漢中市氣象局 張繼光

如何正確使用UPS電源

漢中市氣象局 張繼光

隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，大量的自動(dòng)化、信息化等設(shè)備廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中。同時(shí)，對(duì)高質(zhì)量的供電也提出了越來越嚴(yán)格的技術(shù)要求。如何保證自動(dòng)化、信息化設(shè)備能夠安全正常的運(yùn)行，UPS不間斷電源在這里就顯得尤為重要了。而如何正確配置和使用UPS電源是必須引起我們足夠重視的問題。本文就如何正確配置和使用UPS電源作一下簡(jiǎn)述。

UPS電源；安全使用

如何正確使用UPS電源，使其發(fā)揮最大功效，來保證自動(dòng)化、信息化等設(shè)備的安全正常運(yùn)行。首先，選型、功率配置不可忽視。其次，正確使用及維護(hù)也非常重要。

目前，市場(chǎng)上銷售較為普遍的幾種類型UPS電源裝置的工作原理和維修技術(shù)已得到詳細(xì)的研究和討論。它們是：

(1)后備式UPS電源：該類產(chǎn)品供電效率高但供電質(zhì)量相對(duì)較差，其輸出波形為正弦波和方波，大多為方波。它存在切換時(shí)間，一般為4-10ms，但對(duì)于一般的計(jì)算機(jī)設(shè)備的工作不會(huì)造成影響。只適用于要求不高的場(chǎng)合。

(2)在線式UPS電源：該類產(chǎn)品一般采用了雙變換模式，無論是市電正?；蚴怯尚铍姵啬孀児╇?，逆變器始終處于工作狀態(tài)，這就從根本上消除了來自電網(wǎng)的電壓波動(dòng)和干擾對(duì)負(fù)載的影響，真正實(shí)現(xiàn)了對(duì)負(fù)載的無干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉(zhuǎn)換時(shí)間。比較適合于用外加蓄電池的方法改成長(zhǎng)時(shí)間不間斷供電系統(tǒng)。在線式UPS輸出多為正弦波，電壓和頻率比較穩(wěn)定，所以，它多被用在供電質(zhì)量要求很高的場(chǎng)所。

(3)在線互動(dòng)式：在線互動(dòng)式UPS是介于后備式和在線式UPS工作方式之間的UPS設(shè)備，它集中了后備式UPS的高效率和在線式UPS供電質(zhì)量高的優(yōu)點(diǎn)。在線互動(dòng)式UPS的逆變器一直處于工作狀態(tài)，它具有雙向功能，市電正常時(shí)UPS的逆變器處于反向工作狀態(tài)，給蓄電池組充電。市電異常時(shí)，逆變器立刻轉(zhuǎn)入逆變工作狀態(tài)，將蓄電池組的直流電壓轉(zhuǎn)換為交流正弦波并輸出。其轉(zhuǎn)換時(shí)間比后備式UPS短。但由于充電器與逆變器共用一個(gè)模塊，在給蓄電池組充電時(shí)，由逆變器產(chǎn)生的高頻諧波成分很難被濾除，使充電效果不是非常令人滿意，因此不適合作長(zhǎng)延時(shí)的UPS。

1.UPS的選型及及功率配置

1.1 UPS電源的選型

UPS的選型包括主機(jī)的選擇和蓄電池組的選擇，應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：

(1)首先應(yīng)滿足運(yùn)行設(shè)備能夠正常運(yùn)行，即根據(jù)所運(yùn)行設(shè)備的技術(shù)要求選擇合適的并保證所選主機(jī)的技術(shù)性能為技術(shù)權(quán)威部門和社會(huì)認(rèn)可的產(chǎn)品。

(2)根據(jù)所運(yùn)行設(shè)備的總功率選擇具有一定功率余量的UPS主機(jī)。

(3)根據(jù)運(yùn)行設(shè)備所要求的待機(jī)時(shí)間配置相應(yīng)的電池組。

1.2 UPS電源的功率配置

正確的選擇UPS及后備電池容量，對(duì)UPS的正常運(yùn)行至關(guān)重要。電池容量選擇偏小不僅不能滿足UPS后備時(shí)間，還會(huì)因電池放電倍率太大，嚴(yán)重影響電池的性能及使用壽命，同時(shí)給系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大的隱患。

