机房中UPS电源的使用与维护
发布时间：2015.03.31 浏览次数：2661
为了有效地改善电视播控机房供电质量，杜绝交流供电停电事故，提高数字化播控系统运行的安全可靠性，确保4套自办电视节目能够安全优质地播出和传输，我台电视播控机房设计、构建了科学合理的以主备两台40KVA在线式UPS为核心的交流供电系统。
1.UPS的工作环境保证
UPS主机和蓄电池的工作环境应该避免阳光直射，并远离其他辐射热源，工作环境应该保持清洁、阴凉、干燥、通风，避免有害灰尘。为了保护UPS设备安全、保证工作人员人身安全，对UPS的机柜必须进行安全可靠的接地。UPS主机对环境温度要求不算太高，可以工作在0℃-30℃范围，但UPS蓄电池对环境温度要求较高，UPS蓄电池要求的标准环境温度为25℃，最好不要超出15℃-30℃范围。蓄电池可供使用的容量和使用寿命都与环境温度密切相关，如果环境温度太低，会使蓄电池容量下降，环境温度每下降1℃，其容量大约下降1%。如果长期在高温环境下使用，环境温度每升高10℃，蓄电池使用寿命大约降低一半。
2.UPS的安装
2.1UPS主机的安装
安装UPS主机时应注意的事项：(1)虽然目前大多数UPS都具有抗*和自动稳压功能，但市电电压的波动范围也应尽量符合UPS对输入电压变化范围的要求。(2)连接UPS的交流配电柜所使用的开关不宜选用闸刀开关或熔断式熔丝，应该采用空气开关，空气开关具有消弧功能，在负载或UPS短路时响应速度快，并有漏电保护和过热保护等功能。空气开关的容量选用应该适中，开关容量过小会造成供电中断，开关容量过大会造成在过流或负载短路时，起不到保护作用。(3)应按照厂方产品说明书中有关规定，保证UPS所接的相线、中性线、地线符合要求，不能随意改变其相互间的顺序。(4)外接蓄电池组到UPS主机的距离应适当，导线的横截面积应尽量大，以减小线路电能损耗。
2.2UPS蓄电池的安装
安装UPS蓄电池时应注意的事项：(1)蓄电池安装前应注意检查蓄电池的外壳，确认是否有物理损坏，以便进一步确认是否会影响产品的内在质量。(2)考虑到蓄电池在充、放电时都会产生热量，蓄电池组中各个蓄电池之间应留有适当的安装间距，以便于蓄电池散热。(3)蓄电池一般应在生产后3个月之内投入使用，在安装蓄电池前，应确认蓄电池生产与安装使用之间的时间间隔，应根据蓄电池的出厂时间，确定是否需要进行充电，并逐个对蓄电池做端电压检查、容量测试和内阻测试。(4)不同品牌、不同容量的蓄电池绝对不能在同一组蓄电池组中组合使用。(5)蓄电池组不能采用新老结合的组合方式，旧蓄电池组需要更换时，应该全部更换成新蓄电池，以免由于新老蓄电池工作状态不一致而影响所有蓄电池的效能和使用寿命。(6)蓄电池的极柱在空气中会形成一层氧化膜，因此蓄电池在安装前需要用铜丝刷清刷其极柱表面，以去除极柱表面的氧化层，降低接触电阻。(7)要使蓄电池与充电装置正负极的连接线长短尽量一致，以在大电流放电时保持蓄电池组间的工作平衡。(8)蓄电池安装完毕应对安装质量、容量、内阻等进行检测，填写、整理相关的技术资料并存档，为蓄电池运行、维护和管理工作打下基础。
3.UPS的使用
正确使用UPS不但可以减少UPS发生故障的概率，而且能够有效地延长UPS使用寿命。
3.1UPS初次使用时注意事项
UPS在初次使用时，必须先接入交流市电，利用UPS自身的充电电路对UPS蓄电池进行浮充电，浮充电时间最好在24小时以上，待蓄电池容量达到饱和后，方可投入正常使用。
3.2UPS开关机注意事项
开关UPS时应严格按照正确的开机、关机顺序进行操作，不要频繁地关闭和开启UPS。(1)开机时应先开UPS市电开关，再开启UPS本机前面板开关，稍后让UPS充分进入工作状态，再开通负载的电源开关，不能带载开机。开机时不能将所有负载同时开启，负载的电源开关应一个一个地开启，先开冲击电流大的负载，再开冲击电流小的负载。应尽量避免突然加载或突然减载，以免造成UPS的输出电压波动过大。(2)关机时，应先逐个关闭负载，再关闭UPS本机前面板开关，最后关闭UPS市电开关，不能带载关机。
