淺談UPS的常見故障及日常維護

平陰縣融媒體中心（平陰廣播電視臺） 谷緒華

UPS具有市電輸入的隔離、穩(wěn)壓、防雷、不間斷供電、多路配電、雷電浪涌吸收、抗電磁干擾等功能目前已在通訊、航空、航天、廣播電視等領域已成為必不可少的電源設備。但再好的設備也有壽命，也會出現(xiàn)各類故障，如果維護工作做得好可以延長使用壽命，減少故障的發(fā)生。本文介紹了幾例UPS的常見故障、選型、使用及日常維護中應注意的問題，以供大家在以后的工作中參考。

UPS又稱不間斷電源(Uninterruptible Power Supply)，是一種將多節(jié)相同型號的蓄電池(多為鉛酸免維護蓄電池)相連接組成的電池組與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統(tǒng)設備。它主要用于給電腦設備、通信系統(tǒng)、廣播電視播出發(fā)射系統(tǒng)、工業(yè)自動化控制設備及航空控制設備等對于電源穩(wěn)定性要求較高的設備，提供穩(wěn)定、不間斷的電力供應。

當市電輸入正常時，UPS將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流式電源穩(wěn)壓器，同時它還給所用電池組內的電池充電。在市電中斷時，UPS會無時間中斷地從備用電池上提供后備電源，保障設備的安全和正常運行。另外，在過載或逆變失敗情況下，UPS會轉換到旁路狀態(tài)，由市電供電；若過載情況消除，UPS會自動轉回到逆變器供電狀態(tài)（在線式UPS)。

1 因溫度過高引起UPS均不供電（死機）一例

故障現(xiàn)象：6月19日21：52分左右，值班人員反映平陰臺發(fā)射的DTMB信號部分臺的節(jié)目突然中斷，并且用于發(fā)射這些節(jié)目的兩臺發(fā)射機也突然停機，另外專門給這兩臺發(fā)射機供電的UPS也顯示異常并不時發(fā)出報警聲。

故障檢修：接到故障報修后，值班技術人員立即起動應急預案，迅速把發(fā)射機電源切換到備用的5KVAUPS上恢復了DTMKB信號的正常發(fā)射（這樣也就排除了發(fā)射機自身故障）。信號恢復發(fā)射后技術人員隨即對發(fā)射信號用的20KVAUPS進行了仔細檢修，通過查看20KVAUPS的歷史記錄發(fā)現(xiàn)在19:29:33s時就接連發(fā)生旁路電壓異常、市電異常，緊接著電池放電發(fā)生，到了21:38:38s電池電壓低發(fā)生，到了21:52:20s左右電池EOD、均不供電發(fā)生UPS停止給發(fā)射機供電，發(fā)射機停機。因歷史記錄中有旁路電壓異常，市電異常的記錄，所以首先技術人員要排除是否是市電有異常，因發(fā)射臺外部電源為雙電源（一路外電，一臺自備100KVA三相交流柴油發(fā)電機組），中間用雙電源自動轉換開關連接當市電停電時發(fā)電機組自動啟動供電，當市電恢復時，發(fā)電機自動停機恢復市電供電。發(fā)射機、激勵器、授時器等主要播出負荷采用雙UPS（一套20KVAUPS，一套5KVAUPS）供電，完全實現(xiàn)了24h不間斷供電，從而有效避免了因發(fā)電機從啟動到正常電壓輸出造成的近一分鐘的無電狀態(tài)。技術人員就查看了同這套UPS為同一生產(chǎn)廠家的5KVAUPS的歷史記錄并未發(fā)現(xiàn)有任何異常記錄，同時也詢問了當時的值班人員他們也反映市電并沒有停，這樣可以證明當時外電并無異常。接著技術人員又對UPS智能一體化電源的UPS主機部分和電池部分進行了檢修，因在6月5日時，中心請上海松豐電源設備有限公司的工程技術人員對主要播出負荷不能滿足30min以上的這套20KVA三相UPS的電池組進行了整體更換，共更換DJW12-7.0電池80節(jié)。但通過檢修發(fā)現(xiàn)除了UPS部分有一些塵土外，其他并無異常。隨后技術人員又對穩(wěn)壓器部分、隔離變壓器部分和送排風部分進行了檢修。發(fā)現(xiàn)穩(wěn)壓器部分除了有一些塵土外，其余的也并無異常。但是送排風部分就不那么樂觀了，除了有大量塵土外，6個風扇壞了4個。這樣一來就極大的影響了設備的散熱，時間長了會因為溫度過高而發(fā)生設備停機死機現(xiàn)象。隨后維修人員清理了這套20KVA智能一體化電源每一部分的灰塵，更換了風扇，然后逐一推上開關上電試機，電壓輸出正常。信號發(fā)射機切換回20KVAUPS，DTMB信號正常，故障排除。