UPS電源主機(jī)的配置應(yīng)考慮所有需要作電源保護(hù)的運(yùn)行設(shè)備的總負(fù)載。通常情況下，一臺(tái)計(jì)算機(jī)的負(fù)載功率約250W；計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)常用的服務(wù)器約700W；路由器約100W，HUB交換機(jī)約100W。舉例如下：

假如：一個(gè)計(jì)算機(jī)房有PC機(jī)8臺(tái)，服務(wù)器2臺(tái)，路由器2臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)2臺(tái)需要2小時(shí)以上的電源保護(hù)，計(jì)算如下：

第一步，先計(jì)算出運(yùn)行設(shè)備的總負(fù)載：

第二步，UPS主機(jī)容量計(jì)算：

在線式UPS一般功率因數(shù)為0.8，則3300W÷0.8=4125VA，考慮UPS容量的冗余，一般以20%到30%（因?yàn)閁PS的最佳工作狀態(tài)就是負(fù)載的70%到80%）；所以設(shè)計(jì)推薦UPS容量應(yīng)該為4125VA X 1.3 = 5363VA，從而可以得出選用6000VA的UPS。

第三步，蓄電池容量的計(jì)算：

在選擇UPS之前，要查閱所選品牌的功率因數(shù)。如山特在線式C6K(S)UPS，它的功率因數(shù)為0.8，所以。6000VA的實(shí)際功率就等于6000×0.8＝4800，該機(jī)型的電池電壓為192V，根據(jù)公式W=I×U，則I=W÷U=4800÷192=25A，也就是說，所有運(yùn)行設(shè)備延時(shí)一小時(shí)需用25AH的電池。若需延時(shí)2小時(shí)，即需要50AH的電池。

目前，常用的蓄電池容量有：24AH-12V；38AH-12V；65AH-12V；100AH-12V。根據(jù)以上計(jì)算，可選用65AH-12V的蓄電池。由于UPS常用的電池電壓為12V，而山特在線式C6K(S)UPS的電池電壓為192V，所以，需配置電池的節(jié)數(shù)應(yīng)為：192V÷12V=16（節(jié)）

2.UPS電源的安全使用與維護(hù)

2.1 UPS電源的安全使用

UPS電源的正確使用，不但可以減少UPS電源發(fā)生故障的機(jī)會(huì)，而且能夠有效的延長(zhǎng)其使用壽命。日常使用中應(yīng)當(dāng)注意以下幾點(diǎn)：

(1)使用UPS電源時(shí)，應(yīng)務(wù)必遵守產(chǎn)品說明書中的有關(guān)規(guī)定，保證所接的相線、零線及地線符合要求，不得隨意改變其相互順序。

(2)給UPS主機(jī)供電的市電配電箱內(nèi)所使用的開關(guān)不宜使用閘刀開關(guān)，因?yàn)殚l刀開關(guān)在接通或切斷電源瞬間有拉弧現(xiàn)象，會(huì)對(duì)電網(wǎng)產(chǎn)生干擾。應(yīng)采用空氣開關(guān)，這種開關(guān)不僅有消弧和負(fù)載短路時(shí)響應(yīng)速度快的特點(diǎn)，而且還有漏電保護(hù)和過熱保護(hù)等功能。

(3)市電電壓波動(dòng)范圍應(yīng)符合UPS輸入電壓變化范圍的要求，如市電電壓波動(dòng)較大，應(yīng)在UPS前級(jí)增加穩(wěn)壓設(shè)備。

(4)禁止將不同安時(shí)數(shù)、不同品牌的蓄電池組合使用。

(5)要注意UPS主機(jī)與電池箱的有效屏蔽和接地保護(hù)，為防止寄生電容耦合干擾以及保護(hù)設(shè)備和人身安全，UPS必須做接地處理且接地電阻不大于1Ω.

