淺談對UPS電源的維護保養(yǎng)范文

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1引言

按照廣電總局62號令，重要播出單位必須配備ups電源，并可供播出系統(tǒng)全負載30分鐘以上。我站供電系統(tǒng)選擇使用兩臺60kVA在線式UPS電源，兩臺UPS電源并聯(lián)在線運行，其中，任意一臺均可帶起所有負載，帶載時間為80分鐘左右。為了使UPS電源在良好的環(huán)境下安全運行，確保設備的供電安全，有效地延長設備使用壽命，我們必須認真做好UPS電源的維護管理工作。

2UPS電源的工作原理

在線式UPS電源是一種含有儲能裝置、以逆變器為主要元件的恒頻穩(wěn)壓電源設備，其主要由可控整流部分、蓄電池部分、逆變器部分、靜態(tài)旁路、維修旁路等部分組成，其組成原理圖如圖1所示。UPS電源主要具有以下兩個功能。（1）在市電停電時，電源要以小于0.4ms的時間切換至后備電源供電，無間隙地切換，保護負載，使負載不會因市電停電而中斷。（2）電源改善負載用電質量，避免負載因電網(wǎng)干擾受到危害。如圖1所示，在線式UPS電源的工作方式是：市電不論是正常輸入或因故障中斷，供給負載的電源都來自逆變器，逆變器始終處于工作狀態(tài)。輸入負載的電能，首先要經(jīng)過整流器將AC（交流電）轉換成DC（直流電），再輸入至逆變器將DC（直流電）轉換成AC（交流電），這樣電源經(jīng)過雙變換后，不僅改變了供電質量，還提高了電源的穩(wěn)定性和可靠性。由圖1可知，市電供電正常時，市電通過互鎖開關輸入至UPS電源，輸入的電源經(jīng)由電源輸入開關Q1輸入至濾波器，去除電源中的干擾，并得到純凈的交流電，然后輸入至整流器進行整流，將交流電轉換為直流電。整流出的直流電分為兩路送出，一路經(jīng)過電池斷路器QF1，對蓄電池組進行充電；另一路供給逆變器，逆變器將直流電轉換為交流電，由輸出開關Q5N輸出穩(wěn)定可靠的電源供給負載使用。當市電發(fā)生中斷時，輸入濾波器的交流電中斷，整流器沒有直流電輸出至逆變器。此時，蓄電池放電，把電池組中的直流電輸送到逆變器，再由逆變器把直流電變成交流電，經(jīng)輸出開關Q5N供給負載使用。由此，負載沒有因市電的中斷而停止，仍可以正常運行。靜態(tài)旁路是UPS電源為提高系統(tǒng)的可靠性設置的一條可自動切換的旁路電路，其主要作用是在市電正常輸入時，如遇到逆變器故障中斷輸出，或者是系統(tǒng)出現(xiàn)過載、短路時，市電由旁路輸入開關Q4S輸入至靜態(tài)旁路回路，系統(tǒng)會在小于0.4ms的時間內自動切換至靜態(tài)旁路回路，由市電直接給負載供電，負載不會受到影響，這樣可以提高系統(tǒng)自身的供電可靠性。維修旁路是在UPS電源因維修需要而停機時，所設置的一條由市電直接接至負載的直通手動旁路的通路，其主要作用是在UPS電源停機檢修時，保障負載不會因UPS電源停止工作而造成斷電，同時在檢修時，可以隔離主機，保障維修人員和設備的安全。需要注意的是，我們在UPS電源正常工作時，嚴防擅自誤操作，若要將維修旁路開關Q3BP合上，必須在有計劃維修的情況下，嚴格按照操作手冊說明的步驟進行操作。

