起火或爆炸。直流電解電容器也會因電壓升高而損壞，并使電解電容器的電解液噴出，因電解電容器中電解液的導(dǎo)電性引起UPS內(nèi)部電氣的短路,故障擴大，致使其損毀,更嚴重時設(shè)備內(nèi)部著火。

　　(2) IGBT結(jié)構(gòu)整流器

　　IGBT結(jié)構(gòu)整流器的原理圖如圖3所示。

　　圖中TB1、TB2、TB3構(gòu)成整流電路,C1x和C2x為濾波電容器,提供直流供電,而TB4構(gòu)成一個Buck/Boost電路結(jié)構(gòu),電路在市電正常時供給電池組充電(電路工作在Buck方式)。當市電故障時,電池組向C1x和C2x供電,并保障直流母線電壓的穩(wěn)定(電路工作在Boost方式)。

　　在市電正常工作情況下,電池漏液嚴重并有電池內(nèi)部極板、板柵出問題,造成對地短路時,增加了新的電流回路(如圖3中的實線電流所示),就會有大電流經(jīng)過TB4(電路工作在Buck方式),LM檢測到超過設(shè)定電流時,將會通過控制邏輯電路關(guān)閉TB4中IGBT的工作,使其構(gòu)不成電流的回路。從而降低電池組和UPS設(shè)備損壞的程度。

　　在電池漏液嚴重造成對地短路時,因TB4的二極管的存在,電池組與逆變器及濾波回路放電回路構(gòu)成電流通路,因此在一些UPS制造商設(shè)計時考慮到此,設(shè)計輸入/輸出及電池開關(guān)時采用接觸器或空氣開關(guān)安裝脫扣器,便于電路異常時,分斷回路,保護設(shè)備的安全。在電路中有異常時,有效地轉(zhuǎn)換到旁路工作,不使后端負荷設(shè)備斷電。這樣的設(shè)計可以對UPS進一步進行保護。

　　3 電池架或電池柜安裝問題

　　為電氣和人身安全考慮,所有的電氣設(shè)備外殼均接地線。下面提供幾種電池架或電池框的安裝方式。處理好電池安裝及運行維護保養(yǎng)的工作很重要。

　�、僭缭谏鲜兰o70年代引進的UPS配套的電池柜,每四塊電池固定在一個電池托盤(絕緣材料制成)。這樣,電池致使產(chǎn)生漏液也不會造成對地短路的問題。

　�、赬X國大使館的UPS電池柜的每層托板為絕緣材料制成,電池不與金屬架體接觸,有效地解決了電池漏液所造成的對地短路問題。

　　③多數(shù)供應(yīng)商和一些使用者,因各種原因?qū)㈦姵刂苯臃旁阼F架上,這樣一來,電池漏液或電池的短路開裂,會使電池組的部分電極與地線連接,造成事故。

　�、芤灿须姵丶荏w上放置絕緣材料或架體不接地線。

　　4 結(jié)束語

　　隨著時代的進步,電路的設(shè)計更加先進全面,但像電池漏液與地構(gòu)成短路這種小概率的事故也要重視。否則,發(fā)生事故會造成很大的損失。為此,提出如下建議:

　�、僭谠O(shè)計方案時,把這些因素考慮進去,可以從絕緣和電氣控制保護等多種方法并用,特別是大型數(shù)據(jù)中心,更要重視;

　�、陔姵氐睦匣�是事故的主因之一,控制好電池工作的環(huán)境溫度,使電池不要因溫度過高而提前老化,訂好制度提前進行更換;

　�、壑匾曔\行保障工作,對所用設(shè)備功能了解清楚,電池底部的漏液不易發(fā)現(xiàn),細小的變化會引發(fā)大的故障。