如例中所说,一机关数据中心UPS突然起火自燃的例子,由于不懂电路而无法分析故障原因,只好采取四方堵截的方法摸着石头过河。所以才作出如此复杂费时费力和费钱的决定.在这个故障例子中起火的设备是4台由10个20kVA模块构成的200kVA容量的UPS.该供电系统在一年多的时间里一直工作正常,在前一小时巡查时,仍在正常供电,但却在不到一小时的时间里,一台UPS被完全烧毁.这说明起火是突然的、瞬时的。什么原因会导致这种故障呢?该20kVA容量的UPS模块电路由三电平逆变器构成,如图10(a)所示。该电路电源被相等的两个电容器C1、C2平分成上下两个二分之一电源,中线从两个二分之一电源连接处引出,三个桥臂分别给出单相电压,在输出端构成三相四线制标准电压。现以A桥臂为例,其简单原理是当IGBT开关管VT1和VT2同时开通时,输出+1/2VDC,开关管VT3和VT4同时开通时输出-1/2VDC,开关管VT3和VT2开通而VT1和VT4关闭时,输出0V。这样就出现了三个电平+1/2VDC,-1/2VDC和0V,如图10(b)所示。
但在状态转换时必须有一个死区,即在VT3和VT2开通时,VT1和VT4必须关闭,否则就会形成对电源的短路。在这个故障中即出现了突然短路情况。这个突然短路又是如何形成的呢?不外乎两个原因:一个是控制电路的突然失误而使死区消失;再就是其中一只IGBT早期失效而击穿形成短路。
一个模块故障为什么会烧毁整个机器呢?该整机的如图11所示.20kVA的输入载流能力只有50A左右,但形成短路时则有500A以上的电流涌入,不论是印刷电路板还是20kVA的机内导线在强大的电流下会瞬间起火,而500A的断路器动作时间在几百毫秒,等到切断时为时已晚.实际上由于20kVA的导线较细电阻较大,电流达不到500A脱口值就已经起火了,此断路器还是运维人员发现起火后而手动断开的。由于发现故障较晚,等到办公室发现机房有烟溢出时才进机房,这时为时已晚,如果发现的早就只能烧毁一个模块。