淺析UPS電源供電系統故障原因及解決措施

彭若塵

淺析UPS電源供電系統故障原因及解決措施

彭若塵

（中國民用航空西北地區空中交通管理局 陜西西安 710082）

UPS電源系統被廣泛應用于通信、電力、國防等多個領域，其供電可靠性比較高，如果交流電網輸入發生異常，則UPS可向負載繼續供電，保證正常供電。本文首先介紹了UPS的幾種分類，然后對UPS電源供電系統故障及原因進行了分析，并且對UPS電源供電系統故障問題解決辦法進行了詳細探究。

UPS電源；原理；故障

1 引言

隨著科學技術的不斷發展，計算機技術逐漸得到普及，在人們的日常生產和生活中發揮著十分重要的作用。在計算機供電系統當中，為了保護供電系統的穩定性，UPS系統已經得到廣泛推廣和應用，在保障電源持續供應方面發揮著十分重要的作用。因此，必須對UPS系統的故障問題進行深入研究，并且提出合理的維修養護措施，保障其正常運行。

2 UPS分類

2.1 后備式

如果有市電存在，通過充電器內整流對蓄電池進行浮充充電；如果市電掉電時，則由逆變器向負載供電，自動穩壓器可粗略穩壓及吸收部分電網干擾。后備式一般適用于小功率范圍（2kVA以下），電路簡單，價格低廉。由于轉換開關存在斷合時間，當市電掉電時會有4～10ms的轉換時間。后備式UPS電流主機原理結構圖如圖1所示。

圖1 后備式UPS電源主機原理結構圖

2.2 在線互動式

“在線”指的是逆變器工作，但不輸出功率，處于熱備份狀態，同時兼顧對蓄電池充電，以此增加UPS在市電正常時的功率容量，同時減少市電掉電時的轉換時間，提高輸出電壓的濾波作用，在線互動式一般適用于功率多在5kVA以下。在線互動式UPS主機原理結構圖如圖2所示。

圖2 在線互動式UPS電源主機原理結構圖

2.3 雙變換在線式

如果有市電存在，則整流器實現AC-DC轉換功能，一方面向DCAC逆變器提供能量，一方面向蓄電池充電。該整流器一般是可控硅整流器，但也有IGBT-PWM-DSP高頻變換新一代整流器。逆變器完成DCAC轉換功能，向輸出端提供高質量電能，無論由市電供電或轉由電池供電，其轉換時間為零。當逆變器過載或發生故障時，逆變器停止輸出，靜態開關自動轉換，由市電直接向負載供電。雙變換在線式UPS電源主機原理結構圖如圖3所示。

圖3 雙變換在線式UPS電源主機原理結構圖

3 UPS電源供電系統故障及原因分析

3.1 UPS系統電阻器失效

電阻是UPS系統的重要組成部分，在UPS系統長期處于運行狀態，很容易由于熱量過高而燒毀。因此，在UPS系統的實際使用過程中，由于電阻器燒壞產生的故障較為常見，主要原因與電阻器內部構造和電阻器的使用條件有很大關系。

3.2 UPS系統電容器失效

在UPS系統的實際使用過程中，由于電容器失效而造成的故障問題較為常見。導致電容器失效的原因主要是電容器被擊穿，或者電容器參數退化，電容器中的電解液發生泄漏等。電容器發生擊穿現象主要是因為介質出現問題引發的。

3.3 UPS系統繼電器模塊失效

繼電器模塊發生失效主要有三種情況。①繼電器模塊發生故障時，繼電器的線圈產生短路或者斷路，這樣就會導致驅動三極管發生損壞，進而導致繼電器模塊失效。②繼電器驅動端的三極管發生短路，這樣就會導致繼電器始終在吸合狀態，進而引發繼電器模塊發生失效。③繼電器在使用過程中，觸點因為接觸不良而導致繼電器模塊發生故障，這樣繼電器在使用過程中觸電狀態就不會改變，進而造成UPS系統繼電器模塊在使用過程中出現失效的情況。

4 UPS電源供電系統故障檢測辦法

4.1 觀察法

（1）“看”是接觸故障的第一步，包括：①看設備有無外物搭接引起的短路；②看有無嚴重損傷的導線，特別要注意導線或其他絕緣部分是否受到嚴重損傷；③看有無元器件發生形變或開裂；④看設備的連接螺釘有無松動、各接插件的接觸是否良好；⑤看有無燒焦或冒煙的情況。

（2）“聽”是聽設備在運行過程中有無異常聲音。UPS在運行中，接觸器、繼電器的吸合會發出聲響，這些聲音都有規律，元器件發生故障會使聲音也發生變化，根據聲音的變化可發現UPS的故障所在之處。

