如何正確使用UPS電源

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

隨著電子技術的不斷發(fā)展，大量的自動化、信息化等設備廣泛應用于各行各業(yè)中。同時，對高質量的供電也提出了越來越嚴格的技術要求。如何保證自動化、信息化設備能夠安全正常的運行，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，來保證自動化、信息化等設備的安全正常運行。首先，選型、功率配置不可忽視。其次，正確使用及維護也非常重要。

目前，市場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已得到詳細的研究和討論。它們是：

(1)后備式UPS電源：該類產品供電效率高但供電質量相對較差，其輸出波形為正弦波和方波，大多為方波。它存在切換時間，一般為4-10ms，但對于一般的計算機設備的工作不會造成影響。只適用于要求不高的場合。

(2)在線式UPS電源：該類產品一般采用了雙變換模式，無論是市電正常或是由蓄電池逆變供電，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)的電壓波動和干擾對負載的影響，真正實現(xiàn)了對負載的無干擾、穩(wěn)壓、穩(wěn)頻以及零轉換時間。比較適合于用外加蓄電池的方法改成長時間不間斷供電系統(tǒng)。在線式UPS輸出多為正弦波，電壓和頻率比較穩(wěn)定，所以，它多被用在供電質量要求很高的場所。

(3)在線互動式：在線互動式UPS是介于后備式和在線式UPS工作方式之間的UPS設備，它集中了后備式UPS的高效率和在線式UPS供電質量高的優(yōu)點。在線互動式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，逆變器立刻轉入逆變工作狀態(tài)，將蓄電池組的直流電壓轉換為交流正弦波并輸出。其轉換時間比后備式UPS短。但由于充電器與逆變器共用一個模塊，在給蓄電池組充電時，由逆變器產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，因此不適合作長延時的UPS。

1.UPS的選型及及功率配置

1.1 UPS電源的選型

UPS的選型包括主機的選擇和蓄電池組的選擇，應考慮以下幾點：

(1)首先應滿足運行設備能夠正常運行，即根據(jù)所運行設備的技術要求選擇合適的并保證所選主機的技術性能為技術權威部門和社會認可的產品。

(2)根據(jù)所運行設備的總功率選擇具有一定功率余量的UPS主機。

(3)根據(jù)運行設備所要求的待機時間配置相應的電池組。

1.2 UPS電源的功率配置

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

UPS電源主機的配置應考慮所有需要作電源保護的運行設備的總負載。通常情況下，一臺計算機的負載功率約250W；計算機網(wǎng)絡常用的服務器約700W；路由器約100W，HUB交換機約100W。舉例如下：

假如：一個計算機房有PC機8臺，服務器2臺，路由器2臺，網(wǎng)絡交換機2臺需要2小時以上的電源保護，計算如下：

第一步，先計算出運行設備的總負載：

第二步，UPS主機容量計算：

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%（因為UPS的最佳工作狀態(tài)就是負載的70%到80%）；所以設計推薦UPS容量應該為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的實際功率就等于6000×0.8＝4800，該機型的電池電壓為192V，根據(jù)公式W=I×U，則I=W÷U=4800÷192=25A，也就是說，所有運行設備延時一小時需用25AH的電池。若需延時2小時，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)應為：192V÷12V=16（節(jié)）

2.UPS電源的安全使用與維護

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)生故障的機會，而且能夠有效的延長其使用壽命。日常使用中應當注意以下幾點：

(1)使用UPS電源時，應務必遵守產品說明書中的有關規(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主機供電的市電配電箱內所使用的開關不宜使用閘刀開關，因為閘刀開關在接通或切斷電源瞬間有拉弧現(xiàn)象，會對電網(wǎng)產生干擾。應采用空氣開關，這種開關不僅有消弧和負載短路時響應速度快的特點，而且還有漏電保護和過熱保護等功能。

(3)市電電壓波動范圍應符合UPS輸入電壓變化范圍的要求，如市電電壓波動較大，應在UPS前級增加穩(wěn)壓設備。

(4)禁止將不同安時數(shù)、不同品牌的蓄電池組合使用。

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

(6)UPS的工作環(huán)境應保持清潔、通風，避免陽光直射，環(huán)境溫度應在25℃左右。這一點對蓄電池而言尤為重要，因為溫度的過高或過低都會嚴重影響蓄電池的容量和使用壽命。

(7)按照正確的開、關機順序進行操作。開機時，先開UPS進線開關，稍后再開負載的電源開關，且要一個一個的開啟，先開負載大的，后開負載小的，避免突然加載或減載。關機時，先關閉負載，再關閉UPS主機，最后關閉市電開關。另外，要切記不要頻繁關閉和開啟UPS，否則UPS可能處于啟動失敗狀態(tài)。

(8)對于絕大多數(shù)UPS來說，當處于逆變供電狀態(tài)時，一般要求它的負載特性為純電阻性或電容性。當負載為電容性時，其功率因數(shù)應大于0.8。而對于電感性負載，因其啟動電流超過額定電流的3～4倍，會引起UPS瞬間超載，影響其壽命。

(9)禁止超載使用UPS，所帶負載應該控制在UPS標稱負載量的80﹪以內。如果超載使用，在逆變狀態(tài)下極易造成逆變三極管擊穿。

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

2.2 蓄電池的安全使用

正確的使用和維護蓄電池是保證UPS電源系統(tǒng)能否正常工作的關鍵。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電池組的使用壽命，在使用UPS電源過程中應注意以下幾種事項：

(1)避免電池的過度充放電。過充，會造成電池內部極板的變形以及極板上的活性物質脫落，使電池容量下降。過放，會造成電池內部極板表面硫酸鹽化，導致電池的內阻增大，消耗大量的電能，使待機時間大大降低。

(2)定期充放電，UPS電源如果長期處于浮充狀態(tài)，而沒有放電過程，會導致電池內阻增大，造成蓄電池失效報廢。所以，UPS電源在使用過程中，要每隔15～30天人為的對蓄電池進行一次放電，即關閉市電輸入，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損壞，放電時間控制在10min～15min為宜。

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

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

3.結束語

UPS電源系統(tǒng)因其智能化較高，給使用帶來了便利，但在使用過程中應在多方面引起注意。不但要正確使用，還要經(jīng)常維護，尤其是蓄電池的正確使用與維護。這是因為UPS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,周紀海.UPS實用技術—應用與維護[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[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保障中心工程師。