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提高UPS电源的可用性的几种方法        销售热线：18210163678
   随着信息技术的高速发展，用户对UPS电源可用性的要求越来越高。所谓UPS的可用性，其物理概念是指在规定的使用期间内，UPS的正常运行时间与整个时间的比例。根据这个定义要提高UPS的可用性有两种方法：一是提高UPS的平均无故障时间MTBF，二是降低UPS的平均修复时间MTTR。提高UPS本身MTBF的传统做法是提高功率开关器件的规格和档次；改进控制技术，提高逻辑控制组件的规格和档次；使用更先进的主电路结构；提高智能管理和通信功能；严格生产工艺，加强质量管理(ISO9000)等。但当MTBF提高到一定程度后其效果就不明显了。但降低MTTR的办法，其效果是非常显著的，而降低UPS的MTTR的办法有以下几种：
1）普遍做法是加强对UPS，特别是内部关键部件的维护；充足的备件并保证其完好性；加强对维护人员操作技能的培训，特别是用户在采购UPS时就要求制造商对售后服务(包括备件提供、反应时间和修复速度)条件做出严服务格承诺。
2）用集成设计提高UPS的可用性，以适应由多种设备组成供电系统的需要。集成化UPS供电系统的基本思想和原则是，供电设备制造和供应的统一化和标准化；系统中供电设备和包括负载机架结构的一体化和连接的规范化；系统中各供电设备和环节（包括负载机架中的PDU）电源状态管理的集中化；系统中各供电设备和环节结构的模块化和连接的热插拔功能。
3）UPS的冗余并机配置，在UPS电源中，可以把控制电路集中起来作为一个独立的可插拔模块，也可以把功率变换部分集中在一个结构中，作为一个可以热插拔的模块。为了适应多台UPS并联供电，也可以把每台UPS看作一个模块，在冗余热备份配置的情况下，同样也可以做到故障后热插拔修复，或者使每台UPS都具备直接并机的功能。
4）UPS的模块化＋冗余配置，把整个UPS按电路功能分成几部分，并在结构上设计成可以插拔的模块，例如功率模块(包括整流器和逆变器)、智能管理、通信功能模块和电池模块。

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110kV变电所继电保护故障及分析二例

摘要　　本文对110KV变电所10KV开关柜合和主变差动保护误动这两起故障实例进行了分析，总结了经验教训，提出了改进意见。 

关键词110KV变电所 10KV开关柜合 主变差动保护 故障实例

1 110KV变电所10KV开关柜合

1.1 基本情况

我局110KV变电所原有主变一台，容量为2万千伏安。35KV三回出线，10KV八回出线。其中10KV配电系统采用的开关型号为SN10-10II型少油断路器，配CD10型直流电磁操动机构。10KV线路配置了电流速断保护和过电流保护，10KV 10#开关对城关大部分地区的负荷供电。

1.2 现象

10KV 10#开关，自89年投运后，运行情况较好。随着城关地区的负荷迅速上升，配变的容量不断增大。至九四年初，该开关出现拒合现象，即该开关在合闸时，发出连续的跳合声响，而后开关有时能合上，有时不能合上。运行人员开出“开关跳跃”的缺陷通知单，局领导要求生技部门组织人员进行消缺。

1.3 原因分析

该该台开关出现的现象，对其定性分析根据缺陷通知单的内容“开关跳跃”，对10KV 10#开关的控制和保护回路进行了测试和检查，排除了“开关跳跃”的可能。若开关存在跳跃，首选线路存在永久性相间短路故障，再则控制开关的接点焊死或控制开关在合闸位置卡死，不能复位。这两个条件都满足的情况下“开关跳跃”才会出现。我们通过分析，这两个条件都不具备，帮排除“开关跳跃”的可能性。再次对该开关进行试验和检查，没有发现异常，继电保护人员再次对开关的控制和保护回路进行检查，也没有发现问题。但该开关在恢复运行时，拒合现象仍然存在。

通过仔细分析现场情况，发现该故障可能与保护装置动作有关。因为在开关拒合时，发现过流信号掉牌，但运行人员认为掉牌是因为开关柜（GG-1A）振动较大引起的（以前发现过类似现象）。为此，继保人员重新检查控制和保护回路，终于发现了10#开关的过流保护没有时限。过电流保护时间继电器的延时闭合常开接点没有接入回路，而把瞬动常开接点接入了回路。正、误电路如下图1、2所示。

