UPS電源故障及維護(hù)技術(shù)分析

李令鵬 黃連生 王澤京

摘要：UPS電源是電網(wǎng)正常運(yùn)行和監(jiān)控自動化設(shè)備的重要元件，為系統(tǒng)運(yùn)行提供源源不斷的動力。本文分析了UPS的安裝及操作方法，以及UPS電源故障和具體對策，為施工人員提供借鑒參考，使其準(zhǔn)確分析電源故障，采取有效的方式解決問題，提高設(shè)備的安全性與可靠性，為電網(wǎng)安全運(yùn)行提供保障，促進(jìn)國家電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：安裝及操作;故障;日常維護(hù)

引言：近年來，科學(xué)技術(shù)不斷創(chuàng)新，促進(jìn)了以計算機(jī)為核心的變電站自動化、調(diào)度自動化系統(tǒng)、電網(wǎng)監(jiān)控等領(lǐng)域的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中逐漸增強(qiáng)了互聯(lián)網(wǎng)、多媒體、計算機(jī)等科技的運(yùn)用，雖然確保計算機(jī)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，以及信息安全和電網(wǎng)穩(wěn)定，但是對電源品質(zhì)提出了更高的要求。

一、UPS電源系統(tǒng)的要求及工作原理

UPS含有儲能裝置，是以逆變器為主的不間斷電源，可以保持恒壓恒頻，在通信系統(tǒng)和計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中，為其提供不中斷電源，具有較高的性能與可靠性。在UPS電源系統(tǒng)中，主要由電池柜、4塊65AH免維護(hù)蓄電池、電源主機(jī)為1000VA等組成，即使交流電突然中斷，打印機(jī)也可以獨(dú)立運(yùn)行4小時以上。按照工作原理，UPS電源可以分為三種類型，分別為在線互動式、在線式、后備式。UPS在市電正常的狀態(tài)下，可以整流市電，隨時為其充電，確保機(jī)內(nèi)的電池處于滿電狀態(tài)。此外，UPS利用逆變器，可以為負(fù)載-動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)提供大量的交流電，即使遇到突發(fā)停電，也可以利用本身的能量，確保負(fù)載可以繼續(xù)工作。需要定期維護(hù)UPS電源，防止對設(shè)備造成危害，例如，諧波失真、交換瞬變、電源波動、電源干擾、減幅振蕩、電源浪涌、電壓下陷、電源斷電等。

二、UPS的安裝及操作方法

在安裝UPS電源時，需要嚴(yán)格按照廠家提供的說明書操作，確保地線、火線、零線等連接正確;在擺放時，需要預(yù)留充足的通風(fēng)空間，防止陽光直射;將蓄電池與UPS主機(jī)連接后，需要在220V電源插座中接入UPS電源線，并且將電源開關(guān)打開，打開前，需要對接線的極性進(jìn)行確認(rèn)，之后使用萬用表對電源輸出AC220V進(jìn)行測量，確保其處于正常狀態(tài);需要按照正確的順序，完成開機(jī)與關(guān)機(jī)的操作，防止突然減載或負(fù)載時電壓出現(xiàn)較大波動，影響電源的正常工作。

在UPS電源使用的過程中，禁止超負(fù)載使用，還需要控制啟動負(fù)載，將其最大值控制在80%之內(nèi)，若是違反規(guī)定超載使用，逆變?nèi)龢O管在逆變狀態(tài)下，就會被擊穿，根據(jù)研究表明，大部分UPS電源的最佳工作方式是控制負(fù)載，使其保持在額定輸出功率30-60%范圍內(nèi)。

三、UPS電源的日常維護(hù)

對于UPS電源的日常維護(hù)，以下提出幾點(diǎn)建議：第一，需要正確選擇放置位置，可以選擇工作平臺下部等不易碰到的位置，不可傾斜放置，還需要具備干燥和通風(fēng)的條件，防止陽光直射，對UPS電源產(chǎn)生影響，最好將溫度控制在25℃左右，延長電池的使用壽命。第二，需要對UPS電源進(jìn)行定期維護(hù)，例如，及時更換不符合標(biāo)準(zhǔn)的電池、對蓄電池組的電壓進(jìn)行測量、清除機(jī)內(nèi)的灰塵、檢測UPS的系統(tǒng)參數(shù)、檢查風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況等。第三，由于雷擊是UPS電源的天敵，其高電位脈沖會沿著通信線或電源線進(jìn)入，容易破壞UPS內(nèi)的微電子器件和大量集成電路模塊，因此，需要防止靜電和雷擊，做好UPS的接地保護(hù)和有效屏蔽，將接地電阻控制在5Ω以內(nèi)。

四、UPS電源故障和具體對策

（一）無法正常起動UPS

在通常狀況下，當(dāng)輸入開關(guān)被合上之后便可確保UPS能夠自行以旁路供電的方式工作，而此時市電會向電源直接提供負(fù)載。在相應(yīng)的起動指令被發(fā)出之后，UPS便能被有效起動，起動1min之后UPS自行以旁路供電的工作方式便會轉(zhuǎn)換成以逆變器實(shí)現(xiàn)供電的模式展開工作。對UPS無法順利起動的主要原因進(jìn)行排查時，不僅要考慮機(jī)器的內(nèi)部狀況，還應(yīng)優(yōu)先對輸入的電壓正常與否進(jìn)行檢查。如果UPS是三相輸入，此時還應(yīng)對其缺相與否進(jìn)行檢查。這是由于UPS中存在能夠動態(tài)監(jiān)視輸入電壓的電路，如果發(fā)生缺相問題，此時輸入電壓平均數(shù)值一定會比正常值低，相應(yīng)電路就會發(fā)出禁止UPS起動的信號指令;如果在檢查之后發(fā)現(xiàn)存在正常的輸入電壓而依然沒有起動UPS，便應(yīng)檢查單相輸入UPS是否接反了零線和火線，或者檢查單相輸入UPS輸入電壓是否有準(zhǔn)確的相序。

