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通过案例看灰尘对UPS的危害
作者:云易维  更新时间:2018-04-25

论灰尘对UPS的影响

 
         本人在多年的UPS维修维护服务中,碰到过许多各式各样的故障,注意到有不少故障是因灰尘长期积累而产生的,如局部短路、漏电、发热元件散热不良导致的各种故障等,可见灰尘虽小对设备所造成的危害并不小。以下仅介绍曾因灰尘造成的设备故障,通过本人在检修工作中的一些故障实例及检修方法,来说明灰尘对低压电器的危害及应对措施。

        一、故障检修实例
        实例1:UPS高温报警
        1.   故障现象:
              某场地一台40KVA UPS支持产线生产,UPS报警逆变器温度高,切换到旁路工作,该故障报警是由于逆变器温度监测单元检测到温度超过设定值时候,产生的报警信息,初步诊断造成此故障的原因为:
  •  环境温度过高
  • 进出风口阻塞
  • 散热片有异物
  • 冷却风扇坏
      2.  故障分析:
  • 环境温度过高:当时环境温度并不高,只有30℃左右,不致于发生过温保护,故环境温度过高可排除;
  • 进出风口阻塞:从外观可以明显看到风扇口灰尘较多,故怀疑该点列入检修内容;
  • 散热片有异物:只有拆下外壳后才能证实,将该点列入检修内容;
  • 冷却风扇坏:UPS加电后观察冷却风扇能运转,故风扇故障可排除。
     3.  检修方法:
          拆开UPS,进行外观检查,发现UPS内部灰尘比较多,仔细检查逆变器功率元件都在正常范围之内,逆变功率元件散热片无异物,风扇运转正常,但到逆变器的风量很小。
          首先,对UPS进行除尘处理;
          其次,检查散热片上的温度传感器正常,使用调机软件对UPS逐步测试,UPS报警消失,工作正常

     4.  故障总结:
         这个案例是典型的由于灰尘造成的UPS切换到旁路运行,由于该产线长期灰尘较大,UPS缺少预防性维护,使得灰尘累积,造成内部风道堵塞,功率元件附近温度升高到报警值,为了保护逆变器而切换到旁路运行。
 
    实例2:现场环境造成的UPS故障
    1.  故障现象:
        UPS系统结构:UPS2与UPS1以热备份形式连接,即UPS1的旁路电源由UPS2的逆变器输出供电。 UPS1突然发生故障,故障中发生负载断电,负载在供电恢复供电后20分钟再次发生掉电。几十分钟后,UPS2也发生故障。工程师到达现场后,发现:
  • UPS1完全下电,3相主输入保险熔断,UPS旁路的L1/L2/L3铜排之间、主路交流电容组的接线端子部位有拉弧迹象。 

  • UPS2处于旁路运行状态,告警为:“逆变器故障,电源故障,主路输入保险熔断,电池开关跳闸,直流母线故障,负载不受保护”。另外,PFC的第二和第三相IGBT损毁。 

  • UPS2的电池开关脱扣。 

 
     2.  故障分析:
          在恢复UPS正常运行后,对故障原因进行分析,发现:
  • 该客户设备的材料以石墨为主,包含下图所示的石墨电阻、石墨粉、碳纤维绑扎线。石墨粉颗粒度极细,而从碳纤维扎线分离出的纤维肉眼也很难分辨。当一个周期完成后,设备炉膛会被打开,操作员会清理内部,并产生石墨粉、碳纤维垃圾,在设备的盖板、附近部件、工作台、垃圾桶上可见有黑色的粉尘与痕迹, 石墨的粉尘和碳纤维也会充斥在空气中。
          
  • 设备房与UPS机房通过走廊连接,设备房的门安装有百叶窗,百叶窗内安装有普通纱窗,无过滤棉。碳粉尘和碳纤维能通过风的流动进入UPS房。如果有人从负载房进入UPS机房,也会将碳粉尘和碳纤维带入。
         
  • UPS机房的温、湿度正常。
精密空调制冷系统工作正常。 UPS机房为负压,机房外部的气流会进入机房,外部的粉尘也会随之侵入。
         
 
  • 检查UPS1和UPS2的顶部,没有发现任何异物落入UPS内部。 所有的UPS地脚都安装到位。 UPS底部安装有保护罩,没有发现异物进入UPS内部,故障UPS的下方未发现任何异常物体。 UPS系统未执行过专业的维护保养,UPS内部板件、部件表面有较多灰尘积聚。
       

        3.  故障原因:
           1)   故障情况是由于拉弧导致掉载 8 秒,然后 UPS1 通过旁路(由 UPS2 的逆变器提供电源)自动恢复负载供电,UPS1拉弧是掉载的根本原因。 

           2)   UPS2的 PFC IGBT 故障原因:UPS1的输入端和旁路铜排拉弧,UPS1 的主输入是直接连接到供电系统的变压器上的,所以拉弧引起的大电流会对供电系统的变压器造成很大的冲击,而UPS2的主输入端也是直接接在变压器上,变压器输出的巨大波动对UPS2的PFC IGBT 有一定影响;另一种因素,UPS1拉弧的位置,最接近 UPS2 PFC 的 IGBT 模块,拉弧产生的冲击波和机械震动,会对UPS2的PFC IGBT 模块造成内部损伤,使其内部发热过大,致使UPS2运行一段时间后,PFC的IGBT 故障。 

 
       虽然此类拉弧现象的成因相当复杂,涉及到设备上下游配电系统的特性和整套系统配置及物理结构。但该场地碳粉尘和碳纤维对UPS机房污染所形成的电气危害可能性更大,碳粉尘、碳纤维这类能够随处漂浮粘附的纤细导电物质是引起电气设备拉弧的直接因素。因此有理由认为环境和负载因素是导致该次拉弧的主要原因。


      二、灰尘会UPS的危害
             由于灰尘造成的UPS电源故障涉及到方方面面,主要危害有:
  1.  灰尘堆集存于电气开关的触头之间、电磁铁芯之间都会造成电气开关接触不良故障,在继电器、接触器控制电路中影响较大。电气控制系统动作不稳定,时好时坏,从而引起的单相运行触头粘连等现象时常造成设备事故的发生
  2. 使电气组件的散热条件变差、寿命缩短
  3. 灰尘本身和它吸收的潮气会腐蚀设备线路板
  4. 电气线路之间积满灰尘,会使裸露导线之间发生漏电,也可能引发电路短路;
      三、预防措施
  1. 实行定期的清扫(吹)灰尘制度
  2. 根据环境粉尘量的大小,制定合理的清扫周期,对有散热风扇的设备应加强除尘与防尘,如我公司为某玻璃镀膜生产线系统使用的UPS进行维护,对风扇进行每月清扫一次,过滤网每月更换一次,380V低压系统实行计划检修时进行清扫。
  3. 定期进行开关设备的触头及接线检查查触头的电蚀情况,查各接线的牢固情况,查电气设备的通风散热情况,发现异常及时处理,以保证电气设备在正常的状态下运行。
    结束语
    灰尘对电气设备的安全运行危害很大,不论采用组织措施还是技术措施,都必须加强管理。建立完善的管理制度,采取有效的技术手段,就能将灰尘危害降低到最低限度,保证设备的安全运行,取得良好的经济

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