原因分析：現(xiàn)在使用的這臺20KVA智能一體化電源是2016年上半年在上海松豐電源設備有限公司購買，當時主要用于中央廣播電視無線數(shù)字化覆蓋（DTMB）工程17頻道和38頻道的發(fā)射控制設備和信號源等設備供電使用。這套設備具有：市電輸入的隔離、克服零點漂移、濾除諧波、抗電磁干擾、尖峰抑制、雷電浪涌吸收、不間斷供電、2ms穩(wěn)定電壓、多路輸出、動力環(huán)境集中管理、遠程監(jiān)測、監(jiān)控等功能，用了這幾年沒有出現(xiàn)過任何問題。所以在2019年下半年，我臺又購置了一臺5KVAUPS用于省廣播電視無線數(shù)字化覆蓋（DTMB）工程23頻道的發(fā)射控制設備和信號源等設備的供電使用。出現(xiàn)這次故障的原因有三個：一是設備自買來安裝使用后，因清理和維護設備內部必須有專業(yè)人員執(zhí)行，所以平時的日常維護只是擦拭總體設備和每臺分設備的表面，對設備內部的灰塵沒有打開清理過。二是發(fā)射臺建在山的頂端，四周有平房拆除、樓房在建工程10余處及周圍的廠礦企業(yè)整天灰塵（煙塵）不斷，再加上機房的密封條件不是很好，所以時間長了在設備內部沉積了許多塵土。三是因設備內部的塵土沒有得到及時清理，致使UPS一體化電源送排風部分所用的風扇由于進入大量灰塵常時間產(chǎn)生摩擦而損壞，因此UPS一體化電源的逆變器部分、隔穩(wěn)部分、電池部分等產(chǎn)生的熱量不能及時排出，從而導致了這次故障。

2 因UPS主輸出電纜外皮破裂引發(fā)的故障一例（輸出火線接地短路引起UPS自帶輸入空氣開關跳閘）

故障現(xiàn)象：有線電視工作人員在臺中心機房敷設回傳光纜時，發(fā)現(xiàn)剛安裝不久的用于機房播控、上傳、制作節(jié)目的30KVA/24KW不間斷電源(UPS)主機突然跳閘斷電致使UPS所帶的所有設備全部停電。

故障檢修：接到故障通知后，值班技術人員立即啟動應急預案。迅速把這臺UPS所帶的所有設備切換到市電輸入端，恢復了所有設備的正常運行。維修人員隨即對這臺UPS所用的主機、電池組及輸入輸出連接線逐一進行了檢查。發(fā)現(xiàn)在UPS主機地板的下面的鐵制布線槽內有連電打火的痕跡，并且與之接觸的電纜上也有明顯打火燒焦的痕跡，把電源線與鐵皮分開并用絕緣膠布包好，上電開機，主電切回UPS，各臺設備供電恢復正常。

原因分析：仔細檢查這段電纜，發(fā)現(xiàn)這段電纜的外皮還有明顯被鐵皮劃傷的痕跡，所用的鐵利布線槽在UPS主機下方被鋸開后沒有做任何的保護，被鋸開的鐵皮像刀子一樣鋒利，再加上這段時間機房里施工的比較多（剛搬完機房，需要敷設各種線纜），施工人員經(jīng)常挪動UPS主機，因主機下的電纜長度有限，再加上又沒有做任何保護所以時間長了，線纜的外皮被鐵皮割開，發(fā)生了這次事故障。建議以后在機房地板下面安裝布線槽時盡量不要使用鐵制布線槽，如果必須要用一定要給布線槽的每個出口及所要接觸的各類線纜所做好防護措施。