3.3UPS所带负载应适当
不能超载或长期满载使用UPS，在线式UPS的最大负载量应该控制在其标称负载量的70%-80%，比如40KVA的UPS按80%换算成标称负载量32KW之后，再按最大70%-80%的负载率，应按最大22.4KW-25.6KW去配置负载。当UPS处于逆变器供电状态时，一般要求UPS的负载特性为纯电阻或纯电容性，因为电感性负载的启动电流会超过额定电流的3-4倍，会引起UPS瞬时超载。
3.4掌握UPS蓄电池运行情况
为了使用好UPS的蓄电池，要经常巡视、检查、测试蓄电池，认真做好蓄电池的运行记录，以便随时掌握蓄电池运行情况。蓄电池的运行记录应包括：放电记录、浮充记录、均衡充电记录、环境温度记录、蓄电池出现问题的记录以及采取的措施记录等。蓄电池运行期间，每半年应检查一次连接导线接头和螺栓是否松动或被腐蚀污染，松动的螺栓必须及时拧紧，腐蚀污染的螺栓或接头应及时进行清洁处理。为了提高蓄电池有效可供使用的容量、延长蓄电池的使用寿命，不能超过蓄电池组的后备时间延长供电时间，以免损坏UPS和蓄电池，并注意蓄电池带负载放电后必须及时进行浮充电。
4.UPS的维护
4.1了解UPS运行参数
为了保证UPS长期稳定运行，掌握UPS是否正常工作，需要了解UPS运行时诸多参数，包括：输入电压，输出电压、电流及频率，输出视在功率、有功功率及功率因数，负载率，功率器件温度，蓄电池放电电流及充电电流，蓄电池容量及供电后备时间，故障部位及时间记录等。
4.2UPS主机的维护
UPS在正常使用情况下，UPS主机的维护工作量不大，主要是防尘和定期除尘。在除尘清洁的同时，应仔细检查各个连接件和接插件有无松动和接触不牢的情况，还应检查各个风扇的运转情况，并检测、记录UPS运行参数等。
4.3UPS蓄电池的维护
实践证明，致使UPS蓄电池组使用寿命缩短的因素主要有：(1)蓄电池个体间质量和性能的一致性较差，使蓄电池组整体质量和性能难以保证。(2)蓄电池组使用环境温度变化太大。(3)蓄电池组经常性被深度放电。(4)蓄电池组放电后没有及时进行充电。据统计，UPS的故障有50%以上是因为蓄电池组故障或对蓄电池维护不当造成的。正常使用的UPS，其蓄电池寿命在5年左右。蓄电池的设计和生产工艺决定了蓄电池的固有可靠性，对蓄电池进行有效的维护是保证蓄电池组安全可靠运行和降低UPS总故障率的关键因素。
应该制定并认真执行蓄电池的日常维护和定期检查制度，确保日常维护和定期检查的周到、细致和规范化，保证蓄电池及充电电路处于良好的运行状况，并尽量保证蓄电池使用环境温度保持在最佳温度范围内。
蓄电池的日常维护项目有：(1)检测蓄电池两端电压。(2)检测蓄电池的环境温度。(3)检查蓄电池外观是否完好，有无外壳变形和渗漏。(4)检查蓄电池极柱处有无松动、腐蚀现象。(5)检查极柱周围等处是否有酸雾析出。
蓄电池的定期(如每个季度)检查项目有：(1)逐个检查蓄电池的清洁度、极柱状况、外壳损坏或过热痕迹、连线接头牢固程度，防止由于蓄电池充放电过程中的温度变化导致连线接头处松动或接触电阻过大。(2)检查蓄电池外壳和极柱温度。(3)检查外壳、极柱周围是否有渗液。(4)测量蓄电池组和每个蓄电池单体的浮充电压。(5)检查蓄电池组的浮充电流。(6)检查每个蓄电池单体的端电压和内阻，若蓄电池单体的端电压低于其最低临界电压或蓄电池单体的内阻大于额定值时，应及时对蓄电池单体进行均衡充电，或直接更换整个蓄电池组。蓄电池端电压的测量不能在浮充状态下测量，应在放电状态下测量。浮充状态下测量蓄电池端电压，由于外加电压的存在，测量出的蓄电池端电压不准确。
