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浅谈对UPS电源的维护保养范文

时间:2022-08-23 10:32:09

浅谈对UPS电源的维护保养

1引言

按照广电总局62号令,重要播出单位必须配备UPS电源,并可供播出系统全负载30分钟以上。我站供电系统选择使用两台60kVA在线式UPS电源,两台UPS电源并联在线运行,其中,任意一台均可带起所有负载,带载时间为80分钟左右。为了使UPS电源在良好的环境下安全运行,确保设备的供电安全,有效地延长设备使用寿命,我们必须认真做好UPS电源的维护管理工作。

2UPS电源的工作原理

在线式UPS电源是一种含有储能装置、以逆变器为主要元件的恒频稳压电源设备,其主要由可控整流部分、蓄电池部分、逆变器部分、静态旁路、维修旁路等部分组成,其组成原理图如图1所示。UPS电源主要具有以下两个功能。(1)在市电停电时,电源要以小于0.4ms的时间切换至后备电源供电,无间隙地切换,保护负载,使负载不会因市电停电而中断。(2)电源改善负载用电质量,避免负载因电网干扰受到危害。如图1所示,在线式UPS电源的工作方式是:市电不论是正常输入或因故障中断,供给负载的电源都来自逆变器,逆变器始终处于工作状态。输入负载的电能,首先要经过整流器将AC(交流电)转换成DC(直流电),再输入至逆变器将DC(直流电)转换成AC(交流电),这样电源经过双变换后,不仅改变了供电质量,还提高了电源的稳定性和可靠性。由图1可知,市电供电正常时,市电通过互锁开关输入至UPS电源,输入的电源经由电源输入开关Q1输入至滤波器,去除电源中的干扰,并得到纯净的交流电,然后输入至整流器进行整流,将交流电转换为直流电。整流出的直流电分为两路送出,一路经过电池断路器QF1,对蓄电池组进行充电;另一路供给逆变器,逆变器将直流电转换为交流电,由输出开关Q5N输出稳定可靠的电源供给负载使用。当市电发生中断时,输入滤波器的交流电中断,整流器没有直流电输出至逆变器。此时,蓄电池放电,把电池组中的直流电输送到逆变器,再由逆变器把直流电变成交流电,经输出开关Q5N供给负载使用。由此,负载没有因市电的中断而停止,仍可以正常运行。静态旁路是UPS电源为提高系统的可靠性设置的一条可自动切换的旁路电路,其主要作用是在市电正常输入时,如遇到逆变器故障中断输出,或者是系统出现过载、短路时,市电由旁路输入开关Q4S输入至静态旁路回路,系统会在小于0.4ms的时间内自动切换至静态旁路回路,由市电直接给负载供电,负载不会受到影响,这样可以提高系统自身的供电可靠性。维修旁路是在UPS电源因维修需要而停机时,所设置的一条由市电直接接至负载的直通手动旁路的通路,其主要作用是在UPS电源停机检修时,保障负载不会因UPS电源停止工作而造成断电,同时在检修时,可以隔离主机,保障维修人员和设备的安全。需要注意的是,我们在UPS电源正常工作时,严防擅自误操作,若要将维修旁路开关Q3BP合上,必须在有计划维修的情况下,严格按照操作手册说明的步骤进行操作。

