怎么做一个购物网站,海南住建部建设网站的网站,鄱阳电商网站建设,网站建设的费用结构包括摘要:不间断电源UPS (Uninterruptible Power System)#xff0c;主要是由整流器、 逆变器、静态旁路和储能装置等组成;具备高可靠性、高可用性和高质量的独立 电源。通过对收集的 UPS 故障案例进行分析#xff0c;从施工#xff0c;调试和运行三个方面筛选 出四个故障案例与… 摘要:不间断电源UPS (Uninterruptible Power System)主要是由整流器、 逆变器、静态旁路和储能装置等组成;具备高可靠性、高可用性和高质量的独立 电源。通过对收集的 UPS 故障案例进行分析从施工调试和运行三个方面筛选 出四个故障案例与大家进行分享。 关键词:数据中心;UPS;滤波电容;旁路带载不均衡 1. UPS原理 1.1 UPS 结构简图 1.2 主要元器件和功能介绍 (1)整流器(Rectifier):是一个将交流(AC)转化为直流(DC)的装置由整流桥、 控制逻辑和滤波电路等组成。主要功能为:1将交流电(AC)变成直流电(DC) 经滤波后供给负载或逆变器使用;2为蓄电池提供充电电压起到充电器的 作用。 (2)逆变器(Inverter):是一个将直流(DC)转化为交流(AC)的装置由逆变桥、 控制逻辑和滤波电路等组成。应用于 UPS 时将直流电(DC)转化为 50Hz 交流电(220/380AC)。 (3) 静态旁路:可以隔离逆变器并提供额外交流旁路电源向末端负载供电由旁路静态开关、控制逻辑和驱动电路等组成并与逆变器电源输出静态开关进行联锁用于负载电源的不间断切换。 (4) EMI 滤波:由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波装置(常用有:LC 滤波器/LCL 滤波器)对高频干扰信号有较大的阻碍和抑制作用。其主要作用: 1抑制交流电网中的高频干扰对设备的影响;2抑制设备(高频开关电源)产 生的高频干扰对交流电网的影响。 (5)滤波电容:是并联在整流电路输出端用于降低交流脉动波纹系数、平滑直 流输出的储能器件。采用直流供电的电子电路中滤波电容能使直流电源输 出平滑稳定同时降低交变脉动电流对电子电路的影响还可以吸收电子电 路工作中产生的电流波动和交流电源串入的干扰使电子电路的工作性能更 加稳定。 (6) DC/DC变换器:是将基础直流电源(电压固定)转变为其他电压值的直流变换 装置也称为直流斩波。按功能类型分为:降压斩波器、升压斩波器和降压/升压斩波器。 (7)旁路追踪:UPS 的旁路追踪功能是实现不间断供电的重要控制技术之一。 1) 由于故障发生的随机性UPS本身不知道在什么时间需要切换至旁路。所 以逆变器会时刻跟踪旁路用于调整逆变器的输出电源波形使之与旁路 电源同频率、同相位、同幅度;这样 UPS 的逆变器和旁路之间才能进行不间断切换。2) 为了保证UPS输出合格纯净的电源UPS允许的频率、相位和幅度的偏差很小这样就与市电有差异存在一个同步窗口(可参考 UPS 手册关于输 出电能质量的各项指标和规定)。在同步窗口范围内逆变器会持续追踪 旁路电源;如果旁路电源的质量超出同步的范围逆变器输出就不会跟踪 旁路将以自己的本征频率、相位和幅度工作并触发内部事件记录。通 常记录事件信息内容有两种: 1旁路超限2旁路不同步。 2.故障案例 2.1 案例一:开启 UPS 进行并机时发生电容损坏设备顶部冒烟(蒸汽)并喷射出大量电解质 (1)故障背景:两台 600kVA 的 UPS(1#、2#)并机系统进行并机时突发电容故障。(2) 故障情况:1#和 2#UPS 送电正常进行并机操作时2#UPS 顶部冒烟(蒸汽)并喷出大量电解质。由于是 UPS 开机时发生故障工程师应急处理及时并未发生短路和其他次生故障。 (3) 故障原因:经过拆机检查后发现 C 相逆变器模块有一个电容(直流母线)内部短路损坏。 (4) 故障处理:更换 2#UPS 的 C 相逆变器模块。 (5)总结分析 1) 故障UPS是2018年9月完成综合测试投入使用2020年2月发生电容损坏故障;由于 UPS 运行时间约 1 年半左右对该批次的电容质量产生担忧。 在故障维修完成后要求 UPS 生产厂家将故障配件进行检测并对同批次 电容使用情况进行追踪。2) 通过对厂家提供的测试报告内容进行分析以及同批次电容也无不良记 录初步判断为个别元器件随机发生的故障。后期对 UPS 运行情况的跟进 该数据中心内同批次的 36 台 UPS(含故障机组)使用至今约 5 年设备运行 正常并未发生过类似故障。 (6)电容的使用寿命和预防性维护1) 满足以下任何一个条件均可以判断电容的工作寿命已经结束。 a)外观:不能有明显异常,比如破损、鼓起、漏液、爆裂等。b) 容量:低于产品手册的规定值;无规定时容量80%初始容量。c) 其他:电容的漏电流或损耗超过产品手册内的规定值。 2) 数据中心UPS配电室的温/湿度环境较好电容使用5~6年后一般不会失 效但漏电流和损耗会增加。随着继续使用的时间越长发生失效的概率 加大UPS 自身又无法监测电容的寿命就如一颗“哑弹”时刻存在安全 隐患。因此一旦发生电容失效容易造成 UPS 故障宕机严重时可能会扩 大故障范围影响末端设备的供电可靠性。所以 UPS 维护手册一般要求设 备运行满 5 年后就需要进行一次检查和大修并更换电容和风扇。3) 行业标准《YD/T1970.4-2009 通信局(站)电源系统维护技术要求》对电容 和散热风扇进行预防性维护的建议。2.2 案例二:正常运行的 UPS 并机系统发生单机故障故障 UPS 直接宕机(1)故障背景:四台 600kVA 的 UPS(1#、2#、3#、4#)并机系统正常运行中突发 单机故障造成 2#UPS 故障宕机和 1#UPS 受冲击存在安全隐患。(2)故障情况1) 运维工作人员现场检查发现2#UPS故障宕机(告警:直流母线欠压)1#、3#和 4#UPS 正常并机运行。查看正常运行 UPS 的控制面板均无告警信息。2) 厂家工程师到达现场后对故障设备进行检查;发现 2#UPS 的 1 号模块REC-A相、INV-A 和 B 相模块温度异常、保险断开、K3 故障损坏。 3) 检查1#、3#和4#UPS内部的运行日志发现故障期间1#UPS有电池供电记 录1#UPS的2号模块C相INV模块温度异常一个保险断开。3#和4#UPS经检查后内部监控参数无异常。 (3) 故障原因 1) 厂家对返回模块检测发现2#UPS的A相整流和逆变模块以及B相逆变模 块故障;B 相整流模块、C 相整流和逆变模块以及电池模块仅是熔丝熔 断。2) 经过QA和RD一同拆解认为是INV-A模块故障引起后续故障分析为IGBT模块击穿损坏并引起直流熔丝损坏。(4)故障处理:更换 1#UPS 和 2#UPS 的故障模块、熔丝、接口板件和输出接触器 等配件。(5)总结分析1) 此次故障案例有两个特点1故障短路电流大产生的热效应和电动力大造成硬件损坏严重;2不仅发生故障的 UPS 出现宕机还对并机系统内的1#UPS 产生冲击造成 2 号模块 C 相 INV 模块温度异常一个保险断开 存在安全隐患(UPS 操作面板无故障告警)。2) 在UPS并机系统发生短路故障后除了对故障UPS进行检查外还需对该 组的其他 UPS 进行一次全面的检查排查 UPS 的潜在隐患。不要因为设备 表面运行正常和操作面板无告警信息出现错误判断为以后的运行安全 埋下隐患。2.3 案例三:进行 UPS 开机测试时直流框架断路器整定模块(带液晶显示)故障损坏(1)故障背景:UPS 开机进行单机测试和蓄电池充电。(2) 故障情况:直流框架断路器整定模块故障损坏内部电路板烧坏。(3) 故障原因:UPS 控制软件问题导致直流母线有较大的交变脉动电流造成直流框架断路器整定模块内部电路板烧坏。 (4) 故障处理:更新 UPS 控制软件版本优化控制方法。 (5)总结分析1) 从UPS主路拓扑结构分析能造成直流母线存在较大交变脉动电流的主要原因有两个:1直流母线上有部分电容失效电容的容量减小滤波能力 下降;2整流器控制或参数存在缺陷造成直流母线上的交变脉动电流含 量过大造成直流母线上的电容无法完全滤除。