周朝亮

【摘 要】本文簡(jiǎn)單介紹了UPS電源在廣播電視發(fā)射中的重要作用、UPS電源主機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)知識(shí)，著重介紹了UPS電源的結(jié)構(gòu)和工作原理，并討論了UPS電源蓄電池組在使用中的注意事項(xiàng)，總結(jié)了一些經(jīng)驗(yàn)，希望能給讀者了解和使用、維護(hù)UPS電源提供一定的幫助。

【關(guān)鍵詞】不間斷電源UPS；鉛酸免維護(hù)蓄電池；維護(hù)

0.前言

UPS是不間斷電源（uninterruptible power system）的英文簡(jiǎn)稱，是一種含有儲(chǔ)能裝置，以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源， 能夠提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電源供應(yīng)。主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其它電力電子設(shè)備提供持續(xù)、穩(wěn)定、不間斷的電力供應(yīng)。當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應(yīng)給負(fù)載使用，此時(shí)的UPS就是一臺(tái)交流市電穩(wěn)壓器，同時(shí)它還向機(jī)內(nèi)電池充電；當(dāng)市電中斷（事故停電）時(shí)， UPS 立即將機(jī)內(nèi)電池的電能，通過(guò)逆變轉(zhuǎn)換的方法向負(fù)載繼續(xù)供應(yīng)220V交流電，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)負(fù)載軟、硬件不受損壞。UPS 設(shè)備通常對(duì)電壓過(guò)大和電壓太低都提供保護(hù)。因此，在廣播電視機(jī)房，UPS電源有著不可或缺的作用。

在廣播電視播出機(jī)房，為了保證播出不間斷，對(duì)供電有一個(gè)特殊要求，就是切換主備電源的自動(dòng)互投的過(guò)程中“保零秒”?；ネ稌r(shí)出現(xiàn)瞬間閃絡(luò)停電。這對(duì)一般照明負(fù)荷影響不大，但是對(duì)播出微機(jī)、服務(wù)器、編碼器等設(shè)備，影響就很大，所以給播音數(shù)字化微機(jī)設(shè)備供電，為防止丟失數(shù)據(jù)、死機(jī)，需要配置應(yīng)急電源。另外，在外線全部停電時(shí)，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)需要時(shí)間，所以對(duì)于工藝機(jī)房?jī)?nèi)不允許瞬間閃絡(luò)斷電的負(fù)荷，必須配置在線式應(yīng)急電源（UPS），并嚴(yán)禁其他非播出工藝負(fù)荷接入應(yīng)急電源系統(tǒng)。

1.UPS電源基本工作原理

UPS電源可以在市電出現(xiàn)異常時(shí)，有效地凈化市電；還可以在市電突然中斷時(shí)持續(xù)一定時(shí)間給設(shè)備供電，使你能有充裕的時(shí)間應(yīng)付播出故障。UPS之所以能持續(xù)不斷的供給穩(wěn)定電能，主要在于其特定的工作原理。圖一為在線式UPS原理框圖：

圖一

如圖一所示，UPS電源由可控整流部分、逆變器部分、逆變交流靜態(tài)開關(guān)、旁路交流靜態(tài)開關(guān)、可充電免維護(hù)鉛酸電池、電池組開關(guān)、主機(jī)輸入輸出開關(guān)，逆變器故障旁路開關(guān)、應(yīng)急及檢修旁路開關(guān)等組成。其中電子電路部分統(tǒng)一受主機(jī)微電腦控制器控制。其外電停電時(shí)，主要有蓄電池組供電。

（1）可控整流部分：為三相可控整流裝置，對(duì)輸入電壓、頻率的變化范圍，以及三相相序有著嚴(yán)格要求。輸入電壓、頻率偏高或偏低會(huì)報(bào)警，輸入相序錯(cuò)誤逆變器將停止工作，因此進(jìn)線電源或發(fā)電機(jī)組接入時(shí)必須保證相序正確（發(fā)電機(jī)組接入應(yīng)保證順相序）。每相整流元件為兩個(gè)時(shí)，稱為六脈沖整流，每相整流元件為四個(gè)時(shí)，稱為十二脈沖整流。十二脈沖整流性能好于六脈沖整流，但是設(shè)備價(jià)錢較高。由于流過(guò)可控整流器的電流波形為非正弦波，其諧波成分將對(duì)來(lái)電電源產(chǎn)生嚴(yán)重污染，所以進(jìn)線端一般要加隔離濾波裝置，部分減輕污染。整流后分兩路輸出，一路通過(guò)智能化充電控制電路向蓄電池充電，另一路供給逆變器。