把时间继电器接点改接后，开关恢复运行，一切正常，拒合现象消失。

开关虽然恢复了运行，但造成开关拒合的原因是什么呢？我们分析认为应该是开关合闸时的冲击电流。在该台开关刚投入运行时，虽然过电流保护回路接线错误，但由于该线路较短、负荷较小，合闸时的冲击电流启动不了过电流保护装置。但当城关地区的负荷不断增加，配变容量不断增大，开关合闸时的冲击电流也随之增大，当该电流增至能启动过流保护装置时，开关在合闸时保护动作，将开关跳开，出现开关拒合。但随着运行方式的改变，使合闸冲击电流减小，开关又能合上闸。当我们把回路改接后，定值虽然不能完全躲过合闸时的冲击电流，但从时限上，保护装置完全可以躲过该冲击电流。

1.4 吸取的教训

10KV 10#开关的拒合现象，几经努力，终于得到解决，同时也从中得到深刻的教训。

1.4.1 运行人员素质需进一步提高，加强对问题的分析判断能力，要做到汇报准确。

1.4.2 安装验收把关要严。

1.4.3 继保人员在对装置作整组试验时方法不当，数次试验都没有发现异常，工作不到位。

2 城关110KV变电所主变差动保护误动

2.1 基本情况

城关110KV变电所是岳西县的枢纽变电所。一期工程上20000KVA主变一台，电压等级为110KV/35KV/10KV，35KV侧为单母线接线方式。10KV侧为单母线分段带旁路接线方式。为满足负荷增长的需要，于99年第四季度上二期工程，增加一台主变，其容易为10000KVA。主变保护采用南京自动化设备总厂生产的CST231型微机保护，35KV侧单独供一条线路运行。

2.2 事故现象及原因分析

二期工程竣工后，于2000年5月29日投入主变试运行。合上主变110KV侧开关，主变空载运行二十四小时无任何异常现象，再投入35KV侧开关带线路运行时，主变差动保护运作。微机打印的事故报告显示，B相差动保护出口，动作值0.81，大于整定值0.8。

根据运行记录，主变差动保护动作时，其保护范围内未出现任何异常，经初步分析为CT极性接错。经检查证实极性接反，改正后再次投入主变110KV侧，35KV侧开关试运行（10KV侧不投）。当35KV侧所带负荷增加到约620KW时，差动保护发出差流越限告警信号。该信号是延时5秒发出，表明回路存在较大不平衡电流，其值已大于0.2A的告警整定值，怎么会出现如此大的不平衡电流？在差动保护范围内进行仔细测量和检查，均未发现任何问题。因此，对不平衡电流进行计算，如图3所示

当P为额定负荷时，计算差动不平衡电流Ibp=0.01A0.2A。现当P=620KW时，关劳动能力不平衡电流Ibp就达到0.2A，判断可能是有关参数出错。为此，重新检查主变保护的定值输入情况，发现35KV侧差动平衡系数Kpm=1.39，该值是把35KV侧CT变比误认为是400/5造成的，而35KV侧CT实际变比为200/5。更正后，投入主变运行正常。

2.3 总结

对于主变各侧的开关，由于其型号与生产厂家的不同，在二次接线完成后一定要进行检测，确保其接线的正确性。对于各设备的参数及保护定值要认真核对，防止由于人为因素使计算机的设备参数与实际参数不一致，给保护和计量带来误差。

山特UPS电源3C340KS 
从山特蓄电池工作中正负极板变化可以看出，蓄电池维护的主要内容是及时充、放电，防止蓄电池极柱结晶后不能循环使用；控制充电电流，避免气体压力过大"溢出"，造成蓄电池"鼓胀"或液体损失。具体来说，主要包括对蓄电池自动均浮充电，防止蓄电池过度充电，防止蓄电池过度放电。
* 蓄电池在现场的维护
在实际应用中，蓄电池出现的故障主要包括：一只电池电压不正常，整组电池不能使用；每只电池电压都正常，但无法正常输出放电电流；电池组无法放出设计容量。针对这些情况，介绍一些蓄电池的维护的要求。
* "免维护"阀控（密封）蓄电池实际上是少维护"
免维护"阀控（密封）蓄电池的说法，实际上是相对开口排气式电池需要定期加水而言的。蓄电池按照其设计结构、工作原理要求，必须定期进行日常维护和一般性故障处理，不能完全"免维护"。
蓄电池的日常维护包括：灰尘清扫、端子除锈、涂防锈膏、连接条更换、紧固松动的螺栓、充电总电压微调等。
蓄电池的一般性故障处理包括：电压均衡性偏离正常范围（强制均充后观察）、浮充电流异常（检查电池单体电压是否异常、电池是否发热）、核对性放电（均充后再做10小时率或3小时率容量，判断容量是否不足）、安全阀渗出液体（非电池内部往外漏液）等。
* 蓄电池需要控制环境温度
作为化学能储存设备，蓄电池的工作环境温度一般设计为20~25℃，其标称的参数都是在该环境温度下的参数。工作环境温度变化会引起电池内阻变化，对蓄电池使用寿命、放电容量都会带来影响。因此，对蓄电池室进行恒温设计是有非常有必要的。建议采用工业恒温空调（可连续工作10~15年，专为设备设计的空调），将蓄电池室的温度设计为20~25℃并长期运行。
 
