淺析UPS的使用與維護

張坤 楊永霞

摘要：UPS電源已經廣泛的應用于工業現場的核心設備，它的穩定運行與企業的生產穩定息息相關。本文分析了UPS的兩種供電方式的特點，對重要設備的保障提出了探討性方案，最后說明了日常維護使用注意事項。

關鍵詞：UPS；供電方式；特點；日常維護

中圖分類號：U223文獻標識碼： A

The Use and Maintenance of UPS

Abstract: The UPS power supply has been widely used in the core equipment of industry field, the stable operation of UPS is closely related to stable production of the factory. This paper analyzed the characteristic of two kinds of power supply of UPS and put forward exploratory program for indemnification of the core equipment. Finally, this paper illustrate the precautions of daily use and maintenance.

Key words: UPS; power supply; feature; daily maintenance

1.引言

隨著計算機應用的日益普及和PLC等自動化設備的廣泛使用，越來越多的重要數據要由計算機進行存儲和處理，如果計算機在工作中突然斷電，重要數據瞬間丟失將給企業帶來重大損失，所以在工業現場對計算機的電源穩定性提出了越來越嚴格的要求。另一方面，在工業現場廣泛使用PLC等高、精、尖的電子設備對電源品質的要求十分苛刻。由于我國公共電力系統存在許多不穩定的因素，如電網電壓不穩定、高壓尖脈沖、浪涌等。先進的設備在質量差的電源下運行，會出現工作不穩定，故障率高等情況，嚴重影響設備的穩定運行，給企業帶來損失。

為了解決供電系統中存在的諸多問題，UPS電源應運而生，UPS是不間斷電源（uninterruptible power system）的英文簡稱，在市電掉電的情況下，它仍能給負載提供持續、穩定、不間斷的電源。它由整流器（AC/DC）、逆變器（DC/AC）、蓄電池、靜態開關等組成，其至今已經有了幾十年的發展歷程。UPS電源不僅可以保證對后續負載的不間斷供電，而且還具有提高輸出電能品質和穩定輸出電壓等功能。近年來，由于市場對UPS電源的需求不斷增加，而且對UPS電源的功能和品質要求也越來越高，UPS電源己經從最初的單一提供后備電源發展到今天兼顧改善供電質量的雙重功能，在對計算機數據的保護、防止負載突然停電和抑制市電電網污染等方面起著非常重要的作用。

2.UPS的工作原理及分類

各類UPS的性能特點與其使用的技術有直接關系。在各種因素中，逆變電路是否處于連續工作模式對UPS的影響最大。根據逆變電路是否連續工作可將UPS分為在線式與后背式。

2.1在線式UPS

在線式UPS的電路結構圖如圖1所示。當市電正常供電時，電源首先通過濾波吸收回路，然后進入整流器，將交流市電變為直流。整流回路對電池組進行充電，同時整流器的輸出作為逆變器的輸入，經過逆變器的轉換后提供給負載使用。若市電供電出現異常，則電池組將作為逆變器的輸入，經轉換后提供給負載。由此可見，在線式UPS的輸出完全由逆變器來供應，不論市電出于正常供電還是異常的情況都能給負載提供穩定且純凈的交流電源。

圖1 在線式UPS原理圖

2.2后備式UPS

后備式UPS的電路結構如圖2所示。當市電正常供電時，市電經過濾波器和調壓器后供給負載（這時用戶使用的仍然是市電），此時開關S1閉合。當市電異常時，S1斷開，S2閉合，電池組作為逆變器的輸入電源，經逆變器后供給負載電源。

圖2 在線式UPS原理圖

對于在線式UPS，從市電供電到市電中斷的過程中，逆變器一直處于工作狀態，可以認為UPS電源對負載供電的轉換時間為0。對于后備式UPS，在市電正常時，逆變器不工作，當市電異常時，逆變器開始工作，同時開關S1斷開，S2閉合，所以對于負載而言，從市電供電切換到UPS供電時有4ms~10ms左右的中斷供電，所以現在在工業企業中使用的UPS多為在線式UPS。

3.重要用電設備UPS電源保障方案探討

在工業現場，PLC控制系統電源、電力操作電源對保證設備穩定運行和人身安全都有重要作用，一些重要的動力負荷電源如轉爐氧槍提升電源，也對電源的安全性和可靠性有極高的要求。為提供更加可靠的不間斷電源，可以采用UPS并機運行方式，這樣當一臺UPS出現故障時，另一臺UPS可承擔供電任務，當現場實際只需一臺UPS供電時可采用這樣的供電方式，當現場有多臺UPS時，這種供電方式的UPS利用率低、一次性投入和維護成本高。為解決這一問題可采用如下圖所示的供電方式：