2) 现场对UPS(新设备)电容进行检查可以排除电容原因引起的故障初步 怀疑 UPS 的控制软件有问题。通过对 UPS 控制软件进行版本更新后问题 得到解决UPS 运行正常。2.4 案例四:UPS 并机系统旁路带载测试时出现严重的带载不平衡(1)故障背景:三台 600kVA 的 UPS(1#、2#、3#)并机系统进行旁路带载测试 出现严重的带载不平衡。(2)故障情况:IT 机房负载加到约 1040KW(4KW*260)1#UPS 负载率为 54%2#UPS负载率为59%3#UPS 负载率为 80%由于三台 UPS 的负载率偏差太大暂停此测试项目并查找原因。 (3) 故障原因:三台 UPS 静态旁路输入电缆和 UPS 输出电缆总阻抗相差过大造成UPS 旁路带载时发生严重的带载不平衡。 (4) 故障处理:对旁路和输出电缆的长度进行复核和测量对总阻抗小的电缆进行整改和更换。 (5) 总结分析 1) 600kVA的UPS有功输出600kVA*0.9540kW旁路输入框架断路器长延时 最大值为1000A带载容量658kVA按阻性负载计算是658kW。运行1000A电流时 UPS 的负载率:658/540*100%121.9%。所以在三台 UPS 并机系统 静态旁路进行带载测试时其中任意一台负载率超过 121.9%将会造成旁 路输入框架断路器陆续跳闸严重时可能造成 UPS 故障损坏(例如:熔丝 或静态开关损坏)。2) 对UPS旁路电缆型号、长度、近似直流电阻进行统计和计算1#UPS电缆 总长 25.5 米2#UPS 电缆总长 21 米3#UPS 电缆总长 16.5 米。图5 UPS旁路整改前电缆参数统计3)整改方案的目标:UPS 并机系统旁路带载时UPS 负载率最大值和最小值 的差值≤10%。根据“图 5”数据进行分析为了减少整改时的工作量和难 度决定对 2#和 3#UPS 的输出电缆进行更换。电缆更换后1#UPS 电缆总 长 25.5 米2#UPS 电缆总长 25 米3#UPS 电缆总长 25.5 米。图6 UPS旁路整改后电缆参数统计4)备注说明:1由于电缆厂家资料只提供了电缆的近似直流电阻参数(20°C 时)所以不考虑电抗。2旁路参数的统计和计算时不考虑静态旁路的 导通电阻、电缆接头制作时损失部分和线路节点处的接触电阻等。(6) Simulink仿真1) Simulink模型2)电缆整改前测试和仿真数据对比3)电缆整改后测试和仿真数据对比4)备注说明:Simulink仿真数据是理想化的计算结果仅供整改前的参考 还需以综合测试验证的结果为准。(7)类似案例分析UPS 并机系统旁路带载不均衡时常用的整改方式有以下 4 种。1)更换旁路电缆;2) 在旁路串联补偿电感;3) 在旁路电缆上安装均流磁环;4) 采用带负载均衡功能的静态旁路控制板。(8)“图 8”是旁路输入电缆安装均流磁环的情况。从右侧图片来看使用均流 磁环整改时建议安装数量不宜过多。综上所述以上所有整改方案都费时、费力和费钱需额外增加人力和建 设成本。所以要规避UPS 旁路带载不均衡问题的发生需要在建设期间做好以下 工作:1合理的 UPS 和配电柜位置布局2根据设备位置合理的裁剪电缆3电 缆敷设和制作电缆头时要做好交底和监督工作。3.结语(1) UPS是数据中心十分关键的设备为重要的动力、弱电和 IT 设备等提供不间 断的可靠电源;其设备性能、可靠性和可用性直接影响数据中心稳定运行和 安全运行。(2)现场运维团队在高等级的事件或故障处理完成后需举一反三查明故障原 因开展复盘和培训工作通过总结经验教训和制订切实可行的预防措施 防止类似事件或故障的再次发生。4.参考文献〔1〕 高频机型 UPS 技术及应用/王其英主编,北京:中国电力出版社2010.10〔2〕 YD/T 1970.4-2009 通信局(站)电源系统维护技术要求 第 4 部分:不间断电源(UPS)系统〔3〕 大型数据中心 UPS 超远距离并机系统的实现-王群力〔4〕 YD/T 1095-2018 通信用交流不间断电源(UPS)