3UPS電源在使用中存在的問題

根據(jù)我站的情況，UPS電源在運行時，往往會遇到兩個問題。我站使用的市電屬于農網(wǎng)，供電質量較差，每到夏季用電高峰，電網(wǎng)供電十分不穩(wěn)定，波動較大，白天電壓在350V左右，夜晚電壓在420V左右，我站UPS電源設定的主路輸入電壓限制在380V±10%，此時，UPS系統(tǒng)是無法準確判斷輸入電壓與設定值相差幾伏，就會默認市電輸入正常。當系統(tǒng)判斷出輸入電壓超出設定范圍，就會出現(xiàn)自動切斷輸入市電。因市電電壓波動較大，UPS電源自動斷開市電輸入，會出現(xiàn)兩種情況。第一種情況，輸入UPS電源的電壓超出系統(tǒng)設定值，系統(tǒng)開始自檢判斷市電故障，自檢時間5s后，蜂鳴器報警，系統(tǒng)自動斷開市電輸入。這時，因市電輸入停止，整流器無電能輸出逆變器，蓄電池開始放電輸出電能到逆變器，再由逆變器輸出電能供負載使用。當輸入市電電壓的波動恢復到設定值的范圍內時，系統(tǒng)經(jīng)過120s的自檢后，默認市電正常，又會恢復輸入，整流器開始工作并輸出電能，蓄電池停止向逆變器輸出，系統(tǒng)恢復蓄電池充電狀態(tài)，逆變器由整流器輸出的電源供電，再由逆變器輸出電能供負載使用。這種情況，會使UPS電源出現(xiàn)因輸入的市電電壓不穩(wěn)定而頻繁自斷市電，致使輸入逆變器的電能在整流器輸出與蓄電池輸出之間反復切換，導致供給逆變器的電源十分不穩(wěn)定，系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性下降，負載隨時可能會發(fā)生斷電。同時，蓄電池組也處于頻繁充、放電狀態(tài)，電池組的使用壽命也會縮短。第二種情況，UPS電源因輸入的市電電壓不穩(wěn)定，在設定值范圍上下波動，系統(tǒng)5s自檢后，就會自動斷開市電，即使市電電壓波動在設定值內。系統(tǒng)要想恢復市電輸入，必須要經(jīng)過120s的自檢，如果在系統(tǒng)自檢時間內，市電再次超出設定范圍，系統(tǒng)會判斷輸入電壓超限，使得市電輸入無法恢復，整流器無電能輸出，蓄電池會持續(xù)放電輸出給逆變器，蓄電池處于只放電且不充電的狀態(tài)。這種情況很危險，蓄電池放電時間過長，會造成蓄電池深度放電，使得蓄電池使用壽命下降，同時系統(tǒng)會因為蓄電池電壓低，自動停止向逆變器輸出，負載會發(fā)生斷電現(xiàn)象。以上兩種情況，都是由于電網(wǎng)供電不穩(wěn)定，而造成UPS電源運行穩(wěn)定性下降，蓄電池使用壽命縮短的情況。市電輸入故障，必須人為進行調整，為避免設備、負載受到影響，通常需要做好兩方面的工作：一是及時改變供電電源質量，首先啟動備用電源柴油發(fā)電機，倒換至柴油發(fā)電機輸出的電源供電，讓UPS電源使用穩(wěn)定的電源，保障系統(tǒng)正常工作，為負載安全供電；同時，聯(lián)系供電公司要求調整市電，及時改善供電質量；在市電正常后，倒換至市電供電；恢復使用市電后，應定時巡機記錄運行數(shù)據(jù)，掌握設備運行狀態(tài)。二是認真做好UPS電源的維護管理工作，并以此來保障設備工作的穩(wěn)定性，延長設備的使用壽命。

4UPS電源的維護管理方法

4.1UPS電源的機房管理

UPS電源主機和電池組的工作環(huán)境應該保持在干燥通風的室內，有足夠的通風空間。機房必須配備溫/濕度計，室內溫度保持恒溫，控制在20℃~30℃之間，最好是全年保持在25℃。主機本身要避免被太陽光直射，機身放置要平穩(wěn)，機體放置位置要與墻面保持距離，便于風扇排風散熱。

4.2UPS電源的日常維護

UPS電源的日常維護工作量不是很大，主要工作是對主機的定時巡機、按時查看設備、及時掌握UPS電源正常工作狀態(tài)；記錄UPS電源的運行參數(shù)，包括輸入電壓電流、輸出電壓電流、頻率、輸出有功功率、功率因數(shù)、負載率、主機溫度、蓄電池容量、電池后備時間、故障報警信息等，將運行參數(shù)與以往的數(shù)據(jù)進行比較，這樣就可以掌握設備的運行情況，分析設備運行的狀態(tài)，做到及時發(fā)現(xiàn)隱患并消除。在使用UPS電源時，我們要注意禁止長期滿載運行，例如我站的UPS電源，其容量是60kVA，負載率保持在30kW左右，我們盡量使負載率保持在主機容量的1/2；電源盡量不要接電感性負載，因為電感性負載的啟動電流大，會引起瞬時過載；對于電容性負載，也盡可能地使功率因數(shù)大于0.9，這樣才能提高UPS電源承擔的負載率。要保證機房環(huán)境衛(wèi)生的清潔，按時打掃機房環(huán)境衛(wèi)生，清理設備表面浮塵，檢查風扇運轉情況，檢查風扇出風濾網(wǎng)有無異物、灰塵，如果有灰塵要及時用吸塵器清理。因為灰塵會腐蝕內部器件，灰塵加上空氣潮濕會引起主機工作不正常，及時清理是非常必要的。還要保持蓄電池工作環(huán)境的溫度、濕度。環(huán)境溫度太低，會使電池容量降低，溫度每下降1℃，容量就會下降1％；環(huán)境溫度太高，會使電池過度充電，產(chǎn)生氣體，長期以此會使電池的使用壽命降低。濕度要保持在40%~65%，不得結露。我們需要檢查蓄電池外殼有無變形，蓄電池極柱是否清潔，極柱有無液體析出、有無腐蝕現(xiàn)象等。

