浅谈对UPS电源的维护保养范文

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1引言

按照广电总局62号令，重要播出单位必须配备ups电源，并可供播出系统全负载30分钟以上。我站供电系统选择使用两台60kVA在线式UPS电源，两台UPS电源并联在线运行，其中，任意一台均可带起所有负载，带载时间为80分钟左右。为了使UPS电源在良好的环境下安全运行，确保设备的供电安全，有效地延长设备使用寿命，我们必须认真做好UPS电源的维护管理工作。

2UPS电源的工作原理

在线式UPS电源是一种含有储能装置、以逆变器为主要元件的恒频稳压电源设备，其主要由可控整流部分、蓄电池部分、逆变器部分、静态旁路、维修旁路等部分组成，其组成原理图如图1所示。UPS电源主要具有以下两个功能。（1）在市电停电时，电源要以小于0.4ms的时间切换至后备电源供电，无间隙地切换，保护负载，使负载不会因市电停电而中断。（2）电源改善负载用电质量，避免负载因电网干扰受到危害。如图1所示，在线式UPS电源的工作方式是：市电不论是正常输入或因故障中断，供给负载的电源都来自逆变器，逆变器始终处于工作状态。输入负载的电能，首先要经过整流器将AC（交流电）转换成DC（直流电），再输入至逆变器将DC（直流电）转换成AC（交流电），这样电源经过双变换后，不仅改变了供电质量，还提高了电源的稳定性和可靠性。由图1可知，市电供电正常时，市电通过互锁开关输入至UPS电源，输入的电源经由电源输入开关Q1输入至滤波器，去除电源中的干扰，并得到纯净的交流电，然后输入至整流器进行整流，将交流电转换为直流电。整流出的直流电分为两路送出，一路经过电池断路器QF1，对蓄电池组进行充电；另一路供给逆变器，逆变器将直流电转换为交流电，由输出开关Q5N输出稳定可靠的电源供给负载使用。当市电发生中断时，输入滤波器的交流电中断，整流器没有直流电输出至逆变器。此时，蓄电池放电，把电池组中的直流电输送到逆变器，再由逆变器把直流电变成交流电，经输出开关Q5N供给负载使用。由此，负载没有因市电的中断而停止，仍可以正常运行。静态旁路是UPS电源为提高系统的可靠性设置的一条可自动切换的旁路电路，其主要作用是在市电正常输入时，如遇到逆变器故障中断输出，或者是系统出现过载、短路时，市电由旁路输入开关Q4S输入至静态旁路回路，系统会在小于0.4ms的时间内自动切换至静态旁路回路，由市电直接给负载供电，负载不会受到影响，这样可以提高系统自身的供电可靠性。维修旁路是在UPS电源因维修需要而停机时，所设置的一条由市电直接接至负载的直通手动旁路的通路，其主要作用是在UPS电源停机检修时，保障负载不会因UPS电源停止工作而造成断电，同时在检修时，可以隔离主机，保障维修人员和设备的安全。需要注意的是，我们在UPS电源正常工作时，严防擅自误操作，若要将维修旁路开关Q3BP合上，必须在有计划维修的情况下，严格按照操作手册说明的步骤进行操作。

