UPS的日常维护与测试

1. 维护工作的重要性

日常维护工作,主要是从UPS各种参数的微小变化及早发现故障隐患,迅速调整和排除。用户使用质量主要由用户具体使用环境质量、供电质量及使用维护人员素质等决定。从实践经验可知,除了UPS主机维护外,免维护蓄电池是UPS供电系统中最薄弱的环节。有资料统计,40%的UPS系统故障是由于蓄电池引起的,而且有些是致命的故障,所以要加强对免维护蓄电池的科学管理。

UPS的日常维护与测试

对蓄电池管理的方法是检测和控制蓄电池运行状态,并及时处理容量不足或有问题的蓄电池,要对蓄电池进行科学的监测和管理。管理的目的是在故障(如停电)发生前确定蓄电池的状况及容量,以确保在市电停电时能发挥蓄电池后备供电的作用。

维护人员可以在UPS系统现场,从UPS仪表或本地监控设备上,掌握UPS运行的各种参数,也可通过维修服务中心的远程监控掌握UPS及蓄电池的运行情况,而远程监控更利于维修服务中心的专业人员进行准确而迅速的判断,并采取相应措施。

2. 维护工作的智能化

为了掌握UPS系统运行是否正常,需要了解UPS系统运行时的诸多参数,如输入电压、输出电压、电流、频率、功率器件温度、视在功率、有功功率、功率因数,负载率、蓄电池放电电流、蓄电池充电电流、蓄电池容量、可供电后备时间、故障记录(部位、时间)、故障波形等资料。因此,需要UPS具有丰富的监测软件和多功能接口界面,可对UPS系统进行每天及每月的监测运行报告及打印记录,方便实现本地监测及远程监测。

3. 维修服务的重要性

对于UPS供电系统,只有优质的维修服务才能保证UPS系统长期运行的可靠性。用户不仅关心UPS系统的可靠性,而且关心UPS系统的可用性,即系统出现故障后能以最快速度修复,确保UPS系统可靠。要求可用性大于等于99.99%。根据定义

例如,日本三菱UPS仅逆变器的MTBF(不含旁路开关)为45000h,三菱UPS的MT-TR为4h,则可确保此套UPS系统的可用性大于等于99.991%。

4. UPS的日常维护

UPS在正常使用情况下,主机的维护工作很少,主要是防尘和定期除尘。特别是在气候干燥的地区,空气中的灰尘较多,机内的风机会将灰尘带入机内沉积,当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱,造成主机工作失常,并发生不准确报警,大量灰尘还会造成元器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时,检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。为了使UPS能够正常工作,在使用中应注意以下问题。

①UPS在功率选配上要有适当的余量,例如,为800W的负载选配UPS,应选择功率在1000W以上的。

②UPS应避免频繁地开机和关机,最好长时间处于开机状态。

③UPS在使用后要立即进行恢复充电,即使蓄电池恢复到正常状态。充电方法是:恒定电压为2.35~2.40V,限制初始电流不得超过0.25C5A,在25℃的环境下,全放电状态的电池充足需要18~24h。

④如果UPS的蓄电池为普通蓄电池,那么还要经常检查溶液的比重及电解液量,及时补加电解液或蒸馏水。

⑤UPS在使用中,每月要检查一次浮充电压。当单个蓄电池的浮充电压低于2.20V时,则应对整组蓄电池进行均衡充电。方法是:在25±5℃的环境下,限制初始电流不得超过0.25C5A,恒定电压为2.35~2.40V,充电24~48h。

⑥如果用户自行配置长延时蓄电池,那么外配的充电器应同时具有恒压和恒流功能,不应选用只有恒压功能的充电器,以免影响蓄电池的使用寿命。

⑦要经常用软的抹布擦拭蓄电池,以保持蓄电池表面清洁。总之,UPS的问题在很大程度上是蓄电池的问题,只要正确使用蓄电池,并经常对电池进行维护,就能使其保持良好的状态。