（2）三相逆變器部分：平時(shí)外線供電時(shí)，將整流后的直流轉(zhuǎn)變成50赫茲三相交流電輸出，在外電停電時(shí)，蓄電池提供電源，依靠逆變來(lái)保證不間斷供電。這兩種情況下，逆變器均具有自動(dòng)穩(wěn)壓、穩(wěn)頻輸出的功能。

（3）逆變交流靜態(tài)開關(guān)、旁路交流靜態(tài)開關(guān)以及幾個(gè)手動(dòng)開關(guān)的功能：當(dāng)逆變器正常工作時(shí)，微電腦控制器控制逆變交流靜態(tài)開關(guān)導(dǎo)通，向負(fù)荷送電。一旦逆變器發(fā)生內(nèi)部故障或過(guò)電流，自動(dòng)切斷逆變交流靜態(tài)開關(guān)，切換到旁路交流靜態(tài)開關(guān)回路供電，切換速度為微秒級(jí)，不會(huì)造成工藝負(fù)荷停電。因此這兩種靜態(tài)開關(guān)必須是互鎖的。當(dāng)然，在逆變器無(wú)故障情況下，如果需要進(jìn)行計(jì)劃性檢修保養(yǎng)，可以通過(guò)主機(jī)操作面板的操作，人為的停止逆變器工作，設(shè)備自動(dòng)切斷逆變交流靜態(tài)開關(guān)，轉(zhuǎn)換到旁路交流靜態(tài)開關(guān)回路供電，切換速度極快，不會(huì)造成負(fù)荷停電。此時(shí)可以安全的手動(dòng)合上應(yīng)急及檢修旁路開關(guān)S3，再切斷S1、S2、S4、S5開關(guān)，退出UPS運(yùn)行，進(jìn)行檢修。整個(gè)過(guò)程不停電。綜上所述，可以看到該設(shè)備使用的特殊性，要求電氣人員必須熟練掌握本設(shè)備的原理、操作、故障應(yīng)急處理。

（4）蓄電池組：由于蓄電池組是停電后逆變器的唯一能源，所以電池的質(zhì)量、工作環(huán)境和檢測(cè)保養(yǎng)至關(guān)重要。電池組容量配置，應(yīng)根據(jù)設(shè)備功率和應(yīng)急延時(shí)要求，一般可以選擇應(yīng)急供電15—30分鐘。在這個(gè)時(shí)間段內(nèi)，可以從容的進(jìn)行發(fā)電機(jī)組投入前的倒閘操作，以及啟動(dòng)后備發(fā)電機(jī)組等工作。運(yùn)行中注意蓄電池室的通風(fēng)問(wèn)題、溫度限制問(wèn)題。對(duì)電池室溫度一般要求恒定在20度，特別要防止電池凍壞提前報(bào)廢。應(yīng)定期進(jìn)行放電并檢測(cè)放電曲線，如發(fā)現(xiàn)性能下降、漏液、變形等現(xiàn)象必須及時(shí)更換。

2.UPS電源的維護(hù)保養(yǎng)

作為應(yīng)急電源的UPS 設(shè)備的保養(yǎng)尤為重要，必須定期對(duì)設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行清掃，清除強(qiáng)迫風(fēng)冷電機(jī)帶進(jìn)機(jī)內(nèi)的塵土飛絮，檢查元件情況、機(jī)內(nèi)外線路連接情況，調(diào)測(cè)各項(xiàng)指標(biāo)。發(fā)現(xiàn)可疑問(wèn)題應(yīng)提前及時(shí)更換元件。

UPS電源中蓄電池是平均無(wú)故障時(shí)間最短的部件，也是保證不間斷供電的關(guān)鍵部件，因此，了解UPS蓄電池在使用中的注意事項(xiàng)，并正確使用和維護(hù)它尤為重要。