应尽量避免蓄电池长期处于浮充状态而不放电，适当的放电有助于激活蓄电池。对于市电长期稳定不停电的情况，UPS会长期处于浮充状态而没有放电过程，容易造成蓄电池失效报废，应定期(如每个季度)人为中断市电输入一次，让UPS带负载放电一次，使蓄电池运行在放电状态，用以激活蓄电池，但应将蓄电池放电容量控制在额定容量的30%-50%之间，而且要及时再充电，这样有利于延长蓄电池的使用寿命，也有利于保证蓄电池实际使用容量接近于蓄电池标称容量。
蓄电池的使用寿命与其被放电的深度和深度放电的频次密切相关，应该避免蓄电池经常性被深度放电。蓄电池被深度放电后，再充电至额定容量一般需要12小时以上，若不及时长时间地充电，将会降低蓄电池容量，也会缩短蓄电池使用寿命，所以对蓄电池进行深度放电后，应及时进行较长时间的连续充电(48小时以上)，使蓄电池处于容量充足状态，避免由于蓄电池能量耗竭而引起故障。
从2004年10月开始使用，得益于我们对UPS及其蓄电池组所做的科学有效的技术维护，我台电视播控机房主备两台UPS工作一直稳定正常，只是在2010年2月更换了两组蓄电池和一块充电电路板。
5.UPS的测试
测试UPS的目的主要是鉴定UPS的实际性能指标能否满足使用要求，UPS的测试内容分为稳态测试和动态测试两大类。
5.1稳态测试
稳态测试是在0%额定负载(空载)、50%额定负载(半载)以及100%额定负载(满载)条件下，测试输入、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、输出电压波形、失真度及输出电压的频率等参数。
5.2动态测试
动态测试包括：(1)突加或突减负载测试：是在负载突变时，一般选择负载由额定负载的0%到100%和由额定负载的l00%到0%，测试UPS输出电压波形的变化，以检验UPS的动态特性和反馈回路。(2)转换特性测试：测试由UPS逆变器供电转换到市电供电、或由市电供电转换到UPS逆变器供电时的转换特性。(3)过载测试：过载测试时必须按照UPS标称性能指标进行测试。
1.UPS的工作环境保证
UPS主机和蓄电池的工作环境应该避免阳光直射，并远离其他辐射热源，工作环境应该保持清洁、阴凉、干燥、通风，避免有害灰尘。为了保护UPS设备安全、保证工作人员人身安全，对UPS的机柜必须进行安全可靠的接地。UPS主机对环境温度要求不算太高，可以工作在0℃-30℃范围，但UPS蓄电池对环境温度要求较高，UPS蓄电池要求的标准环境温度为25℃，最好不要超出15℃-30℃范围。蓄电池可供使用的容量和使用寿命都与环境温度密切相关，如果环境温度太低，会使蓄电池容量下降，环境温度每下降1℃，其容量大约下降1%。如果长期在高温环境下使用，环境温度每升高10℃，蓄电池使用寿命大约降低一半。
2.UPS的安装
2.1UPS主机的安装
安装UPS主机时应注意的事项：(1)虽然目前大多数UPS都具有抗*和自动稳压功能，但市电电压的波动范围也应尽量符合UPS对输入电压变化范围的要求。(2)连接UPS的交流配电柜所使用的开关不宜选用闸刀开关或熔断式熔丝，应该采用空气开关，空气开关具有消弧功能，在负载或UPS短路时响应速度快，并有漏电保护和过热保护等功能。空气开关的容量选用应该适中，开关容量过小会造成供电中断，开关容量过大会造成在过流或负载短路时，起不到保护作用。(3)应按照厂方产品说明书中有关规定，保证UPS所接的相线、中性线、地线符合要求，不能随意改变其相互间的顺序。(4)外接蓄电池组到UPS主机的距离应适当，导线的横截面积应尽量大，以减小线路电能损耗。
2.2UPS蓄电池的安装