（二）順利起動UPS但無法順利轉(zhuǎn)換

此問題的主要原因?yàn)榕月冯妷罕仍试S數(shù)值大。對于UPS而言，其擁有較寬允許輸入電壓范圍，通常是額定值-20%-+10%，然而其允許的旁路電壓范圍只有-10%-+10%，所以便會導(dǎo)致盡管可以正常起動UPS，但是無法使之轉(zhuǎn)換至正常的運(yùn)行模式。一旦發(fā)生此類問題，檢查人員應(yīng)當(dāng)優(yōu)先對此時旁路電壓進(jìn)行檢查，確定其是都已經(jīng)超過了允許的數(shù)值范圍，若已經(jīng)超過此范圍，便不需要進(jìn)行相應(yīng)處理，僅僅需要調(diào)整旁路電壓，使之回到允許的數(shù)值范圍即可，此時UPS便能自行順利轉(zhuǎn)換至正常的運(yùn)行模式。若在檢查之后發(fā)現(xiàn)旁路電壓已經(jīng)處于允許的數(shù)值范圍當(dāng)中，此問題的原因便可能為在UPS應(yīng)用過程中，伴隨時間延長導(dǎo)致內(nèi)控電路一部分參數(shù)存在漂移現(xiàn)象，導(dǎo)致旁路電壓相應(yīng)允許數(shù)值的范圍縮小，此時檢查人員則應(yīng)及時調(diào)整UPS當(dāng)中的一部分參數(shù)。

（三）運(yùn)行階段UPS時常向旁路供電的模式轉(zhuǎn)換

在部分特殊狀況下，UPS會從常規(guī)運(yùn)行模式向旁路供電的模式轉(zhuǎn)換。比如，若UPS自身擁有較重的負(fù)載，一旦使其它負(fù)載起動，便會導(dǎo)致UPS出現(xiàn)過載現(xiàn)象，從而向旁路供電模式進(jìn)行轉(zhuǎn)換，待負(fù)載相應(yīng)沖擊電流通過，UPS會自行向常規(guī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換。此類問題極易頻繁發(fā)生，會使UPS不能穩(wěn)定運(yùn)行，會影響其運(yùn)行安全，具有一定的風(fēng)險性，所以必須及時將此問題解決。當(dāng)UPS連接了多臺打印機(jī)和計算機(jī)等負(fù)載的時候，如果將開關(guān)裝于UPS輸出端，使之對上述負(fù)載起停進(jìn)行集中管控并不合理。開啟計算機(jī)的瞬間，其擁有較大的負(fù)載量，而在延長加電時間的過程中，負(fù)載量會慢慢降低到正常數(shù)值范圍中。通過觀察與計算得知，在計算機(jī)開機(jī)瞬間，負(fù)載量會超過正常負(fù)載量2-3倍。集中管控的方法會在系統(tǒng)進(jìn)行加載的一瞬間導(dǎo)致UPS出現(xiàn)過載現(xiàn)象，從而向旁路供電模式轉(zhuǎn)換。因此，若想有效規(guī)避以上問題，可以考慮以下方法：

第一，起停時依然沿用集中管控開關(guān)，然而需要在旁路供電模式中管控，等設(shè)備正常起動后，方可將UPS起動。因?yàn)榕月饭╇姷哪Ｊ接休^強(qiáng)的過載能力，能夠避開瞬間集中加載時出現(xiàn)的瞬時沖擊電流;

第二，在常規(guī)運(yùn)行模式下進(jìn)行加載，然而因?yàn)槟孀兤鞑痪邆漭^強(qiáng)過載能力，所以嚴(yán)禁以集中加載管控的方式進(jìn)行起動，需要進(jìn)行逐步加載，從而將加載過程中出現(xiàn)的瞬時沖擊電流分散。

結(jié)論：綜上所述，施工人員需要準(zhǔn)確分析電源故障，采用有效的方式，解決UPS電源不能正常啟動與轉(zhuǎn)換、頻繁轉(zhuǎn)換到旁路供電方式、損壞逆變器驅(qū)動管的問題。同時，需要做好UPS電源的日常維護(hù)工作，提高維護(hù)技術(shù)水平，延長UPS電源的使用壽命。

項(xiàng)目基金：（1） “國家重點(diǎn)研發(fā)計劃資助（英文標(biāo)注：National Key R&D Program of China）+項(xiàng)目編號：2017YFE0300504” （2） 國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)“十三五”規(guī)劃大科學(xué)工程，項(xiàng)目中文名稱：聚變堆主機(jī)關(guān)鍵系統(tǒng)綜合研究設(shè)施，英文譯名“Comprehensive Research Facility for Fusion Technology”（英文簡稱CRAFT），項(xiàng)目編號：2018-000052-73-01-001228