（3）“嗅”是利用嗅覺器官去感知設備。導體或元器件的絕緣層因通過大電流而燒焦產生刺鼻氣味，此氣味可提醒工作人員設備運行出現了異常，仔細查找怪味發生源即可排除故障。

（4）“摸”是用手與一些易出現故障的元器件相接觸，發現并排除故障。“摸”要求工作人員在平時工作中要有一定的經驗，不可隨便亂動，尤其是溫度或電壓較高的地方，防止傷害人身或者影響設備安全運行。

4.2 分級壓縮測試法

分級壓縮測試法一般被應用于范圍并不明確的故障問題診斷中，然后再逐級測試，縮小故障查找范圍。由于設備故障類型不同，因此分級壓縮測試法也有一定的區別，常見的有中分測阻法、中分測壓法等。這些方法都離不開靜態和動態兩種方法。靜態法用測阻法，檢查電路是否正常，最后把故障壓縮到點。動態法通過設備工作時檢測相關電路的電壓、波形是否正常來壓縮故障范圍。這兩種檢修方法都是通過采用分段壓縮方法來提高檢修速度的。在分段壓縮法的實際應用中，需要對電流值、電壓值進行測試，并對波形進行分析，進而判斷電路是否出現異常。一般的重要工作點有交流電源輸入端、整流器的輸入和輸出端、逆變器的輸入和輸出端、大功率開關器件及各印刷電路的工作電源等，其次是各控制電路中的有關電壓點、波形點。將測試情況與正常值比較，就可分析故障的范圍。

4.3 其他特殊方法

對于某些特殊故障現象或故障點，普通的方法較難排除，可利用特殊方法進行檢查壓縮。例如，冷焊、虛焊、觸電的磨損、氧化、銹蝕等引起的接觸不良，會造成UPS設備運行時好時壞。對于這種故障一般采用敲擊振動法來檢查，需要注意的是，敲擊振動不可過重，只能適度敲擊，并且不可以使用金屬物體敲擊，防止刮痕或引起短路。

溫度升高會導致UPS的運行出現故障，對此，可以停機一段時間，然后當溫度降低時重新開機，設備即可重新工作。但是，隨著溫度的升高，還會產生其他故障問題，對此，可以采用局部加熱法，對有疑問的位置加熱使其升溫，熱源可以采用熱吹風或者安全加熱體。如果在局部加熱時，設備出現故障問題，則說明故障部位在加熱區。

5 UPS電源供電系統維護要點

5.1 主機的維護及注意事項

一般UPS的主機是智能型的，要保持機房環境的溫度、濕度適中，室內衛生要保持清潔，避免灰塵預潮濕引起主機控制計算機板工作紊亂；主機中的參數在使用中不能隨意改變；更不要讓UPS電源長時間處于滿載或經常超載。

5.2 蓄電池的維護及注意事項

現在使用的大都是免維護蓄電池，但從延長其使用壽命來說，定期進行維護還是很有必要的。自放電效應是蓄電池的一個共同特點，當其處于30℃環境中，一般的蓄電池在存放8個月之后，電量會消失一半，因此，如果是新購買使用的UPS蓄電池，在初次使用時，要進行初充電，并且要持續較長時間。蓄電池的初充電電流應按0.1C（蓄電池充電電流一般以C來表示，C的實際值與蓄電池容量有關）來充電。在放電終了后可對蓄電池進行再充電，這成為正常充電。鉛酸蓄電池的放電產物是硫酸鉛，若不及時轉化掉，會使蓄電池處于充電不足狀態，從而降低蓄電池放電容量和縮短蓄電池使用壽命。因此，必須使蓄電池組處于充足電狀態，對不同情況，可分浮充充電、均衡充電和脈沖充電。要避免蓄電池大電流充放電，否則會造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質脫落，內阻增大，容量下降，壽命縮短。另外，不可接入空調、外來臨時施工設備等高耗電負載。另外，一定不能把不同容量、不同廠家、不同性能的電池串聯在一起，否則會影響整組蓄電池的性能。同時要定期做好UPS負載率和蓄電池的檢查、測量，并做好記錄，建立檔案。

6 結語

綜上所述，UPS電源供電系統應用范圍比較廣泛，但是溫度升高、元器件變形、外物因素影響等都會造成UPS電源供電系統出現故障。對于故障問題，必須進行仔細觀察，采用合適的檢測方法進行故障排查。在UPS電源供電系統的日常使用過程中，也應該加強維護和管理，這樣才能使UPS電源處于高效工作狀態。

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TN86

A

1004-7344（2016）31-0103-02

2016-9-19

彭若塵（1981-），男，助理工程師，本科，主要從事空管電力維護工作。