UPS故障處理與運行維護措施研究

彭美玲

（寧夏建筑設(shè)計研究院有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

不間斷電源系統(tǒng)（Uninterruptible Power Supply，UPS），主要由變流器、開關(guān)和儲能裝置共同組建而成，是交流輸入電源發(fā)生異常情況時，維持關(guān)鍵負載電力連續(xù)性的電源設(shè)備?，F(xiàn)今，信息技術(shù)設(shè)備和部分不可斷電的重要負荷已被廣泛運用在各個領(lǐng)域，如果供電發(fā)生中斷，勢必會造成十分重大的損失。因此，可以維持供電連續(xù)性的不間斷電源系統(tǒng)（UPS）已成為以上設(shè)備的關(guān)鍵供電支撐設(shè)備[1]。由此可見，必須保證UPS的使用性能。

UPS依照拓撲機構(gòu)主要可以分為3類，分別為雙變換在線式、單變換互動在線式與后備式。其中，雙變換在線式UPS具有輸出性能優(yōu)越、電路結(jié)構(gòu)健全等優(yōu)勢[2]，被大范圍運用在各個領(lǐng)域。

1 高頻電源系統(tǒng)的組成及原理

1.1 交流配電單元

交流配電單元完成市電的接入和切換，給整流器提供交流電源，為監(jiān)控單元提供交流電壓和電流的采樣輸出，同時兼有交流設(shè)備備用輸出與防雷功能。

1.2 整流器單元

由前級PFC（功率因數(shù)校正）和后級DC-DC功率變換器兩級電路組成高頻開關(guān)整流器。電路中利用浪涌雷電保護整流器、慢啟動、電磁干擾和限制電路，使高頻開關(guān)整流器具有相對較小的啟動浪涌電流和更好的電磁兼容性，其整個UPS電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。整流后，直接進入PFC電路，其主電路是升壓電路，利用平均電流控制將輸入端的cosφ趨于1，諧波電壓在10 kV內(nèi)，符合國際標準。

1.3 直流配電單元

高頻開關(guān)整流器采用并聯(lián)方式，經(jīng)匯流銅排進入直流配電單元。直流分配單元提供單向或雙向電池訪問（或擴展到三向電池）與多通道直流負載輸出。

1.4 監(jiān)控單元

監(jiān)控單元對交流配電、直流配電、整流器組及蓄電池組實施綜合化管理。實時監(jiān)測UPS系統(tǒng)工作狀態(tài)，采集運行數(shù)據(jù)，力求在出現(xiàn)故障時第一時間通過聲、光等方式報警，提供對應(yīng)的解決措施，達到延長系統(tǒng)使用壽命的目的。

2 UPS故障分析

2.1 無法正常充電

該類故障屬于隱性故障，一般不易發(fā)現(xiàn)，尤其是在發(fā)生斷電情況不頻繁的供電環(huán)境中。UPS無法正常充電時，初期不會出現(xiàn)過大的影響，但時間過長會嚴重損害蓄電池的使用壽命，最終使得蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)受損，提前退役。

圖1 UPS電路結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 風扇不轉(zhuǎn)

功率相對較大的UPS主機工作時會產(chǎn)生一定的熱量，這些熱量借助風扇散熱。UPS內(nèi)的風扇長時間處于高速運轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此易發(fā)生故障，如果風扇出現(xiàn)停止轉(zhuǎn)動的情況，UPS內(nèi)部的熱量將難以散發(fā)，從而引發(fā)其他故障。

3 UPS故障診斷及處理步驟

3.1 做好狀態(tài)記錄工作

UPS主機正常工作方式如圖2所示，做好狀態(tài)記錄，實則為記錄液晶顯示屏上的信息狀態(tài)，為后續(xù)的故障診斷與維修工作打下堅實的基礎(chǔ)。另外，需要實時記錄蜂鳴器的鳴叫聲音，從而可以針對各類開關(guān)實施操作，進而判斷并處理故障。