UPS蓄電池一般可分為鉛酸蓄電池，鉛酸免維護(hù)蓄電池及鎳鎘電池等?？紤]到負(fù)載條件、使用環(huán)境、使用壽命及成本原因，我臺(tái)發(fā)射機(jī)房選擇使用了鉛酸免維護(hù)蓄電池。它的主要特點(diǎn)，是在規(guī)定的浮充壽命期內(nèi)不必加水維護(hù)，因此又稱為免維護(hù)鉛酸蓄電池。免維護(hù)只是與普通蓄電池相比，在使用過(guò)程中免去了添加純凈水或蒸餾水的工作，并非免去了一切維護(hù)。下面介紹影響UPS電源蓄電池使用壽命的主要因素和注意事項(xiàng)，希望能給大家在蓄電池的使用和維護(hù)中提供幫助。

第一，溫度對(duì)電池的影響；UPS蓄電池最佳使用溫度是在15℃到25℃之間，環(huán)境溫度低，蓄電池容量下降，溫度每低一度，容量下降1%。環(huán)境溫度過(guò)高，將加速蓄電池板柵的腐蝕和水分的損失，會(huì)使電池過(guò)充電產(chǎn)生氣體而充電不足，縮短蓄電池的使用壽命。第二：盡量避免深度放電；UPS蓄電池深度放電后會(huì)在極板表面生成大顆粒的硫酸鉛結(jié)晶，久而久之會(huì)造成極板硫酸化。放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)越少，因此在使用時(shí)應(yīng)避免深度放電。雖然UPS都有低電壓（一般單節(jié)蓄電池放電至10.5V左右）保護(hù)功能，但若UPS電源工作于輕載放電或者空載放電的情況下直至UPS自動(dòng)關(guān)機(jī)，就會(huì)造成蓄電池的深度放電。因此，在市電中斷后就應(yīng)該注意在UPS電源自動(dòng)關(guān)機(jī)前作應(yīng)急處理，提前關(guān)閉UPS。第三，電池存放的影響；電池在存放、運(yùn)輸過(guò)程中，會(huì)因?yàn)樽詣?dòng)放電而失去部分容量，因此，在投入使用前，應(yīng)根據(jù)電池的開路電壓判斷電池的剩余容量，對(duì)容量不足的蓄電池進(jìn)行補(bǔ)充充電。對(duì)擱置備用的蓄電池，每3個(gè)月應(yīng)進(jìn)行一次補(bǔ)充充電，可以通過(guò)測(cè)量電池開路電壓來(lái)判斷其狀態(tài)。以12V電池為例，若開路電壓高于12.5V，則表示電池儲(chǔ)能還有80%以上；若開路電壓低于12.5V，則應(yīng)該立刻進(jìn)行補(bǔ)充充電；若開路電壓低于12V，則表示電池儲(chǔ)能不到20%。第四，定期對(duì)蓄電池放電；UPS電源蓄電池長(zhǎng)期閑置不用或使蓄電池長(zhǎng)期處在浮充狀態(tài)下（即電網(wǎng)長(zhǎng)期不停電），會(huì)導(dǎo)致蓄電池中大量的硫酸鉛吸附到電池的陰極表面，形成所謂的電池陰極板的硫酸鹽化，由于硫酸鹽是一種絕緣體，它的形成必將對(duì)電池的充放電形成不良影響。陰極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內(nèi)阻越大，電池的可充放電性能越差，從而導(dǎo)致電池老化，活性下降，使蓄電池的使用壽命大大縮短。應(yīng)該每隔3到4個(gè)月人為的讓UPS中的蓄電池放電，放電時(shí)間控制在正常放電時(shí)間的1/4-1/3為宜。第五，盡可能將蓄電池組安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方；要避免受到陽(yáng)光、加熱器或其他輻射熱源的影響。UPS蓄電池應(yīng)正立放置，不可傾斜。要注意電池的規(guī)格和數(shù)量的正確性，不同規(guī)格、不同批次的UPS電池不能混用。第六，在UPS蓄電池運(yùn)行中要注意蓄電池連接是否松動(dòng)，極柱是否銹蝕，外觀是否異常，一般情況下可在極柱上涂抹黃油，防止極柱銹蝕。監(jiān)視蓄電池組的端電壓值、浮充電流值、每只蓄電池的電壓值，若發(fā)現(xiàn)個(gè)別蓄電池壓差過(guò)大，要及時(shí)均充。

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