UPS的正确使用及维护

摘 要:UPS作为向关键设备提供不间断电源的装置,在防止电压瞬变、电压跌落甚至电压中断等市电供电问题造成的元件受损、信息丢失、磁盘程序受损等问题上起到了关键作用。本文主要介绍了UPS的正确使用及日常维护方法,以期能够高效率地发挥UPS的作用,减少对UPS的损害,延长UPS的使用寿命。

关键词:UPS 分类 故障 正确使用 维护

中图分类号:TM1文献标识码:A 文章编号:1007-3973 (2010) 05-024-02

不间断电源系统(Uninterruptible Power System),简称UPS,一般由整流器、逆变器、开关、蓄电池4部分组成,每一部分又包括功率部件、驱动电路、控制电路和电源。早期的UPS仅仅作为一种备用电源投入使用。随着技术的发展,设备及负载对电源的安全性、稳定性的要求越来越高,为防止电压瞬间变化或中断,UPS得到广泛应用。一般情况下,市电电源经整流器将交流电变为直流电,该直流电对蓄电池组进行浮充电,同时对逆变器供电(逆变器可在没有交流电的地方,为交流负载提供所需要的电源)。由于蓄电池已处在浮充状态,所以当市电突然中断时,逆变器可以利用其储存的电能为计算机等设备提供稳定的电源。

1 UPS电源的分类

按工作方式可分为后备、在线式和线上互动式三大类。

后备式UPS电源也叫离线式UPS(offline),在正常供电时处于蓄电池充电状态,并通过交流旁路通道再经转换开关直接向负载提供电源,电流中断时逆变器紧急切换到工作状态(正常供电时逆变器处于停止状态),将蓄电池储存的直流电转变为稳定的交流电输出。这种UPS电源的缺点是只有当市电供电中断或低于170V时,由蓄电池对UPS的逆变器供电,并向负载提供稳压、稳频的交流电,但无法改善市电电压的频率不稳、波形畸变等问题,最重要的是这种UPS在瞬间断电紧急切换至逆变器工作状态时需要2至10毫秒的时间,因此不适宜应用在不能中断电流的关键性场所。后备式UPS电源的优点是运行效率高、价格便宜,适用于对供电质量要求不高的设备及场所。

在线式UPS电源(online)在市电正常供电时,输入交流电压不断对电池进行充电,同时通过逆变器将直流电压逆变成交流正弦波电压提供给设备。一旦市电中断,后备电池组开始工作,通过逆变器转换成交流正弦波或方波对负载提供交流电源。可以说,无论是电压处于稳定还是波动状态,在线式UPS电源的逆变器始终运行并对负载提供稳定的电流,因此适用于一些关键场合。在线式UPS电源的优点是从根本上避免了由市电电压波动及干扰带来的不良影响,实现了对负载的不间断以及高质量的输出电源。在线式UPS缺点是从始至终都由逆变器完成电能的转换,不可避免地损失了部分电能。

线上互动式UPS(Line Interactive)集中了后备式的高效率和在线式高质量供电的优点,当市电正常时UPS不作任何转换直接将电压输出至负载;当市电波动时,由稳压电路调节电压,提供比较稳定的正弦波输出电压,此时蓄电池并不工作,直到市电规格超出可调节范围或电压中断时,才转由蓄电池提供电压。在线互动式UPS的优点是可以通过监控软件自动侦测外部输入电压状况,并通过数据接口(如RS-232串口)与电脑进行数据通讯,方便简化管理。在线互动式UPS的缺点是稳频特性不理想,不适合做长延时的UPS。

从事信息技术工作的人员,可以选购一台优质的离线式UPS作为个人计算机的设备,在市电中断时为技术成果的备份提供充裕的时间;如果是银行、电信、民航等对数据安全性有严格要求的企业,就必须要配备智能化网络化程度极高的在线式或线上互动式UPS。

2UPS电源常见故障

2.1蓄电池故障

UPS的正常稳定运行在很大程度上取决于蓄电池组的稳定运行。UPS蓄电池对充电电压有严格的要求:一方面过高的充电电压会导致蓄电池内部发生电解反应,产生大量热量,损坏整个密封蓄电池组。同时电解反应产生的大量气体可能导致蓄电池报废。另一方面充电电压过低,会使蓄电池内部活性物质无法发挥作用,导致UPS无法达到原定的工作时间。

UPS的蓄电池因外部供电系统的波动特别是短时间内多次停电而放电,如果不及时补充,且持续发生,会造成电池容量缩减。另外,在使用一段时间后要对UPS进行电池放电处理。否则,会导致蓄电池活性减弱,储存电量不足。

