UPS電源在中波發射臺的運用研究

齊立志

（內蒙古自治區廣播電視局滿洲里717臺，內蒙古 呼倫貝爾 021400）

0 引 言

近年來，隨著接入設備的增加、對于在線設備的管理、維護的要求也隨之提高，當外部市電中斷后，如果沒有可靠的電源，無法保障發射臺的安全穩定播出。因此，提供質量可靠、不間斷供應的電能，成為了廣播電視發射臺站供配電系統的基本要求。為減少因外電引起的停播，內蒙古自治區廣播電視局滿洲里717臺配備了易事特UPS，為關鍵播出設備提供了穩定可靠的供電電源，為安全播出提供了良好的電源保障。下文將結合理論和內蒙古自治區廣播電視局滿洲里717臺多年使用實踐進行介紹。

1 UPS組成結構與分類

1.1 UPS的組成結構

UPS電源主要由主機與蓄電池兩大部分組成，其中主機是控制電能的核心器件，包括了電源變壓器、整流器、逆變器和靜態開關等組件。整流器件是指將市電的交流電轉化為直流電的裝置。逆變器則是能夠將直流電轉化為交流電的裝置。靜態開關是無觸點開關，有邏輯控制器控制器閉合或斷開。這些器件負責電能凈化作用。蓄電池組是儲能裝置，通常由若干電池串聯而成，其容量大小決定了其維持放電的時間。

1.2 UPS分類

1.2.1 在線式UPS

所謂在線式UPS是指UPS中的逆變器始終處于工作狀態。市電供電正常時，市電經過整流后，一方面給蓄電池充電，另一方面經由逆變電路輸出穩定的交流電供于后端負載使用。當市電中斷后，存儲在蓄電池中的電能就可以通過逆變器為負載提供能量，保障電源的連續性，維護中波發射臺站部分系統正常工作。

1.2.2 后備式UPS

后備式UPS通常只是接入線路，逆變器通常處于備用狀態，當市電中斷時為負載供電。其逆變器工作的觸發機制有兩種，一是市電中斷，二是欠壓失常狀態。市電正常供電時，市電直接通過旁路支路轉換開關濾波后供負載使用，同時將市電交流電整流成直流電給蓄電池組充電。市電中斷時，蓄電池經逆變器變成交流電，濾波后為相關的低功耗負載供電。

2 UPS在717臺的日常使用

2.1 EA903H UPS介紹

717臺配備的易事特EA903H型UPS，額定功率為3 kVA，UPS的具體參數如表1所示，輸入電壓可接入不同等級的市電，能夠保證非常高的輸出穩壓精度、頻率精度和功率因數，波形失真在非線性的負載下小于5%。UPS系統還具有較好的能源轉化效率，在線模式達到90%，EOC模式下達到94%以上，節能能力強。同時，內置的電路設計還考慮到了如輸出短路、過載、過濕度、電池低壓、過欠壓以及風扇故障保護等較多的保護功能，具備一定的應急自處理能力。

電源主機如圖1所示，表1為其參數值。圖1中可見按鍵與顯示屏，通過不同的按鍵組合，可以設定開機、關機、靜音。4個LED顯示燈分別表示市電燈、逆變燈、旁路燈、故障燈，不同的亮燈組合能夠指示不同的工作模式。圖2給出了UPS主機與電池連接方式，由6節12 V電池串聯組成。

表1 EA903H型號UPS參數

2.2 工作模式

圖3為UPS電源工作模式原理圖，共有S1～S4這4個開關，分別為主路輸入開關、旁路輸入開關、外部維修開關、輸出開關。4條供電回路分別為正常工作模式、電池工作模式、靜態旁路工作模式、直接供電模式。4種模式之間可根據電路狀態進行無縫切換。

正常工作模式即市電模式，市電電能經過K1進入整流器，將220 V的交流電轉換為72 V的直流電。直流電一方面傳輸到逆變器中，另一方面為電池組充電。經過逆變器的直流電再次轉化為交流電，此時的交流電已經濾除了市電里的尖峰脈沖或者高次諧波，經過邏輯控制開關后，為后端負載提供了高品質的交流電源。