圖2 UPS正常工作方式

3.2 做好故障識別工作

記錄好狀態(tài)后，工作人員要判斷故障類型。工作人員通過對比分析故障信息說明表，找出不正常的指示燈，以此判斷故障類型。如果無法判斷故障，要及時與專業(yè)人員聯(lián)系。

3.3 做好故障記錄工作

故障類型確定后，工作人員要盡早反饋給工程師等有關(guān)人員，全方位了解UPS系統(tǒng)的故障，為了解用戶需求和系統(tǒng)功能改善打下堅實的基礎(chǔ)。

3.4 下載UPS歷史記錄

一般行業(yè)內(nèi)采用UCOM軟件下載UPS歷史記錄。打開UCOM軟件后，工作人員將數(shù)據(jù)線和電腦銜接在一起，點擊“Receiving→History from UPS”命令，下載UPS歷史記錄，相應(yīng)的系統(tǒng)故障才可以得到有效的診斷與處理。

4 UPS運行維護措施

4.1 UPS主機運維措施

一般UPS設(shè)置在機房內(nèi)，機房環(huán)境會影響其運行?？諝庵谢覊m較多，塵土會被機體內(nèi)風扇帶入機體內(nèi)部沉積，會導(dǎo)致系統(tǒng)內(nèi)部發(fā)生故障，由此使得UPS系統(tǒng)不能穩(wěn)定運行。因此，在日常維護的工作中，應(yīng)對機房環(huán)境實施定期清潔，消除灰塵。

4.2 蓄電池運維措施

UPS的關(guān)鍵部件為蓄電池，所以工作人員針對蓄電池的運行維護十分關(guān)鍵。實施運維工作之前，要科學(xué)、合理地編制維護方案。具體而言，要定期針對蓄電池的端電壓與內(nèi)阻值實施全面檢查，一旦發(fā)現(xiàn)異常，要及時實施處理或者更換；蓄電池整組和每只相互之間銜接的極性務(wù)必要正確，正負端的引出線要用不同的顏色標注，正極褐色，負極藍色；導(dǎo)電部分銜接要牢固，保證接觸性良好；連接之前對蓄電池進行全范圍清潔，連接完成后測量電池對地絕緣，測量500 V搖表時要大于1 MΩ；調(diào)試蓄電池充電盤，確保穩(wěn)壓、穩(wěn)流與均衡充電運行。

4.3 預(yù)防性維護

機體內(nèi)部沉積的灰塵量在很大程度上導(dǎo)致系統(tǒng)元器件散熱性不佳，從而引發(fā)諸多故障。因此，需對UPS系統(tǒng)內(nèi)部器件實施周期性檢查，包括易損器件（風扇、防雷器），定期檢查防雷器的指示狀態(tài)，是否處于失效狀態(tài)，接觸狀態(tài)是否良好。

4.4 定期檢查

4.4.1 周 檢

USP主機控制面板檢查：依據(jù)控制面板展現(xiàn)的參數(shù)與歷史記錄，判斷指示燈是否正常顯示；檢查放置環(huán)境與機體內(nèi)部是否有異味或噪音。

4.4.2 季 檢

周檢后，實時記錄蓄電池組浮充電壓和電流參數(shù)，并與歷史值進行對比分析，以此檢查蓄電池放電時是否會發(fā)生異常。

4.4.3 年 檢

每周、季度檢測結(jié)束后，將UPS電源完全停機后轉(zhuǎn)移到維修旁路進行供電，并且確認USP主機所有的輸入輸出連接段均無電壓產(chǎn)生，以便實時觀察UPS主機內(nèi)部的元件。值得注意的是，建議使用專用工具吸除表面塵土雜質(zhì)和外部碎屑。

5 結(jié) 論

目前，UPS電源是一類電氣設(shè)備動力后備保障設(shè)備，具有使用維護便利、實用性強、安全可靠等應(yīng)用優(yōu)勢。加大UPS電源的日常維修維護范圍與力度，提升企業(yè)對UPS電源設(shè)備維護的力度，以凸顯UPS電源各項功能優(yōu)勢。