一次UPS設(shè)備燒毀的故障分析
本文中所分析的案例是某機房遇到的實際情況。筆者把它分析總結(jié)成文,目的是希望有關(guān)用戶吸取經(jīng)驗教訓,避免類似事件的發(fā)生。
故障情況描述如下:該單位使用的是兩臺GELPS33E40KVAUPS并機運行為計算機機房供電,正常運行時,1號機面板顯示負載率為24%,2號機顯示負載率19%。后因2號機故障,由1號機單獨供電,顯示負載49%。隨后發(fā)生了1號機的故障,導致了全部計算機設(shè)備的運行中斷。l號UPS出現(xiàn)故障初期,機內(nèi)冒煙,計算機設(shè)備仍未斷電,約10分鐘后供電系統(tǒng)輸出故障,計算機設(shè)備斷電。
兩臺UPS為2005年出廠,2007年正式帶載運行使用的。***發(fā)現(xiàn)故障的是消防的報警系統(tǒng),因UPS設(shè)備燃燒冒煙,消防的煙感系統(tǒng)***報警,值班人員趕到現(xiàn)場后發(fā)現(xiàn)1號UPS已經(jīng)冒煙,并有爆炸聲。后經(jīng)查看1號UPS輸入濾波電容燒毀,周圍電線燒斷,一些板件也有不同程度損壞。GELPS33E40kVAUPS是工頻結(jié)構(gòu)UPS,其整流器是可控硅三相全橋即6脈沖整流,整流器后面的濾波電容應該是450V以下的規(guī)格。電容器的容量和耐壓隨著時間的推移會有所下降。#p#
解決方法
可控硅正常的開通時間是受電路控制的,所以才可以使整流電壓穩(wěn)定在電容器耐壓值以下。但可控硅在如下情況就會失控:機內(nèi)溫度過高時其漏電流就可打開可控硅;電壓突升,比如附近一個大的負載突然關(guān)機就可激起一個上升率很陡的高電壓,如果其上升率達到或高于20V/ms,其位移電流也可打開可控硅。上述兩種情況都可使可控硅成為曾通整流器,失去相控的穩(wěn)壓功能。這種機器的輸入整流是按線電壓進行設(shè)計的,根據(jù)測量的數(shù)據(jù),相電壓是U相=252V,那么對應的線電壓就是U線=252×1.731=436V,整流出來的電壓峰值就,是436×1.414=617V。這個電壓足可以使電容器爆炸或起火了。輸入的市電電壓過高還可能導致UPS設(shè)備的控制故障。分析起來市電的輸入電壓過高是最可能導致設(shè)備故障的原因(不排除設(shè)備正常范圍內(nèi)的概率故障)。
我們發(fā)現(xiàn)了問題的關(guān)鍵——市電電壓過高。解決該問題的***辦法是降低UPS的市電輸入電壓。降低市電的輸入電壓應從變壓器入手解決,而不能采用穩(wěn)壓器的方法,因為穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓范圍還沒有可控硅整流的穩(wěn)壓范圍寬。如無法解決市電輸入電壓高的問題,另一個辦法是采用輸入電壓適應范圍更寬的UPS設(shè)備,鑒于這樣高的市電輸入電壓。建議采用IGBT整流結(jié)構(gòu)的UPS設(shè)備,較之可控硅整流的設(shè)備更適合工作在本案例所描述的工作環(huán)境。
變壓器的輸出電壓過高應引起計算機機房用戶的廣泛關(guān)注。根據(jù)檢測經(jīng)驗,機房內(nèi)UPS市電輸人電壓過高極為普遍。UPS市電的輸人電壓過高多發(fā)生在夜間。因為絕大多數(shù)用戶的計算機機房供電是與辦公大樓共用變壓器的,辦公大樓在夜間的用電負載極低(此時照明、制冷、電梯等用電設(shè)備都處于停止運行狀態(tài)),由于變壓器負載率的降低,輸出電壓升高很多,本案例的事故就是這樣釀成的。在進行計算機機房供電設(shè)計時應注意這個問題并做好解決方案。采用專用變壓器進行供電也可能導致計算機機房的UPS輸人電壓過高。發(fā)生這種情況多是由于設(shè)計中對供電的設(shè)計余量考慮較大,如采用1000kVA以上的變壓器進行供電,但是初期投大使用時的負載率很低可能還不足百分之十,這時同佯會導致變壓器輸出電壓過高的問題。為了克服這個問題,應采用輸出變比可調(diào)的變壓器。筆者不建議采用輸出電壓自動調(diào)節(jié)的變壓器,根據(jù)經(jīng)驗這種變壓器的可靠性并不高,經(jīng)常出現(xiàn)故障。采用帶手動抽頭調(diào)節(jié)的變壓器應該是解決這種問題比較好的方法。
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