3UPS电源在使用中存在的问题

根据我站的情况，UPS电源在运行时，往往会遇到两个问题。我站使用的市电属于农网，供电质量较差，每到夏季用电高峰，电网供电十分不稳定，波动较大，白天电压在350V左右，夜晚电压在420V左右，我站UPS电源设定的主路输入电压限制在380V±10%，此时，UPS系统是无法准确判断输入电压与设定值相差几伏，就会默认市电输入正常。当系统判断出输入电压超出设定范围，就会出现自动切断输入市电。因市电电压波动较大，UPS电源自动断开市电输入，会出现两种情况。第一种情况，输入UPS电源的电压超出系统设定值，系统开始自检判断市电故障，自检时间5s后，蜂鸣器报警，系统自动断开市电输入。这时，因市电输入停止，整流器无电能输出逆变器，蓄电池开始放电输出电能到逆变器，再由逆变器输出电能供负载使用。当输入市电电压的波动恢复到设定值的范围内时，系统经过120s的自检后，默认市电正常，又会恢复输入，整流器开始工作并输出电能，蓄电池停止向逆变器输出，系统恢复蓄电池充电状态，逆变器由整流器输出的电源供电，再由逆变器输出电能供负载使用。这种情况，会使UPS电源出现因输入的市电电压不稳定而频繁自断市电，致使输入逆变器的电能在整流器输出与蓄电池输出之间反复切换，导致供给逆变器的电源十分不稳定，系统工作的稳定性下降，负载随时可能会发生断电。同时，蓄电池组也处于频繁充、放电状态，电池组的使用寿命也会缩短。第二种情况，UPS电源因输入的市电电压不稳定，在设定值范围上下波动，系统5s自检后，就会自动断开市电，即使市电电压波动在设定值内。系统要想恢复市电输入，必须要经过120s的自检，如果在系统自检时间内，市电再次超出设定范围，系统会判断输入电压超限，使得市电输入无法恢复，整流器无电能输出，蓄电池会持续放电输出给逆变器，蓄电池处于只放电且不充电的状态。这种情况很危险，蓄电池放电时间过长，会造成蓄电池深度放电，使得蓄电池使用寿命下降，同时系统会因为蓄电池电压低，自动停止向逆变器输出，负载会发生断电现象。以上两种情况，都是由于电网供电不稳定，而造成UPS电源运行稳定性下降，蓄电池使用寿命缩短的情况。市电输入故障，必须人为进行调整，为避免设备、负载受到影响，通常需要做好两方面的工作：一是及时改变供电电源质量，首先启动备用电源柴油发电机，倒换至柴油发电机输出的电源供电，让UPS电源使用稳定的电源，保障系统正常工作，为负载安全供电；同时，联系供电公司要求调整市电，及时改善供电质量；在市电正常后，倒换至市电供电；恢复使用市电后，应定时巡机记录运行数据，掌握设备运行状态。二是认真做好UPS电源的维护管理工作，并以此来保障设备工作的稳定性，延长设备的使用寿命。

4UPS电源的维护管理方法

4.1UPS电源的机房管理

UPS电源主机和电池组的工作环境应该保持在干燥通风的室内，有足够的通风空间。机房必须配备温/湿度计，室内温度保持恒温，控制在20℃~30℃之间，最好是全年保持在25℃。主机本身要避免被太阳光直射，机身放置要平稳，机体放置位置要与墙面保持距离，便于风扇排风散热。

4.2UPS电源的日常维护

UPS电源的日常维护工作量不是很大，主要工作是对主机的定时巡机、按时查看设备、及时掌握UPS电源正常工作状态；记录UPS电源的运行参数，包括输入电压电流、输出电压电流、频率、输出有功功率、功率因数、负载率、主机温度、蓄电池容量、电池后备时间、故障报警信息等，将运行参数与以往的数据进行比较，这样就可以掌握设备的运行情况，分析设备运行的状态，做到及时发现隐患并消除。在使用UPS电源时，我们要注意禁止长期满载运行，例如我站的UPS电源，其容量是60kVA，负载率保持在30kW左右，我们尽量使负载率保持在主机容量的1/2；电源尽量不要接电感性负载，因为电感性负载的启动电流大，会引起瞬时过载；对于电容性负载，也尽可能地使功率因数大于0.9，这样才能提高UPS电源承担的负载率。要保证机房环境卫生的清洁，按时打扫机房环境卫生，清理设备表面浮尘，检查风扇运转情况，检查风扇出风滤网有无异物、灰尘，如果有灰尘要及时用吸尘器清理。因为灰尘会腐蚀内部器件，灰尘加上空气潮湿会引起主机工作不正常，及时清理是非常必要的。还要保持蓄电池工作环境的温度、湿度。环境温度太低，会使电池容量降低，温度每下降1℃，容量就会下降1％；环境温度太高，会使电池过度充电，产生气体，长期以此会使电池的使用寿命降低。湿度要保持在40%~65%，不得结露。我们需要检查蓄电池外壳有无变形，蓄电池极柱是否清洁，极柱有无液体析出、有无腐蚀现象等。