3UPS电源在使用中存在的问题

根据我站的情况,UPS电源在运行时,往往会遇到两个问题。我站使用的市电属于农网,供电质量较差,每到夏季用电高峰,电网供电十分不稳定,波动较大,白天电压在350V左右,夜晚电压在420V左右,我站UPS电源设定的主路输入电压限制在380V±10%,此时,UPS系统是无法准确判断输入电压与设定值相差几伏,就会默认市电输入正常。当系统判断出输入电压超出设定范围,就会出现自动切断输入市电。因市电电压波动较大,UPS电源自动断开市电输入,会出现两种情况。第一种情况,输入UPS电源的电压超出系统设定值,系统开始自检判断市电故障,自检时间5s后,蜂鸣器报警,系统自动断开市电输入。这时,因市电输入停止,整流器无电能输出逆变器,蓄电池开始放电输出电能到逆变器,再由逆变器输出电能供负载使用。当输入市电电压的波动恢复到设定值的范围内时,系统经过120s的自检后,默认市电正常,又会恢复输入,整流器开始工作并输出电能,蓄电池停止向逆变器输出,系统恢复蓄电池充电状态,逆变器由整流器输出的电源供电,再由逆变器输出电能供负载使用。这种情况,会使UPS电源出现因输入的市电电压不稳定而频繁自断市电,致使输入逆变器的电能在整流器输出与蓄电池输出之间反复切换,导致供给逆变器的电源十分不稳定,系统工作的稳定性下降,负载随时可能会发生断电。同时,蓄电池组也处于频繁充、放电状态,电池组的使用寿命也会缩短。第二种情况,UPS电源因输入的市电电压不稳定,在设定值范围上下波动,系统5s自检后,就会自动断开市电,即使市电电压波动在设定值内。系统要想恢复市电输入,必须要经过120s的自检,如果在系统自检时间内,市电再次超出设定范围,系统会判断输入电压超限,使得市电输入无法恢复,整流器无电能输出,蓄电池会持续放电输出给逆变器,蓄电池处于只放电且不充电的状态。这种情况很危险,蓄电池放电时间过长,会造成蓄电池深度放电,使得蓄电池使用寿命下降,同时系统会因为蓄电池电压低,自动停止向逆变器输出,负载会发生断电现象。以上两种情况,都是由于电网供电不稳定,而造成UPS电源运行稳定性下降,蓄电池使用寿命缩短的情况。市电输入故障,必须人为进行调整,为避免设备、负载受到影响,通常需要做好两方面的工作:一是及时改变供电电源质量,首先启动备用电源柴油发电机,倒换至柴油发电机输出的电源供电,让UPS电源使用稳定的电源,保障系统正常工作,为负载安全供电;同时,联系供电公司要求调整市电,及时改善供电质量;在市电正常后,倒换至市电供电;恢复使用市电后,应定时巡机记录运行数据,掌握设备运行状态。二是认真做好UPS电源的维护管理工作,并以此来保障设备工作的稳定性,延长设备的使用寿命。

4UPS电源的维护管理方法

4.1UPS电源的机房管理

UPS电源主机和电池组的工作环境应该保持在干燥通风的室内,有足够的通风空间。机房必须配备温/湿度计,室内温度保持恒温,控制在20℃~30℃之间,最好是全年保持在25℃。主机本身要避免被太阳光直射,机身放置要平稳,机体放置位置要与墙面保持距离,便于风扇排风散热。

4.2UPS电源的日常维护

UPS电源的日常维护工作量不是很大,主要工作是对主机的定时巡机、按时查看设备、及时掌握UPS电源正常工作状态;记录UPS电源的运行参数,包括输入电压电流、输出电压电流、频率、输出有功功率、功率因数、负载率、主机温度、蓄电池容量、电池后备时间、故障报警信息等,将运行参数与以往的数据进行比较,这样就可以掌握设备的运行情况,分析设备运行的状态,做到及时发现隐患并消除。在使用UPS电源时,我们要注意禁止长期满载运行,例如我站的UPS电源,其容量是60kVA,负载率保持在30kW左右,我们尽量使负载率保持在主机容量的1/2;电源尽量不要接电感性负载,因为电感性负载的启动电流大,会引起瞬时过载;对于电容性负载,也尽可能地使功率因数大于0.9,这样才能提高UPS电源承担的负载率。要保证机房环境卫生的清洁,按时打扫机房环境卫生,清理设备表面浮尘,检查风扇运转情况,检查风扇出风滤网有无异物、灰尘,如果有灰尘要及时用吸尘器清理。因为灰尘会腐蚀内部器件,灰尘加上空气潮湿会引起主机工作不正常,及时清理是非常必要的。还要保持蓄电池工作环境的温度、湿度。环境温度太低,会使电池容量降低,温度每下降1℃,容量就会下降1%;环境温度太高,会使电池过度充电,产生气体,长期以此会使电池的使用寿命降低。湿度要保持在40%~65%,不得结露。我们需要检查蓄电池外壳有无变形,蓄电池极柱是否清洁,极柱有无液体析出、有无腐蚀现象等。