⑧对方波输出的后备式UPS来说,供电的转换时间为4~9ms。而采用双向晶闸管作为静态开关的后备式UPS供电的转换时间很短,仅为微秒数量级。这种不能百分百地保证对负载可靠供电的情况,对这种电源来说,若偶然出现一次使计算机的工作程序中断或破坏,即计算机产生自检操作,并不意味着出故障。因此,方波输出的UPS不宜用于计算机网络的供电系统中。

5. UPS测试

测试UPS的目的是鉴定UPS的实际技术指标能否满足使用要求。UPS测试一般包括稳态测试和动态测试两类。稳态测试是在空载、50%额定负载及100%额定负载条件下,测试输入、输出端的各相电压、线电压、空载损耗、功率因数、效率、输出电压波形失真度及输出电压的频率等。动态测试一般是在负载突变(一般选择负载由0到100%和由100%到0)时,测试UPS输出电压波形的变化,以检验UPS的动态特性和能量反馈通路。

(1) 稳态测试

所谓稳态测试,是指设备进入系统正常状态时的测试,一般可测波形、频率、电压和效率。

①波形测试。一般是在空载和满载状态时,观测波形是否正常。用失真度测量仪测量输出电压波形的失真度。在正常工作条件下,接电阻负载,用失真度测量仪测量输出电压总谐波相对含量应小于5%。

②频率测试。一般可用示波器观测输出电压的频率和用电源扰动分析仪进行测量。目前,UPS的输出电压频率一般都能满足要求。但当UPS的频率电路、本机振荡器不够精确时,也有可能在市电频率不稳定时,UPS的输出电压频率也跟着变化。UPS的输出电压频率的精度一般在与市电同步时,能达到±0.2%。

③电压测试。UPS的输出电压可以通过以下方法进行测试判断。

  • 当输入电压为额定电压的90%而输出负载为100%或输入电压为额定电压的110%而输出负载为0时,其输出电压应保持在额定值的±3%的范围内。
  • 当输入电压为额定电压的90%或110%而输出电压一相为空载,另外两相为100%负载时,其输出电压应保持在额定值的±3%的范围内,其相位差应保持在4°范围内。
  • 当UPS逆变器的输入直流电压变化±15%,输出负载为0~100%变化时,其输出电压应保持在额定值的±3%的范围内。这一指标表面上与前面所述指标重复,但实际上它比前面的指标要求更高。这是因为控制系统的输入信号在大范围内变化时,表现出明显的非线性特性,要使输出电压不超出允许范围,对电路要求就更高了。

④效率测试。UPS的效率可以通过测量UPS的输出功率与输入功率求得。UPS的效率主要取决于逆变器的设计。大多数UPS只有在50%~100%负载时才有比较高的效率,当低于50%负载时其效率就急剧下降。UPS厂家提供的效率指标也多是在额定直流电压、额定负载条件下的效率。用户选型时最好选择效率与输出功率的关系曲线和直流电压变化±15%时的效率。

(2) 动态测试

①突加或突减负载测试。先用电源扰动分析仪测量空载、稳态时的相电压与频率,然后突加负载由0到100%或突减负载由100%到0,若UPS输出瞬变电压在-8%和10%之间,且在20ms内恢复到稳态,则此UPS该项指标合格;若UPS输出瞬变电压超出此范围,则会产生较大的浪涌电流,不论是对负载还是对UPS本身都是极为不利的,则该UPS就不宜选用。

②转换特性测试。此项主要测试由逆变器供电转换到市电供电或由市电供电转换到逆变器供电时的转换特性。测试时需要有存储示波器和能模拟市电变化的调压器。

(3) 其他常规测试

①过载测试。过载测试是用户极为关心、也是衡量UPS的一个重要指标。过载测试主要是检验UPS整机的过载能力,保证UPS在运行中出现过载现象时,UPS也能维持一定时间而不损坏设备。过载测试必须按设备指标测试,并且要在25℃以内的室温下进行。

②输入电压过压、欠压保护测试。这要按设备指标输入电压允许变化范围进行测试。一般UPS允许输入电压变化10%,当输入电压超过此范围时应报警,并转换到蓄电池供电,整流器自动关闭;当输入电压恢复到额定允许范围内时,设备应自动恢复运行,即蓄电池自动解除,转为由市电运行。在蓄电池自动投入和解除的过程中,UPS输出电源波形应无变化。

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