UPS性能和使用维护浅谈

UPS性能和使用维护浅谈

何文辉

（烟台国际机场集团公司通信导航部，山东烟台264025）

摘要：介绍了UPS（不间断电源）的性能特点，提出了正确使用和维护UPS的方法及应避免的各种故障。

关键词：UPS；性能；使用；维护

为了保障通信设备在市电供电质量下降或中断时能够正常工作，不间断电源（UPS）在民航通信部门的工作中有着广泛的应用。通信导航保障部门各个业务系统的稳定运行，都需要UPS设备的大力支持。UPS设备年平均故障率为2％[1]，但对于民航通信部门来说，2％的故障率就意味着100％的事故。因为一旦外电供应中断，而UPS设备又不能及时提供电能，导致通信系统非正常掉电，无法提供地空通讯信号，将给航空飞行安全带来极大的威胁。因此，全面了解UPS，正确使用和维护好UPS，确保飞行安全是民航通信部门工作者需要认真对待的问题。

1UPS的性能特点

UPS的性能特点与其使用的技术有直接关系。在各种因素中，逆变电路是否连续工作对UPS的影响最大，这使UPS有了后备式与在线式之分。

1.1后备式UPS

最简单的后备式UPS电路，当市电输入正常时，由市电逆变供电转换控制电路输出三路信号，其中的一路信号控制由电磁继电器构成的单刀双掷开关接通市电供电（这条线路也叫交流旁路），此时，负载直接由市电供电；第二路控制信号送至“面板显示电路”，用来指示市电供电状态；第三路控制信号送至逆变器，切断逆变电路。另外，市电还经过降压、整流和充电电路给蓄电池充电，以备市电断电后由蓄电池输出电能。当市电断电后，市电逆变供电转换控制电路输出信号发生变化，其中第一路控制信号使单刀双掷开关倒向逆变供电一边；第二路信号送至“面板显示电路”，以指示逆变供电状态；第三路控制信号送至逆变器，将蓄电池的直流电源逆变成交流电源，经输出变压器升压后，向负载提供近似220V的交流电源。

1.2在线式UPS

在线式UPS的结构与后备式UPS大同小异，只是将后备式UPS的断电切换改为了持续供电。对于在线式UPS来说，当市电供电正常时，它首先将市电交流电源变成直流电源。然后，UPS中的逆变器在机内的脉宽调制（PWM）控制信号的作用下，将直流电源在逆变器中变成功率放大的脉宽调制驱动电源信号，再经逆变器的输出滤波器重新变成所需要的交流电来向负载供电。

因此，当由市电供电时，后备式UPS在实质上相当于稳压电源，它除了对市电电网电压的幅度波动有所改善外，对市电电网上出现的频率不稳、波形畸变和从电网串入的干扰等不良影响基本上没有作用。只有当市电供电中断，改由UPS的逆变器向外供电时，才能向负载提供经过稳压和稳频的有效值为220V的电压。而在线式UPS的逆变器可以向用户提供稳压精度高、频率稳定、波形失真度小和无干扰的瞬态响应特性很好的高质量交流电。当市电中断时，后备式UPS由电磁继电器控制单刀双掷开关从市电供电状态切换到逆变器供电，需要2~4ms的时间，而在线式UPS中的逆变器利用机内的蓄电池所提供的直流电源来继续维持正常工作，由于这时并不存在市电供电到逆变器供电的转换操作，其转换时间为零。只要不发生UPS因蓄电池被长时间放电而出现电池电压过低自动关机状况，UPS电源可以一直向负载提供高质量的无任何时间中断的电源，它和市电中断与否毫无关系。

比较这两种方式的UPS，可以看出，在线式UPS的供电质量明显优于后备式UPS。民航通信保障的大部分通信设备如：自动转报系统、卫星通信系统、程控交换机等均采用在线式UPS；然而，由于后备式UPS具有运行效率高、噪音低、价格相对低廉等特点，在对断电时间要求不高、设备功率较小的一些终端通信设备上仍有较高的利用率。