* 蓄电池的充放电管理问题
蓄电池充放电管理系统能够极大提高电池的使用效率和延长电池工作寿命，最大化的保障整个UPS系统的可靠运行和投资的有效性。蓄电池的充放电管理包括：
* 蓄电池电池均充、浮充自动转换
电池均充（循环充电）指蓄电池放电后以较高的电压和电流对电池进行快速充电，电池浮充（备用充电）指蓄电池正常使用中（备用状态下）以较低的电压和电流对电池自放电进行补充电。这个功能需要配套的UPS产品来实施。
均浮充转换逻辑关系
 
需要注意的是：在均充状态下，要进行恒压限流充电，以防止充电电流过大引起电池内部严重发热等问题。
 
* 蓄电池自动温度补偿
根据环境温度变化对蓄电池进行带温度补偿的电池充电管理，能够抵消部分环境温度对电池寿命的影响，有效延长电池使用寿命。
充电电压温度补偿
* 蓄电池放电保护
由于UPS系统实际放电电流是由负载大小决定的，蓄电池对应的放电倍率也有所不同，根据国内外电池生产厂家提供的技术标准，电池放电终止电压保护点的设置也应区别对待，否则将严重缩短蓄电池寿命。电池放电时，根据电池放电电流和电池的放电曲线，自动调整电池放电电压保护点，延长了蓄电池的使用寿命。这种放电保护设计，能克服电池固定电压中止放电的缺点。
蓄电池恒流放电曲线
在实际应用中，有些UPS设备制造商在放电保护软件管理之下，还增加了可控断开的电池开关作为第二级硬件保护，以确保在无人环境下仍能自动保护电池。
* 蓄电池维护的关注点
蓄电池维护中最为复杂的项目，就是电池容量核对性放电试验（均充后再做10小时率或3小时率容量，判断容量是否不足）。根据电池厂家的维护手册规定，一般有3个关注点：
1)关注点1-浮充电压一致性
安装前开路电压一致，浮充电压有收敛趋势。浮充运行6个月后，同组电池之间端电压的最大差值应不大90mV/单格。其中，2V电池≤0.09V，6V电池≤0.24V，12V电池≤0.48V。
2)关注点2-浮充电流
在25℃下，电池在充满电后的充电电流应在1‰C10以下。
若电流高出以上规定值3--4倍，可能电池存在短路单体；.若电流太小或实际上不存在，则可能是：
a）电流太小，不能在仪表测量精度范围内读出；
b）已经经过48小时以上充电，电池内可能存在开路；
c）电池已经严重放电，电解液中硫酸几乎完全消耗；
d）搁置时间太长，未经补充电，极板上的硫酸盐不能恢复成活性物质。
3)关注点3-放电一致性
充满电的蓄电池采用10小时率、5小时率、3小时率、1小时率或实际负载放电（可与容量试验同步进行）情况下，每只电池之间的电压差，2V电池不超过50mV，12V电池不超过150mV。
*蓄电池放电测试安全注意事项
为了防止电池失效对UPS系统安全的影响，需要定期对蓄电池组进行放电测试，其安全注意事项如下：
*对电池放电检查一定要保证负载安全性的前提下进行。
*进行电池放电检查前，要确认电池已经充满，且负载量不低于UPS标称容量的30%。
*测试过程中使UPS整流器处于热备份的状态，保证系统测试安全。
UPS系统维护管理制度化
为了有效对UPS系统进行维护管理，推荐以下制度供用户参考
* 设备台帐记录：
UPS、蓄电池组进行台帐管理，按照设备维护规程进行维护、测试、记录。
* 设备故障假想：
根据现场设备现状，进行设备故障假想，防止误操作造成设备异常。
* 故障记录存档：
故障发生后，将分析结果作为案例学习，并制定防止故障发生的组织措施或技术措施。