零线故障对艾默生UPS电源负载的危害与防范

目前艾默生UPS电源的发展趋势是高频化、模块化、智能化、高效率、高可用性五代技术演变。尽管各UPS厂商在设计上利用各种技术手段来努力提高UPS本身的可靠性,但在长期的实际应用中发现仍难以完全避免市电故障对UPS后端负载设备产生影响。

　　以下通过故障案例来分析零线故障对UPS负载产生的危害,以及如何采取措施防范此类故障造成不必要的损失。

零线故障案例分析

1市电输入零-火线接反对UPS负载的影响

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故障现象

　　某客户营业厅使用单进单出的10kVAUPS,后端负载为交换机、台式电脑、液晶屏。市电停电后,UPS转电池逆变供电正常,市电恢复时发现后端负载有异常声响和糊味,某些设备重启无反应。UPS一直供电正常。

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检查结果

　　现场检查UPS的输出电压和输入电压都正常,但发现零线对地线有220VAC电压,最终确认UPS的输入火线和零线接反。

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问题分析

　　由艾默生UPS电源工作原理可知,UPS内部输入零线与输出零线是直通的,从图1可看出,因为输入零-火线接反,输入火线IN-L对输入PE之间电压为市电电压220VAC(PE与输入零线远端相连),导致UPS输出端零线OUT-N对PE也是220VAC电压。

UPS如果工作在市电逆变状态,其逆变输出的220VAC会同步输入电压,在这种情况下,其输出端OUT-L对PE之间的电压很低(与OUT-N抵消)。

　　但是如果市电停电,逆变将工作在本振频率,无法同步输入,导致输出端OUT-L对OUT-N之间的220VAC与OUT-N对PE之间的220VAC相位不定,相位差可以在0°～360°之间变化。致使输出OUT-L对PE间电压从几十伏到三、四百伏间波动,最大时可达到400多伏!会直接导致负载设备的输入压敏电阻(SPD)损坏,甚至烧毁内部过流保护器件。

　　针对输入零-火线接反的故障,模拟市电停电再恢复的情况,此时测量到UPS输出端OUT-L与PE间的电压波形。

从上述分析和测试可知,在输入零-火线接反情况下,UPS在市电停电后转电池逆变输出正常,只是在市电恢复后UPS自动切换回市电逆变工作时,其输出端OUT-L对PE间会出现损坏负载设备的短时过压,待同步正常后即恢复正常输出。

　　如果在输入零-火线接反情况下,又碰到零线断开,会对UPS负载设备造成什么影响呢?

　　针对输入零-火线接反情况下零线断的二次故障,进一步测试在输入零-火接反情况下,模拟UPS在市电逆变状态下零线断开后,测量到其输出端OUT-L对PE间的电压从几伏到四百多伏间来回波动。抓取到艾默生UPS电源输出端OUTL对PE间的电压来回波动期间的两个瞬时波形。