UPS故障處理與運行維護措施研究

彭美玲

（寧夏建筑設計研究院有限公司，寧夏 銀川 750001）

0 引 言

不間斷電源系統（Uninterruptible Power Supply，UPS），主要由變流器、開關和儲能裝置共同組建而成，是交流輸入電源發生異常情況時，維持關鍵負載電力連續性的電源設備。現今，信息技術設備和部分不可斷電的重要負荷已被廣泛運用在各個領域，如果供電發生中斷，勢必會造成十分重大的損失。因此，可以維持供電連續性的不間斷電源系統（UPS）已成為以上設備的關鍵供電支撐設備[1]。由此可見，必須保證UPS的使用性能。

UPS依照拓撲機構主要可以分為3類，分別為雙變換在線式、單變換互動在線式與后備式。其中，雙變換在線式UPS具有輸出性能優越、電路結構健全等優勢[2]，被大范圍運用在各個領域。

1 高頻電源系統的組成及原理

1.1 交流配電單元

交流配電單元完成市電的接入和切換，給整流器提供交流電源，為監控單元提供交流電壓和電流的采樣輸出，同時兼有交流設備備用輸出與防雷功能。

1.2 整流器單元

由前級PFC（功率因數校正）和后級DC-DC功率變換器兩級電路組成高頻開關整流器。電路中利用浪涌雷電保護整流器、慢啟動、電磁干擾和限制電路，使高頻開關整流器具有相對較小的啟動浪涌電流和更好的電磁兼容性，其整個UPS電路結構如圖1所示。整流后，直接進入PFC電路，其主電路是升壓電路，利用平均電流控制將輸入端的cosφ趨于1，諧波電壓在10 kV內，符合國際標準。

1.3 直流配電單元

高頻開關整流器采用并聯方式，經匯流銅排進入直流配電單元。直流分配單元提供單向或雙向電池訪問（或擴展到三向電池）與多通道直流負載輸出。

1.4 監控單元

監控單元對交流配電、直流配電、整流器組及蓄電池組實施綜合化管理。實時監測UPS系統工作狀態，采集運行數據，力求在出現故障時第一時間通過聲、光等方式報警，提供對應的解決措施，達到延長系統使用壽命的目的。

2 UPS故障分析

2.1 無法正常充電

該類故障屬于隱性故障，一般不易發現，尤其是在發生斷電情況不頻繁的供電環境中。UPS無法正常充電時，初期不會出現過大的影響，但時間過長會嚴重損害蓄電池的使用壽命，最終使得蓄電池內部結構受損，提前退役。

圖1 UPS電路結構示意圖

2.2 風扇不轉

功率相對較大的UPS主機工作時會產生一定的熱量，這些熱量借助風扇散熱。UPS內的風扇長時間處于高速運轉狀態，因此易發生故障，如果風扇出現停止轉動的情況，UPS內部的熱量將難以散發，從而引發其他故障。

3 UPS故障診斷及處理步驟

3.1 做好狀態記錄工作

UPS主機正常工作方式如圖2所示，做好狀態記錄，實則為記錄液晶顯示屏上的信息狀態，為后續的故障診斷與維修工作打下堅實的基礎。另外，需要實時記錄蜂鳴器的鳴叫聲音，從而可以針對各類開關實施操作，進而判斷并處理故障。

圖2 UPS正常工作方式

3.2 做好故障識別工作

記錄好狀態后，工作人員要判斷故障類型。工作人員通過對比分析故障信息說明表，找出不正常的指示燈，以此判斷故障類型。如果無法判斷故障，要及時與專業人員聯系。

3.3 做好故障記錄工作

故障類型確定后，工作人員要盡早反饋給工程師等有關人員，全方位了解UPS系統的故障，為了解用戶需求和系統功能改善打下堅實的基礎。

3.4 下載UPS歷史記錄

一般行業內采用UCOM軟件下載UPS歷史記錄。打開UCOM軟件后，工作人員將數據線和電腦銜接在一起，點擊“Receiving→History from UPS”命令，下載UPS歷史記錄，相應的系統故障才可以得到有效的診斷與處理。

4 UPS運行維護措施

4.1 UPS主機運維措施

一般UPS設置在機房內，機房環境會影響其運行。空氣中灰塵較多，塵土會被機體內風扇帶入機體內部沉積，會導致系統內部發生故障，由此使得UPS系統不能穩定運行。因此，在日常維護的工作中，應對機房環境實施定期清潔，消除灰塵。

4.2 蓄電池運維措施

UPS的關鍵部件為蓄電池，所以工作人員針對蓄電池的運行維護十分關鍵。實施運維工作之前，要科學、合理地編制維護方案。具體而言，要定期針對蓄電池的端電壓與內阻值實施全面檢查，一旦發現異常，要及時實施處理或者更換；蓄電池整組和每只相互之間銜接的極性務必要正確，正負端的引出線要用不同的顏色標注，正極褐色，負極藍色；導電部分銜接要牢固，保證接觸性良好；連接之前對蓄電池進行全范圍清潔，連接完成后測量電池對地絕緣，測量500 V搖表時要大于1 MΩ；調試蓄電池充電盤，確保穩壓、穩流與均衡充電運行。

4.3 預防性維護

機體內部沉積的灰塵量在很大程度上導致系統元器件散熱性不佳，從而引發諸多故障。因此，需對UPS系統內部器件實施周期性檢查，包括易損器件（風扇、防雷器），定期檢查防雷器的指示狀態，是否處于失效狀態，接觸狀態是否良好。

4.4 定期檢查

4.4.1 周 檢

USP主機控制面板檢查：依據控制面板展現的參數與歷史記錄，判斷指示燈是否正常顯示；檢查放置環境與機體內部是否有異味或噪音。

4.4.2 季 檢

周檢后，實時記錄蓄電池組浮充電壓和電流參數，并與歷史值進行對比分析，以此檢查蓄電池放電時是否會發生異常。

4.4.3 年 檢

每周、季度檢測結束后，將UPS電源完全停機后轉移到維修旁路進行供電，并且確認USP主機所有的輸入輸出連接段均無電壓產生，以便實時觀察UPS主機內部的元件。值得注意的是，建議使用專用工具吸除表面塵土雜質和外部碎屑。

5 結 論

目前，UPS電源是一類電氣設備動力后備保障設備，具有使用維護便利、實用性強、安全可靠等應用優勢。加大UPS電源的日常維修維護范圍與力度，提升企業對UPS電源設備維護的力度，以凸顯UPS電源各項功能優勢。