電池工作模式，當市電停電或出現異常故障等不穩定時，系統可以自動切換到電池工作模式。蓄電池直流電經過逆變器轉化為了穩定的交流電繼續供后端設備使用，當市電恢復后再次切換到正常工作模式。

旁路工作模式：當市電模式中的逆變器出現過載或過溫等情況，系統會自動無間斷切換到靜態旁路工作方式下工作。過載等異常消失后，切換回正常工作模式。

直接供電模式：對UPS電源的主機進行維修，可閉合外部維修開關K3，由市電通過穩壓器對后端設備供電，維修好主機后在接入系統。

此外，EA903H UPS還提供了一種EOC經濟模式，當輸入市電滿足EOC的輸入范圍且啟動了EOC功能，UPS可運行于EOC模式，否則會自動切換回正常市電模式。

2.3 UPS的日常使用

日常使用中，工作人員應當熟記主機面板上信號指示燈表示的含義以及告警聲規律，及時確定有無風險，能夠通過LCD故障碼查找出對應的故障，具體注意事項總結如下。

（1）開關機時應當留意開關機的次序，避免因UPS電源電壓輸出波動過大而無法正常工作。開機時先開UPS，等待1 min后，再逐個打開負載的電源開關。關機時，按照相反順序進行操作，最后再關掉UPS。

（2）嚴禁頻繁開啟關閉UPS電源。在日常工作中，最好是讓UPS不間斷工作。用完后只需關掉計算機等負載的電源開關即可，不必關掉UPS。

（3）UPS不要超負載運用。最大負載量不要超過其標稱負載量的80%，一般以30%～60%為宜，本臺使用的UPS為3 kVA/2.4 kW，按80%負載率即1.92 kW去匹配負載。假如超載運用，在逆變狀況下，常形成逆變三極管的擊穿。此外，UPS電路中禁止接入感性負載。

（4）為了節約UPS的能源，一些外圍設備如打印機等可不經UPS而直接接入市電。可考慮UPS只供電給主機、信源及有關部分。內蒙古自治區廣播電視局滿洲里717臺設置的UPS主要用于信號源、監測、播控等主要功能。

（5）UPS要及時充電防止電池衰竭。長時間不用的UPS，在用前先充電12 h。長時間存放不用的UPS，每隔3個月定期充電。此外還要定期測量蓄電池的浮充電壓和充電電流，以檢測UPS的可靠性。

3 UPS電源的長期檢修維護

在UPS安裝完成后，對UPS電源進行檢修維護是中波發射臺一項業務性工作。為了確保安全播出工作，需確立規范化的檢修維護機制，保證及時發現潛在問題和安全隱患，保障正常運行。

UPS維護主要涉及到兩方面，一是主機的維護，二是電池的維護。維護按照時間周期來可分為月度維護、季度維護、年度維度。臺站相關部門需要建立詳細的維護標準，并規定出確定的時間節點。內蒙古自治區廣播電視局滿洲里717臺的UPS電源維護規程可總結為表2和表3。

表2 UPS電源主機維護規程

表3 UPS電源電池維護規程

在對UPS電源主機的月度維護中，要保證主機的清潔度，防止過多的灰塵沉積。同時，需要考慮主機的工作環境，例如溫濕度是否在標稱范圍內。特別是北方的氣候寒冷，在無供暖狀態下，會對UPS電源設備產生一定的影響。此外，如果主機箱的噪音較大或存在異響，需要及時查看。季度維護中，除了考慮月度維護內容，還要定時給主機的風扇除塵，把風扇運轉情況列入日常維護的必備環節，確保排空氣的過濾網沒有堵塞。年度維護時，檢查主機的各線纜連接情況、有無破損等，變壓器是否存在過熱變色、分層脫落、生銹、連接端子脫落等。

對于UPS電池的檢修維護是重點工作，月度維護中，要及時查看電池組管理的各項參數信息，有無異常告警信息；檢查電池組輸出端電壓與UPS主機側電池輸入端的壓降，如果降低超過1%，則需要檢查線路以及均充浮充設置。此外，通過電池的異常發熱可以判斷出問題，檢查電池是否過熱、端子連接是否緊固等。在年度檢修中，要進行電池容量測試，如有問題要及時更換電池組，保障電池可靠穩定。