(6)UPS的工作環(huán)境應(yīng)保持清潔、通風(fēng)，避免陽光直射，環(huán)境溫度應(yīng)在25℃左右。這一點(diǎn)對(duì)蓄電池而言尤為重要，因?yàn)闇囟鹊倪^高或過低都會(huì)嚴(yán)重影響蓄電池的容量和使用壽命。

(7)按照正確的開、關(guān)機(jī)順序進(jìn)行操作。開機(jī)時(shí)，先開UPS進(jìn)線開關(guān)，稍后再開負(fù)載的電源開關(guān)，且要一個(gè)一個(gè)的開啟，先開負(fù)載大的，后開負(fù)載小的，避免突然加載或減載。關(guān)機(jī)時(shí)，先關(guān)閉負(fù)載，再關(guān)閉UPS主機(jī)，最后關(guān)閉市電開關(guān)。另外，要切記不要頻繁關(guān)閉和開啟UPS，否則UPS可能處于啟動(dòng)失敗狀態(tài)。

(8)對(duì)于絕大多數(shù)UPS來說，當(dāng)處于逆變供電狀態(tài)時(shí)，一般要求它的負(fù)載特性為純電阻性或電容性。當(dāng)負(fù)載為電容性時(shí)，其功率因數(shù)應(yīng)大于0.8。而對(duì)于電感性負(fù)載，因其啟動(dòng)電流超過額定電流的3～4倍，會(huì)引起UPS瞬間超載，影響其壽命。

(9)禁止超載使用UPS，所帶負(fù)載應(yīng)該控制在UPS標(biāo)稱負(fù)載量的80﹪以內(nèi)。如果超載使用，在逆變狀態(tài)下極易造成逆變?nèi)龢O管擊穿。

(10)不宜在UPS電源的輸出端帶相對(duì)于UPS電源的額定輸出功率的大功率可控硅負(fù)載、可控硅橋式整流型負(fù)載及半波整流型負(fù)載。否則，UPS的故障率將明顯增加。其原因是UPS的輸出電流會(huì)在正負(fù)半波出現(xiàn)電流突變，使逆變驅(qū)動(dòng)晶體管工作在嚴(yán)重不對(duì)稱的狀態(tài)，極易燒毀逆變器中的功率驅(qū)動(dòng)元件。

2.2 蓄電池的安全使用

正確的使用和維護(hù)蓄電池是保證UPS電源系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵。那么，如何保證蓄電池組的容量不下降、充放電特性不變以及延長(zhǎng)電池組的使用壽命，在使用UPS電源過程中應(yīng)注意以下幾種事項(xiàng)：

(1)避免電池的過度充放電。過充，會(huì)造成電池內(nèi)部極板的變形以及極板上的活性物質(zhì)脫落，使電池容量下降。過放，會(huì)造成電池內(nèi)部極板表面硫酸鹽化，導(dǎo)致電池的內(nèi)阻增大，消耗大量的電能，使待機(jī)時(shí)間大大降低。

(2)定期充放電，UPS電源如果長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，而沒有放電過程，會(huì)導(dǎo)致電池內(nèi)阻增大，造成蓄電池失效報(bào)廢。所以，UPS電源在使用過程中，要每隔15～30天人為的對(duì)蓄電池進(jìn)行一次放電，即關(guān)閉市電輸入，讓UPS電源處于逆變狀態(tài)下工作。為防止過放電造成蓄電池?fù)p壞，放電時(shí)間控制在10min～15min為宜。

(3)對(duì)于長(zhǎng)期處于市電電壓偏低或經(jīng)常停電的UPS電源使用者，為防止蓄電池長(zhǎng)期充電不足造成損壞，可避開用電高峰時(shí)間而選擇深夜對(duì)蓄電池進(jìn)行充電。

(4)蓄電池的容量與環(huán)境溫度密切相關(guān)，通常情況下，蓄電池的性能參數(shù)是在室溫20℃的條件下進(jìn)行標(biāo)定的。使用環(huán)境的溫度過高或過低，都會(huì)影響蓄電池的可供使用容量。所以，工作環(huán)境溫度應(yīng)控制在25℃左右為佳。

3.結(jié)束語

UPS電源系統(tǒng)因其智能化較高，給使用帶來了便利，但在使用過程中應(yīng)在多方面引起注意。不但要正確使用，還要經(jīng)常維護(hù)，尤其是蓄電池的正確使用與維護(hù)。這是因?yàn)閁PS電源系統(tǒng)在使用中所發(fā)生的問題很大程度上都是蓄電池的問題。

[1]周志敏,周紀(jì)海.UPS實(shí)用技術(shù)—應(yīng)用與維護(hù)[M].人民郵電出版社,2003,11.

[2]李成章,王淑芳.新型UPS不間斷電源原理與維修技術(shù)[M].電子工業(yè)出版社,1998,1.

張繼光，陜西省漢中市氣象局技術(shù)保障中心工程師。