圖3多用戶保障方案連接方式

當現場有2臺以上UPS電源時，如果另建一套相同的UPS系統，一次性投入和維護成本將非常大，而且受到場地的限制。這樣用一臺大容量UPS的輸出作為該系統的旁路電源，這樣當任意一臺或者多臺UPS出現故障時，由大容量UPS輸出到負載，這樣既節省了投資又提高了UPS旁路電源的穩定性。但這種供電方式應注意到以下兩點。

（1）小容量UPS電源和大容量UPS的市電電源應取自不同的變壓器，防止當一臺變壓器出現故障時影響所有的UPS。

（2）在選擇UPS容量時，大容量UPS的輸出功率應能同時滿足所有負載。

4.UPS主機維護

4.1UPS額定功率的選擇

為保證UPS盡可能的高效工作并延長其使用壽命，合理的選擇UPS是非常有必要的。一般情況下負載功率應達到額定功率的70%，例如負載總功率為4000VA，那么UPS的輸出功率應選擇為4000VA/70%=5714VA，那么就可以選擇6KVA的UPS。另外一些小的UPS功率用“W”表示，這個是不準確的，W=VA*功率因素，功率因素在0~1之間，表示負載電流做的有用功百分比。

下面舉例如何計算一套UPS的電池供電時間。如現場有一臺6KVA的UPS，配套有24塊鉛酸電池，每塊電池12V，100Ah，負載為額定功率的75%，則電池的供電時間可大概計算為：（24*12*100）/（6000*75%）=6.4小時。

4.2UPS主機的維護

在UPS的使用維護過程應注意以下幾點：

（1）保持UPS工作環境的清潔衛生、保持室內干燥、溫度適宜。

（2）在工業現場UPS機房一般都裝有空調，注意UPS主機風扇出風口不要正對空調出風口，防止扇熱不暢，定期檢查出風口是否有堵塞情況。

（3）確保UPS主機接地良好以避免雷擊。

（4）在啟動UPS電源時應先切斷負載，避免帶負載啟動，防止損壞逆變器。

（5）不要將感性負載（如冰箱、打印機等）連接到UPS，感性負載接通瞬間會產生震蕩電流，可能因為電流峰值超過UPS所能承受的電流值而引起短路，縮短UPS的使用壽命。

（6）每天查看UPS顯示屏，檢查UPS主機是否有異常的振動或聲音，發現故障報警時及時處理。

4.3UPS的使用

（1）開機前檢查。開機之前，首先要確定輸入的市電接線是否正確，以確保人身和設備安全。特別注意負載總功率不能大于UPS的額定功率。應避免UPS工作在過載狀態下，以保證UPS能夠正常工作。

（2）開、關機順序。為了避免負載在啟動瞬間產生過大的沖擊電流對UPS電源造成損壞。在使用時應首先給UPS 供電，使其處于旁路工作狀態，然后再依次合負載開關，這樣就避免了負載電流對UPS的沖擊，使UPS的使用壽命得以延長。關機順序可以看做是開機順序的逆過程，首先逐個關閉負載，再將UPS關閉。（3）使用環境。與電腦的工作環境類似，UPS對環境溫度也有一定的要求，通常在0℃至40℃之間都能正常工作。塵土和環境濕度對UPS的正常工作有較大影響，灰塵附著在電路板上后如果環境潮濕則可能導致電路板短路從而燒壞電路板導致UPS損壞，所以要求UPS工作在清潔干燥的環境下。另外，UPS的防磁能力也不是很好，所以不應把強磁性物體放在UPS上，否則會導致UPS工作不正?；蛘邠p壞。

5.UPS蓄電池維護

UPS之所以能不間斷供電，就是因為在市電掉電的情況下，能靠蓄電池供負載繼續工作，所以蓄電池對整個不間斷電源系統非常重要，現在UPS系統中廣泛使用的是密封鉛酸蓄電池。在對蓄電池進行維護時應注意以下幾點：

（1）蓄電池應平穩安裝，保持蓄電池清潔，檢查外殼是否變形，檢查有無液體滲漏，檢查蓄電池接線柱有無“鹽化”現象，檢查接線是否有松動情況。

（2）蓄電池環境溫度不能過高或者過低，應保持在20℃~25℃，以免影響蓄電池的使用壽命。

（3）切不可將不同容量、不同廠家、不同性能的蓄電池混用，也不能將新舊蓄電池混用。

（4）避免UPS電源深度放電，深度放電會造成蓄電池內阻增大，影響使用壽命。

（5）應定期進行充放電，在工業企業，由于生產連續性可能無法每月定期進行充放電，這樣在停產檢修時，應對UPS進行放電試驗。

6.結束語

正確的使用和維護UPS電源，注意日常維護和保養，使UPS供電系統一直處于良好的狀態，能保證用電設備的正常工作，提高運行質量，同時能延長UPS的使用壽命，降低成本。

參考文獻

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