2.2电瓶过放电

如果逆变器工作时间过长,会使机内电瓶过放电。正常工作的UPS只要进入市电稳压状态,电瓶就进入充电状态。但过放电后的UPS即使接通电源也无法自动进入充电状态,这种故障容易和电瓶老化所表现出的特征相混淆。由于电瓶本身是UPS内控制电路的电源,它无电或损坏都会导致UPS无法运行。

2.3电源保险管和压敏电阻损坏

电源保险管损坏也是常见故障之一,因为电源保险管位于市电的接入处,电压原因损坏的UPS,一般压敏电阻均会烧坏。压敏电阻是一种电压敏感器件,当其两端的电压超过了其额定电压后,压敏电阻被迅速击穿,从而烧坏电源保险管。

3UPS电源的正确使用及维护

(1)UPS电源负载总容量不能大于UPS额定功率,一般按输出功率的二分之一计算其实际负载功率,避免在逆变供电状态下超载使用击穿逆变三极管。

(2)UPS适宜在25℃左右的温度中运行(不宜长期工作在30℃以上的环境中),因此,必须在UPS机房配备空调。如果温度过高会使电池过充产生气体,温度过低会使电池充电不足。另外对UPS放置环境的相对湿度、通风、清洁度等都应综合考虑,这样可以有效减少UPS的故障率。

(3)新购买的UPS要先充足电后再使用;当UPS长期闲置时,应每隔两个月开机一次,在逆变器供电状态下放电三分钟。闲置的UPS重新投入使用时,先不要加负载,让UPS浮充电15个小时左右后再向负载供电,而长期在备用状态的UPS,通常每隔30天就让它处于逆变器状态工作3分钟。

(4)避免UPS电源因过放电而自动关机。因为蓄电池深度放电可能导致电池的内部极板表面硫酸盐化,造成电池损坏。电池过放电越多,其循环使用次数就随之减少。一次放电完毕,一般要保证充电8小时以上。对UPS保障要求很高的地方,最好每三年一次对电池进行成批更换。

(5)频繁启动关闭UPS可能造成内部原件损坏,要尽量减少开关次数,并严格根据开关机步骤执行,在关闭UPS电源后等待片刻再重新启动有助于保护UPS。

(6)UPS只能接纯电阻或较小的电容性负载,不能接入感性负载,如日光灯。同时打印机、冰箱、空调等启动功率较高的日常电器在接通或断开电源的瞬间,产生的电流峰值会远远超出UPS电源所能承受的范围,造成不必要的损失。

(7)注意UPS和负载设备的开、关机顺序。由于UPS在旁路工作时抗冲击能力较强,可以先开UPS,使其处于旁路工作状态,等输出正常后先开冲击电流较大的负载,再开冲击电流较小的负载,最后打开UPS面板。在关机时,先关闭负载再关UPS面板。

(8)UPS不宜由柴油发电机供电,因为柴油机输出电压稳定性较差,而UPS的整流器对功率变化比较敏感。如果受条件限制必须使用柴油机时,一般做法是在柴油机与UPS之间连接稳压器,以保护UPS。

(9)如果UPS在运行过程中电压持续变化或频繁停电,会使UPS电池长期充电不足,影响使用效率;相反,如果UPS的蓄电池长期处于只充电不放电的状态,工作人员需要每3个月放电一次。最好每星期人为放电一次,以检测UPS是否运行正常,避免市电中断时,UPS顶不上来的情况。

(10)定期对UPS蓄电池进行检查并做记录;定期对UPS除灰,检查UPS机房的环境,更换不合格的电池,检查风扇运转情况及检测调节系统参数。

(11)作好实时监控。目前智能UPS电源都具备与微机通讯和程序控制等特性,极大提高了工作人员实时监控的效率。

(12)以人为本,安全操作。在进行UPS维护、维修或改动线路时,最重要的是注意人身安全,防止触电事故的发生。机房应配有紧急断电开关,并且要对工作人员进行系统、定期培训,提高安全操作意识。

随着社会的发展,UPS已成为必不可少的安全保障设备,特别是在一些大型企业,停电、低压甚至是瞬断,都可能造成难以估量的损失。因此,熟悉其分类及工作原理、了解不间断电源系统的常见故障、熟知UPS的正确使用及日常维护的方法,能够充分发挥UPS的作用,有效减少损失,提高工作效率。

参考文献:

[1]刘文芹.UPS技术及发展动态[J].UPS应用,2005.

[2]杨碧石.UPS的实用技术[J].电源技术应用,2005.