3 UPS智能一體化電源無觸點穩(wěn)壓器內驅動板損壞及蓄電池蓄電能力下降引發(fā)的故障一例

故障現(xiàn)象：發(fā)射臺值班人員反映20KVAUPS智能一體化電源突然停止工作，發(fā)射機停機并且無觸點穩(wěn)壓器內有冒煙現(xiàn)象發(fā)生。

故障檢修：接到故障報修后，維修技術人員立刻啟動應急預案將信號切換到市電輸入端恢復了信號的正常發(fā)射。信號恢復發(fā)射后維修技術人員隨即查看了發(fā)生故障并有冒煙現(xiàn)象發(fā)生的無觸點穩(wěn)壓器，發(fā)現(xiàn)無觸點穩(wěn)壓器內所用的驅動板壞了三塊，保險絲已斷開并且驅動板上的壓敏電阻發(fā)生了爆炸，另外穩(wěn)壓器內的灰塵也比較多。接著維修技術人員又査看了這套UPS的歷史記錄，發(fā)現(xiàn)UPS在發(fā)生故障前曾四次顯示旁路電壓異常，兩次顯示市電異常，最后是因為旁路電壓異常發(fā)生、市電異常發(fā)生，造成均不供電發(fā)生，接著電池放電發(fā)生，但因電池組的蓄電能力減弱沒能及時更換致使沒有電流輸出，造成了電池無發(fā)生，UPS停止給發(fā)射機供電，發(fā)射機停機。因歷史記錄中有旁路電壓異常、市電異常的記錄，所以維修技術人員要排除是否是市電有問題，維修技術人員就給供電公司打個電話詢問當時的供電情況，供電公司的電工反映當時確實有電壓不穩(wěn)瞬間突然升高的情況發(fā)生。另外，維修技術人員通過觀察還發(fā)現(xiàn)這臺UPS帶的負載明顯偏多（一部3KW的模擬信號發(fā)射機+三部300W的地面數(shù)字電視廣播發(fā)射機+一個裝有和這幾部發(fā)射機配套使用的信號源設備、GPS授時器等設備負荷在1500W左右的機柜及值班室的電視屏幕墻和空調）基本上達到了或超過這部UPS的最大負荷（UPS最大負載量應該是其標稱負載量的70%-80%）。維修技術人員首先將值班室的電視墻和空調用電由UPS改成了市電直供，另外清理了無觸點穩(wěn)壓器內的灰塵，并更換了無觸點穩(wěn)壓器內所用的三塊驅動板（型號ZBWSCR5A）和保險絲，上電試機，電壓輸出正常故障排除。

原因分析：一是穩(wěn)壓器內驅動板損壞，導致保險絲斷開；冒煙現(xiàn)象為驅動板上壓敏電阻爆炸所致。二是穩(wěn)壓器內塵土過多散熱不好。三是主干動力線路（市電）電壓突然升高，導致無觸點穩(wěn)壓器內驅動板損壞。四是UPS負載過多，超過或接近所能承受的最大負荷。五是這組UPS智能一體化電源是2016年上半年購買的到現(xiàn)在已經(jīng)用了4年多的時間了，再加上平時對電池的維護也不是很及時，造成了電池的蓄電能力及充放電能力減弱，所以關鍵時刻電池組沒有電能輸出，致使發(fā)射機停電（在電池組蓄電能力正常情況下，即使UPS智能一體化電源的隔穩(wěn)部分發(fā)生了故障如果UPS主機部分沒問題，UPS主機也會通過逆變器或變換器給發(fā)射機等負載供電）。

4 UPS的選型

在選購UPS時，應根據(jù)自己的要求和實際情況來確定自己的挑選標準，首先要考慮產(chǎn)品的技術性能、可維護性、售后服務及價格。其次要考慮負載的容量、負載功率因數(shù)和蓄電池的后備時間，一般情應該在滿足所有主要播出負荷正常使用的情況下，還有一定的余量（一般30%左右），UPS電池組后備時間應滿足實際負荷工作30min以上。目前市場上按UPS的電路結構形式分后備式UPS、互動式UPS和在線式UPS三類。后備式UPS是指交流電輸入正常時，通過穩(wěn)壓裝置對負載供電；交流電輸入異常時，電池組通過逆變器對負載供電。在線式UPS是指交流電輸入正常時，通過整流、逆變裝置對負載供電；交流電輸入異常時，電池組通過逆變器對負載供電?；邮経PS是指交流電輸入正常時，通過穩(wěn)壓裝置對負載供電，變換器只對電池組充電；交流電輸入異常時，電池組通過變換器對負載供電。俗話說的好“適合的才是最好的”，所以在選購UPS時，在條件都一樣的情況下應選擇對于我們的系統(tǒng)最適合的那一款。