安装UPS蓄电池时应注意的事项：(1)蓄电池安装前应注意检查蓄电池的外壳，确认是否有物理损坏，以便进一步确认是否会影响产品的内在质量。(2)考虑到蓄电池在充、放电时都会产生热量，蓄电池组中各个蓄电池之间应留有适当的安装间距，以便于蓄电池散热。(3)蓄电池一般应在生产后3个月之内投入使用，在安装蓄电池前，应确认蓄电池生产与安装使用之间的时间间隔，应根据蓄电池的出厂时间，确定是否需要进行充电，并逐个对蓄电池做端电压检查、容量测试和内阻测试。(4)不同品牌、不同容量的蓄电池绝对不能在同一组蓄电池组中组合使用。(5)蓄电池组不能采用新老结合的组合方式，旧蓄电池组需要更换时，应该全部更换成新蓄电池，以免由于新老蓄电池工作状态不一致而影响所有蓄电池的效能和使用寿命。(6)蓄电池的极柱在空气中会形成一层氧化膜，因此蓄电池在安装前需要用铜丝刷清刷其极柱表面，以去除极柱表面的氧化层，降低接触电阻。(7)要使蓄电池与充电装置正负极的连接线长短尽量一致，以在大电流放电时保持蓄电池组间的工作平衡。(8)蓄电池安装完毕应对安装质量、容量、内阻等进行检测，填写、整理相关的技术资料并存档，为蓄电池运行、维护和管理工作打下基础。
3.UPS的使用
正确使用UPS不但可以减少UPS发生故障的概率，而且能够有效地延长UPS使用寿命。
3.1UPS初次使用时注意事项
UPS在初次使用时，必须先接入交流市电，利用UPS自身的充电电路对UPS蓄电池进行浮充电，浮充电时间最好在24小时以上，待蓄电池容量达到饱和后，方可投入正常使用。
3.2UPS开关机注意事项
开关UPS时应严格按照正确的开机、关机顺序进行操作，不要频繁地关闭和开启UPS。(1)开机时应先开UPS市电开关，再开启UPS本机前面板开关，稍后让UPS充分进入工作状态，再开通负载的电源开关，不能带载开机。开机时不能将所有负载同时开启，负载的电源开关应一个一个地开启，先开冲击电流大的负载，再开冲击电流小的负载。应尽量避免突然加载或突然减载，以免造成UPS的输出电压波动过大。(2)关机时，应先逐个关闭负载，再关闭UPS本机前面板开关，最后关闭UPS市电开关，不能带载关机。
3.3UPS所带负载应适当
不能超载或长期满载使用UPS，在线式UPS的最大负载量应该控制在其标称负载量的70%-80%，比如40KVA的UPS按80%换算成标称负载量32KW之后，再按最大70%-80%的负载率，应按最大22.4KW-25.6KW去配置负载。当UPS处于逆变器供电状态时，一般要求UPS的负载特性为纯电阻或纯电容性，因为电感性负载的启动电流会超过额定电流的3-4倍，会引起UPS瞬时超载。
3.4掌握UPS蓄电池运行情况
为了使用好UPS的蓄电池，要经常巡视、检查、测试蓄电池，认真做好蓄电池的运行记录，以便随时掌握蓄电池运行情况。蓄电池的运行记录应包括：放电记录、浮充记录、均衡充电记录、环境温度记录、蓄电池出现问题的记录以及采取的措施记录等。蓄电池运行期间，每半年应检查一次连接导线接头和螺栓是否松动或被腐蚀污染，松动的螺栓必须及时拧紧，腐蚀污染的螺栓或接头应及时进行清洁处理。为了提高蓄电池有效可供使用的容量、延长蓄电池的使用寿命，不能超过蓄电池组的后备时间延长供电时间，以免损坏UPS和蓄电池，并注意蓄电池带负载放电后必须及时进行浮充电。
4.UPS的维护
4.1了解UPS运行参数
为了保证UPS长期稳定运行，掌握UPS是否正常工作，需要了解UPS运行时诸多参数，包括：输入电压，输出电压、电流及频率，输出视在功率、有功功率及功率因数，负载率，功率器件温度，蓄电池放电电流及充电电流，蓄电池容量及供电后备时间，故障部位及时间记录等。
4.2UPS主机的维护
UPS在正常使用情况下，UPS主机的维护工作量不大，主要是防尘和定期除尘。在除尘清洁的同时，应仔细检查各个连接件和接插件有无松动和接触不牢的情况，还应检查各个风扇的运转情况，并检测、记录UPS运行参数等。
4.3UPS蓄电池的维护
