可靠性案例分享（3）谐波过高导致 UPS 辅助电源板频繁损坏

【 故障现象】 　　
UPS 报“逆变风扇故障”、“整流风扇故障”。实际检查发现，安装在辅助电源板上的风扇保险 F2、F5 烧，另压敏电阻 RV1 烧毁，水泥电阻 R89 烧毁与之靠近的电容 C3、 C4、 C5、 C6 烤坏，更换新辅助电源板后 UPS 工作恢复正常。但经过半个月后，再次出现同样的故障。坏件见图 50 所示照片。

　　

图1 损坏器件

【 故障分析】
　　从损坏的器件看，主要是辅助电源板的输入部分，如图 2。

　　

图2 电路图

　　从损坏器件的外观看，水泥电阻烧黑，压敏电阻裂开，电容烤坏。可以判断，应该输入有持续高压，导致辅助电源输入端器件通过电流过大，长时间发热而烧坏。还有一个可能，就是辅助电源板的输入端阻抗下降，导致电流增大，从而烧坏器件。现场我们测量了市电的输入电压波形，见图 3。

　　

　　含谐波的电压波形
　　

　　正常的波形
　　图3 市电输入电压波形

　　市电电压为 423V，稍高，但还是在 UPS 的整流器正常工作范围。市电的电压波形有高频的谐波，谐波频率很高。输入的电压如果谐波成分比较丰富，那么在工频条件下能起到很好分压作用的电容 C3、 C4、 C5、 C6 在高频条件下阻抗大大减小，起不到限流和分压作用，从而会导致烧毁 R89、整流桥以及电容本身。为了证明我们的分析，现场我们换了一块新的辅助电源板重新上电测试，观察一段时间后发现辅助电源板上的水泥电阻 R89 的温度上升较快。然后我们把辅助电源板拆下来，进行了改造，把机器上两块辅助电源板中的一块板拆除 C5， C6，然后上电进行比较温升测试。
　　经过一段时间的检测，发现没有进行处理的辅助电源板上的水泥电阻 R89 的温升明显比改造后的辅助电源板上的高。实测证明了我们上面的分析是正确的。
【 故障处理】
　　针对用户现场的特殊电网环境，我们对辅助电源板进行了改造，拆除串联在在电网上的电容 C5 和C6。
　　

【 案例小结】
　　1、该故障现象在钢铁厂较普遍，主要是钢铁厂的用电设备的谐波回馈电网较大造成，而且该谐波为高次谐波，用 Fluke 43B 的谐波测试还无法测量出来，最后是看波形判断出来的。
　　2、由于谐波问题造成 UPS 故障的案例较少，造成了我们这次维修思路上的盲点。 UPS 系统的维护属于系统性维护，维修时需扩大思路范围，供电环境，机房环境，负载情况，配电情况，用户因素都是我们需要考虑的，特别是碰上一些易修但反复的故障，更需要我们深入检查， 拓宽思路，同时也需要有扎实的理论知识，较好的分析能力，才能彻底解决问题。
　　3、需要考虑电容、电阻、电感的实际模型，充分考虑不同频率下，分立器件的阻抗特性。

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