5 UPS的使用

由于負載在啟動瞬間存在沖擊電流，而UPS內部元件都有一定的安全工作范圍，雖然在選用器件時都留有一定的余地，但是過大的沖擊波還是會縮短元器件的使用壽命，甚至造成元器件的提前損壞，所以在使用UPS時應盡量減少沖擊電流帶來的不利影響。

（1）在開機時先送市電給UPS，使其處于空載工作狀態(tài)，再逐個加入負載，先打開沖擊電流較小的負載，最后打開沖擊電流較大的負載。這里應注意：在開機時千萬不能將所有的負載同時開機，也不可帶載開機。

（2）關機時先逐個關閉負載，再關閉UPS輸入開關，防止感性負載在關機時的尖峰沖擊。

（3）嚴格防止過載現(xiàn)象的發(fā)生，負載不超過UPS額定功率的80%為好，此時UPS的效率高、可靠性好。

（4） UPS帶載運行的過程中，若發(fā)生電網(wǎng)停電需恢復供電時，負載必須逐步加入，嚴防數(shù)臺設備同時啟動，過大的沖擊電流會損壞UPS。

（5）放置UPS的區(qū)域必須有良好通風，遠離水、可燃氣體和腐蝕劑。

（6）不要將磁性介質放在UPS上，否則容易導致UPS機內數(shù)據(jù)信息丟失而損壞機器。

（7）在使用UPS時最好不要使UPS長期處在滿載或輕載狀態(tài)下運行，一般選取額定容量的50%-80%為宜。

6 UPS的日常維護

國家廣電總局《廣播電視安全播出管理規(guī)定》無線發(fā)射轉播臺實施細則第二章第一節(jié)第五條規(guī)定：調頻、電視發(fā)射臺的發(fā)射控制設備和信號源設備宜采用不間斷電源UPS供電，UPS電池組后備時間應滿足實際負荷工作30min以上。正確的維護是使UPS設備及所用電池組能夠進行最佳運行的關鍵，并且將確保UPS設備及所用電池組有較長的使用壽命。

（1）UPS的日常維護至關重要，需要有專人定期對UPS進行維護，另外每次維護檢修一定要做好記錄，以便以后的維修人員參考。

（2）注意UPS設備內部清潔，定期將設備內部灰塵清除干凈，特別是通風系統(tǒng)（風扇或風機）。為了安全起見，清潔設備內部及外部時，一定要將電源斷開，在確保設備沒電的情況下進行，以免造成機器甚至人身傷害事故。

（3）必須保障不間斷電源UPS電池組后備時間滿足發(fā)射設備、信號源設備等主要設備實際負荷運行工作30min以上，如果達不到相應要求必須及時更換。另外一定要注意更換電池時必須有專業(yè)人員執(zhí)行。

（4）因電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少，所以一定要避免電池深度放電。

（5）如長期不停電或不使用UPS，電池會一直處于充電狀態(tài)，這樣會使電池的活性變差，因此即使不停電，也需要每隔一段時間對UPS充、放電，以便使電池保持活性。

（6）更換電池時，應遵循數(shù)量一致，型號一致的原則，電池不宜個別更換，整體更換時應遵守電池供應商的指示標準。

（7）經(jīng)常巡視UPS工作狀態(tài)，監(jiān)視輸入、輸出電壓是否正常，是否有過載現(xiàn)象等。發(fā)現(xiàn)問題及時解決，以免損壞UPS設備。

隨著電子科技水平的不斷進步，廣播電視的供配電系統(tǒng)也越來越完善，先進的UPS設備應用也越來越廣泛，廣電機房的供配電系統(tǒng)結構也越來越簡單。為設備提供安全、穩(wěn)定、高質量、不間斷的電源，可減少電能損耗，節(jié)約資源，完全規(guī)避“零停播”，以穩(wěn)定的供配電系統(tǒng)帶動廣電行業(yè)的高質量可持續(xù)發(fā)展。