4.3UPS电源的季度维护

UPS电源季度维护的主要工作是,每隔三个月人为断开市电,对蓄电池进行一次充放电试验。适当放电有助于蓄电池的激活,如长期不停市电,每隔三个月应人为断开市电,用UPS电源带载放电一次,这样可以延长蓄电池的使用寿命。我站选用的是100AH免维护铅酸蓄电池,设计使用寿命在3~5年。在供电质量较为稳定时,蓄电池长期没有充放电,放电时间达不到,蓄电池长期处于浮充电状态,会造成很大的危害。蓄电池的内阻增大,会使容量下降,蓄电池的实际容量低于标准容量时,会导致减少所提供电能的时间,缩短蓄电池使用寿命。在季度放电工作开始前,我们可以清洁电池柜内卫生,对蓄电池组的连接线路进行检查,测量记录每节蓄电池在浮充状态下的电压。放电20~30分钟后,我们应测量蓄电池温度,记录放电电流,记录单节蓄电池电压,仔细比对记录数据,每次测量时,最好使用同一个测量工具,这样可以避免测量数据上的误差。蓄电池经过放电后,每节蓄电池电压基本相同,如果发现有单节蓄电池电压明显低于整组蓄电池的平均电压,或该节蓄电池与其他单节蓄电池电压相差1V,就可以断定该节蓄电池为落后电池,落后蓄电池会造成整组蓄电池不能正常供电,应及时更换。对于整个电池组,工作时间满五年,电池就达到使用年限,应及时更换整组电池。需要注意的是更换电池的型号、节数,应与更换前保持一致。蓄电池组使用时,我们应注意禁止将不同品牌和安时数的蓄电池放在一起使用,新旧蓄电池禁止在同一组使用。蓄电池在安装时,它们之间的连接距离应尽量短,导线面积应适当,以减小线路的损耗。

主机机壳要接地,接地电阻要小于4Ω,以保护人员和设备的安全。4.4UPS电源的年度维护UPS电源年度保养尤为重要,每年必须进行一次年度维护工作。在对UPS电源进行年度维护检修前,我们应该遵守注意事项,遵照生产厂家的操作手册说明,严格按照正确的开关机步骤进行操作,避免因误操作而造成的故障,避免突然加减负载,造成输出电压波动过大,使UPS电源无法正常工作。开始检修时,我们要将UPS电源停机,更换易损件和风扇;仔细检查设备内部各器件,对器件进行清扫,清除主机内部的灰尘;检查设备各个连接线路是否牢固;对蓄电池的连接线也要检查,固定螺丝要进行加固。在购买设备时,购买人员会与供货厂家签订维护保养合同。每次年度保养维护工作应请厂家对设备进行检查,读取运行参数,调测各项指标,把读取、调测的参数指标做成资料存档,方便在今后用作数据比较。做完保养工作,设备要进行热机,严禁带载开机,也不能在开机后,同时开启所有负载。热机必须先接入市电,让设备进行自检,在空载运行工作正常后,才能投入负载;开始投入负载时,负载应该单个开启接入,应先开电流大的负载,再开电流小的负载。负载接入完成,主机开始工作后,我们应认真查看设备的各项参数,要仔细记录并留档,确定设备运行正常后,才能结束年度保养维护工作。综上所述,UPS电源的维护管理工作,我们应主要做到:将主机放置在室内,室内环境要保持通风、干燥;认真做好日常的巡机记录,清洁环境卫生,清洁机身、蓄电池灰尘;认真做好蓄电池的季度放电工作,检查单节蓄电池的工作状态;认真做好主机的年度维护工作,检查主机内部情况,记录开机后的运行数据。

5结语

严格实行上述维护管理方法后,有效地保障了UPS电源的稳定工作,使其故障率降到了最低,有效保障了我站广播电视传输设备的供电安全。

作者:冯志明 单位:湖北广播电视卫星地球站

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