2UPS蓄电池的性能特点

每个UPS都具有一个或一组蓄电池。作为一种储能元件，蓄电池的好坏直接关系到UPS的正常使用。目前，普遍使用的是小型免维护密封式铅酸电池。这种电池的特点是密封性能好、免维护、充放电性能好、自行放电量小、启动性能好、使用寿命和存储寿命长。

3UPS的使用和维护

总结民航通信部门UPS使用情况，认为在今后UPS的使用和维护工作中，应做好以下几方面工作：

3.1主机的维护

第一，保持UPS主机工作环境清洁卫生，防止灰尘进入机箱造成局部电路过热，损坏元器件。并定期检查散热风扇。第二，在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器。第三，在每次开机前，要首先确认UPS接线正确，检查输入市电接线的极性。这样做一是为了操作人员人身安全，二是为了避免人为损坏UPS的情况发生。第四，UPS在功率选配上要有适当的余量，不能超载，负载总容量不能大于UPS的额定功率。如为800W的负载选配UPS电源，其功率应选购1000W以上的。第五，避免频繁的开关机，最好长时间处于开机状态。第六，UPS应工作在干燥、通风、清洁的环境中，避免热源，阳光直射。

3.2蓄电池的维护

在使用UPS时，我们应重视对蓄电池的使用及维护，因为蓄电池可以说是UPS的心脏。蓄电池的价格可以占到整个UPS价格的三分之一到二分之一。大型的UPS，其电池组的价格比其他部件甚至可以高出好几倍。如果使用不当，将导致蓄电池损坏，就只能更换新的电池，造成不必要的损失。

第一，蓄电池对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20~25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短。第二，电池不宜放电至低于预定的终止电压，否则将导致过放电，而反复的过放电则会导致容量难以恢复，为达到最好的工作效率和最长的使用寿命，放电应在0.05~3C之间。第三，要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短。第四，在电池连接过程中，要戴好防护手套，使用扭矩手板等金属工具时，应将金属工具进行绝缘包装，以防触电；绝对避免将金属工具同时接触到电池的正、负端子，造成电池短路。由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障。第五，由于不经常停电，应每隔一个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命。第六，注意防雷击。一定要注意保证UPS的有效屏蔽和接地保护。第七，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。第八，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。一旦发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。

3.3避免人为操作失误性故障

在日常工作中，由于维护人员的疏忽未及时发现故障隐患，或发现了却未及时采取相应措施而导致的UPS故障也非常常见。现举例如下：

机场航管楼供电采取UPS双机并联冗余系统，负载被均分到两台机器上。有一次，由于某种巧合而导致其中的一台逆变器关机，这时负载被全部转移至另外一台UPS上，由于维护人员没有及时发现，未将关机的UPS逆变器重新开启，恰巧遇到当天下午市电中断，变成单机供电，由于过载能力减弱，蓄电池后备时间减半，造成所带负载全部中断，险些发生紧急事故。

UPS运行时应按时对电池进行维护，发现有容量明显降低的电池，应立即更换。因为电池的损坏过程有的是逐渐积累造成的，也有的是瞬间发生的。在对蓄电池的维护中就遇到过此类情况，做月维护时个别电池虽然浮充电压稍低，但还未到完全不能使用的程度，而在当月市电停电后，有一组电池却完全不能放电。所以，一旦发现电池有故障时，要及时进行更换，以免酿成事故。

卫星机房曾发生UPS维修完毕后，维修人员将市电加到输入端，而忘了闭合电池柜开关的情况，结果等到下一次市电停电时，UPS因逆变器不能启动而关机。

综上所述，对UPS的维护应制定并严格遵循一套科学有效的方法，才可能避免各种故障，使UPS的故障率降低到最小程度，真正做到不间断地为设备提供安全、可靠的洁净电源。

参考文献

[1]山特电子公司．山特UPS使用手册[Z]．