4.3UPS电源的季度维护

UPS电源季度维护的主要工作是，每隔三个月人为断开市电，对蓄电池进行一次充放电试验。适当放电有助于蓄电池的激活，如长期不停市电，每隔三个月应人为断开市电，用UPS电源带载放电一次，这样可以延长蓄电池的使用寿命。我站选用的是100AH免维护铅酸蓄电池，设计使用寿命在3~5年。在供电质量较为稳定时，蓄电池长期没有充放电，放电时间达不到，蓄电池长期处于浮充电状态，会造成很大的危害。蓄电池的内阻增大，会使容量下降，蓄电池的实际容量低于标准容量时，会导致减少所提供电能的时间，缩短蓄电池使用寿命。在季度放电工作开始前，我们可以清洁电池柜内卫生，对蓄电池组的连接线路进行检查，测量记录每节蓄电池在浮充状态下的电压。放电20~30分钟后，我们应测量蓄电池温度，记录放电电流，记录单节蓄电池电压，仔细比对记录数据，每次测量时，最好使用同一个测量工具，这样可以避免测量数据上的误差。蓄电池经过放电后，每节蓄电池电压基本相同，如果发现有单节蓄电池电压明显低于整组蓄电池的平均电压，或该节蓄电池与其他单节蓄电池电压相差1V，就可以断定该节蓄电池为落后电池，落后蓄电池会造成整组蓄电池不能正常供电，应及时更换。对于整个电池组，工作时间满五年，电池就达到使用年限，应及时更换整组电池。需要注意的是更换电池的型号、节数，应与更换前保持一致。蓄电池组使用时，我们应注意禁止将不同品牌和安时数的蓄电池放在一起使用，新旧蓄电池禁止在同一组使用。蓄电池在安装时，它们之间的连接距离应尽量短，导线面积应适当，以减小线路的损耗。

主机机壳要接地，接地电阻要小于4Ω，以保护人员和设备的安全。4.4UPS电源的年度维护UPS电源年度保养尤为重要，每年必须进行一次年度维护工作。在对UPS电源进行年度维护检修前，我们应该遵守注意事项，遵照生产厂家的操作手册说明，严格按照正确的开关机步骤进行操作，避免因误操作而造成的故障，避免突然加减负载，造成输出电压波动过大，使UPS电源无法正常工作。开始检修时，我们要将UPS电源停机，更换易损件和风扇；仔细检查设备内部各器件，对器件进行清扫，清除主机内部的灰尘；检查设备各个连接线路是否牢固；对蓄电池的连接线也要检查，固定螺丝要进行加固。在购买设备时，购买人员会与供货厂家签订维护保养合同。每次年度保养维护工作应请厂家对设备进行检查，读取运行参数，调测各项指标，把读取、调测的参数指标做成资料存档，方便在今后用作数据比较。做完保养工作，设备要进行热机，严禁带载开机，也不能在开机后，同时开启所有负载。热机必须先接入市电，让设备进行自检，在空载运行工作正常后，才能投入负载；开始投入负载时，负载应该单个开启接入，应先开电流大的负载，再开电流小的负载。负载接入完成，主机开始工作后，我们应认真查看设备的各项参数，要仔细记录并留档，确定设备运行正常后，才能结束年度保养维护工作。综上所述，UPS电源的维护管理工作，我们应主要做到：将主机放置在室内，室内环境要保持通风、干燥；认真做好日常的巡机记录，清洁环境卫生，清洁机身、蓄电池灰尘；认真做好蓄电池的季度放电工作，检查单节蓄电池的工作状态；认真做好主机的年度维护工作，检查主机内部情况，记录开机后的运行数据。

5结语

严格实行上述维护管理方法后，有效地保障了UPS电源的稳定工作，使其故障率降到了最低，有效保障了我站广播电视传输设备的供电安全。

作者：冯志明 单位：湖北广播电视卫星地球站