实践证明，致使UPS蓄电池组使用寿命缩短的因素主要有：(1)蓄电池个体间质量和性能的一致性较差，使蓄电池组整体质量和性能难以保证。(2)蓄电池组使用环境温度变化太大。(3)蓄电池组经常性被深度放电。(4)蓄电池组放电后没有及时进行充电。据统计，UPS的故障有50%以上是因为蓄电池组故障或对蓄电池维护不当造成的。正常使用的UPS，其蓄电池寿命在5年左右。蓄电池的设计和生产工艺决定了蓄电池的固有可靠性，对蓄电池进行有效的维护是保证蓄电池组安全可靠运行和降低UPS总故障率的关键因素。
应该制定并认真执行蓄电池的日常维护和定期检查制度，确保日常维护和定期检查的周到、细致和规范化，保证蓄电池及充电电路处于良好的运行状况，并尽量保证蓄电池使用环境温度保持在最佳温度范围内。
蓄电池的日常维护项目有：(1)检测蓄电池两端电压。(2)检测蓄电池的环境温度。(3)检查蓄电池外观是否完好，有无外壳变形和渗漏。(4)检查蓄电池极柱处有无松动、腐蚀现象。(5)检查极柱周围等处是否有酸雾析出。
蓄电池的定期(如每个季度)检查项目有：(1)逐个检查蓄电池的清洁度、极柱状况、外壳损坏或过热痕迹、连线接头牢固程度，防止由于蓄电池充放电过程中的温度变化导致连线接头处松动或接触电阻过大。(2)检查蓄电池外壳和极柱温度。(3)检查外壳、极柱周围是否有渗液。(4)测量蓄电池组和每个蓄电池单体的浮充电压。(5)检查蓄电池组的浮充电流。(6)检查每个蓄电池单体的端电压和内阻，若蓄电池单体的端电压低于其最低临界电压或蓄电池单体的内阻大于额定值时，应及时对蓄电池单体进行均衡充电，或直接更换整个蓄电池组。蓄电池端电压的测量不能在浮充状态下测量，应在放电状态下测量。浮充状态下测量蓄电池端电压，由于外加电压的存在，测量出的蓄电池端电压不准确。
应尽量避免蓄电池长期处于浮充状态而不放电，适当的放电有助于激活蓄电池。对于市电长期稳定不停电的情况，UPS会长期处于浮充状态而没有放电过程，容易造成蓄电池失效报废，应定期(如每个季度)人为中断市电输入一次，让UPS带负载放电一次，使蓄电池运行在放电状态，用以激活蓄电池，但应将蓄电池放电容量控制在额定容量的30%-50%之间，而且要及时再充电，这样有利于延长蓄电池的使用寿命，也有利于保证蓄电池实际使用容量接近于蓄电池标称容量。
蓄电池的使用寿命与其被放电的深度和深度放电的频次密切相关，应该避免蓄电池经常性被深度放电。蓄电池被深度放电后，再充电至额定容量一般需要12小时以上，若不及时长时间地充电，将会降低蓄电池容量，也会缩短蓄电池使用寿命，所以对蓄电池进行深度放电后，应及时进行较长时间的连续充电(48小时以上)，使蓄电池处于容量充足状态，避免由于蓄电池能量耗竭而引起故障。
从2004年10月开始使用，得益于我们对UPS及其蓄电池组所做的科学有效的技术维护，我台电视播控机房主备两台UPS工作一直稳定正常，只是在2010年2月更换了两组蓄电池和一块充电电路板。
5.UPS的测试
测试UPS的目的主要是鉴定UPS的实际性能指标能否满足使用要求，UPS的测试内容分为稳态测试和动态测试两大类。
5.1稳态测试
稳态测试是在0%额定负载(空载)、50%额定负载(半载)以及100%额定负载(满载)条件下，测试输入、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、输出电压波形、失真度及输出电压的频率等参数。
5.2动态测试
动态测试包括：(1)突加或突减负载测试：是在负载突变时，一般选择负载由额定负载的0%到100%和由额定负载的l00%到0%，测试UPS输出电压波形的变化，以检验UPS的动态特性和反馈回路。(2)转换特性测试：测试由UPS逆变器供电转换到市电供电、或由市电供电转换到UPS逆变器供电时的转换特性。(3)过载测试：过载测试时必须按照UPS标称性能指标进行测试。