4.3UPS電源的季度維護

UPS電源季度維護的主要工作是，每隔三個月人為斷開市電，對蓄電池進行一次充放電試驗。適當放電有助于蓄電池的激活，如長期不停市電，每隔三個月應人為斷開市電，用UPS電源帶載放電一次，這樣可以延長蓄電池的使用壽命。我站選用的是100AH免維護鉛酸蓄電池，設計使用壽命在3~5年。在供電質量較為穩(wěn)定時，蓄電池長期沒有充放電，放電時間達不到，蓄電池長期處于浮充電狀態(tài)，會造成很大的危害。蓄電池的內阻增大，會使容量下降，蓄電池的實際容量低于標準容量時，會導致減少所提供電能的時間，縮短蓄電池使用壽命。在季度放電工作開始前，我們可以清潔電池柜內衛(wèi)生，對蓄電池組的連接線路進行檢查，測量記錄每節(jié)蓄電池在浮充狀態(tài)下的電壓。放電20~30分鐘后，我們應測量蓄電池溫度，記錄放電電流，記錄單節(jié)蓄電池電壓，仔細比對記錄數(shù)據(jù)，每次測量時，最好使用同一個測量工具，這樣可以避免測量數(shù)據(jù)上的誤差。蓄電池經(jīng)過放電后，每節(jié)蓄電池電壓基本相同，如果發(fā)現(xiàn)有單節(jié)蓄電池電壓明顯低于整組蓄電池的平均電壓，或該節(jié)蓄電池與其他單節(jié)蓄電池電壓相差1V，就可以斷定該節(jié)蓄電池為落后電池，落后蓄電池會造成整組蓄電池不能正常供電，應及時更換。對于整個電池組，工作時間滿五年，電池就達到使用年限，應及時更換整組電池。需要注意的是更換電池的型號、節(jié)數(shù)，應與更換前保持一致。蓄電池組使用時，我們應注意禁止將不同品牌和安時數(shù)的蓄電池放在一起使用，新舊蓄電池禁止在同一組使用。蓄電池在安裝時，它們之間的連接距離應盡量短，導線面積應適當，以減小線路的損耗。

主機機殼要接地，接地電阻要小于4Ω，以保護人員和設備的安全。4.4UPS電源的年度維護UPS電源年度保養(yǎng)尤為重要，每年必須進行一次年度維護工作。在對UPS電源進行年度維護檢修前，我們應該遵守注意事項，遵照生產(chǎn)廠家的操作手冊說明，嚴格按照正確的開關機步驟進行操作，避免因誤操作而造成的故障，避免突然加減負載，造成輸出電壓波動過大，使UPS電源無法正常工作。開始檢修時，我們要將UPS電源停機，更換易損件和風扇；仔細檢查設備內部各器件，對器件進行清掃，清除主機內部的灰塵；檢查設備各個連接線路是否牢固；對蓄電池的連接線也要檢查，固定螺絲要進行加固。在購買設備時，購買人員會與供貨廠家簽訂維護保養(yǎng)合同。每次年度保養(yǎng)維護工作應請廠家對設備進行檢查，讀取運行參數(shù)，調測各項指標，把讀取、調測的參數(shù)指標做成資料存檔，方便在今后用作數(shù)據(jù)比較。做完保養(yǎng)工作，設備要進行熱機，嚴禁帶載開機，也不能在開機后，同時開啟所有負載。熱機必須先接入市電，讓設備進行自檢，在空載運行工作正常后，才能投入負載；開始投入負載時，負載應該單個開啟接入，應先開電流大的負載，再開電流小的負載。負載接入完成，主機開始工作后，我們應認真查看設備的各項參數(shù)，要仔細記錄并留檔，確定設備運行正常后，才能結束年度保養(yǎng)維護工作。綜上所述，UPS電源的維護管理工作，我們應主要做到：將主機放置在室內，室內環(huán)境要保持通風、干燥；認真做好日常的巡機記錄，清潔環(huán)境衛(wèi)生，清潔機身、蓄電池灰塵；認真做好蓄電池的季度放電工作，檢查單節(jié)蓄電池的工作狀態(tài)；認真做好主機的年度維護工作，檢查主機內部情況，記錄開機后的運行數(shù)據(jù)。

5結語

嚴格實行上述維護管理方法后，有效地保障了UPS電源的穩(wěn)定工作，使其故障率降到了最低，有效保障了我站廣播電視傳輸設備的供電安全。

作者：馮志明 單位：湖北廣播電視衛(wèi)星地球站