UPS電源在中波發(fā)射臺(tái)的運(yùn)用研究

齊立志

（內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局滿洲里717臺(tái)，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021400）

0 引 言

近年來(lái)，隨著接入設(shè)備的增加、對(duì)于在線設(shè)備的管理、維護(hù)的要求也隨之提高，當(dāng)外部市電中斷后，如果沒(méi)有可靠的電源，無(wú)法保障發(fā)射臺(tái)的安全穩(wěn)定播出。因此，提供質(zhì)量可靠、不間斷供應(yīng)的電能，成為了廣播電視發(fā)射臺(tái)站供配電系統(tǒng)的基本要求。為減少因外電引起的停播，內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局滿洲里717臺(tái)配備了易事特UPS，為關(guān)鍵播出設(shè)備提供了穩(wěn)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(jié)合理論和內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局滿洲里717臺(tái)多年使用實(shí)踐進(jìn)行介紹。

1 UPS組成結(jié)構(gòu)與分類

1.1 UPS的組成結(jié)構(gòu)

UPS電源主要由主機(jī)與蓄電池兩大部分組成，其中主機(jī)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(tài)開(kāi)關(guān)等組件。整流器件是指將市電的交流電轉(zhuǎn)化為直流電的裝置。逆變器則是能夠?qū)⒅绷麟娹D(zhuǎn)化為交流電的裝置。靜態(tài)開(kāi)關(guān)是無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，有邏輯控制器控制器閉合或斷開(kāi)。這些器件負(fù)責(zé)電能凈化作用。蓄電池組是儲(chǔ)能裝置，通常由若干電池串聯(lián)而成，其容量大小決定了其維持放電的時(shí)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(tài)。市電供電正常時(shí)，市電經(jīng)過(guò)整流后，一方面給蓄電池充電，另一方面經(jīng)由逆變電路輸出穩(wěn)定的交流電供于后端負(fù)載使用。當(dāng)市電中斷后，存儲(chǔ)在蓄電池中的電能就可以通過(guò)逆變器為負(fù)載提供能量，保障電源的連續(xù)性，維護(hù)中波發(fā)射臺(tái)站部分系統(tǒng)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(tài)，當(dāng)市電中斷時(shí)為負(fù)載供電。其逆變器工作的觸發(fā)機(jī)制有兩種，一是市電中斷，二是欠壓失常狀態(tài)。市電正常供電時(shí)，市電直接通過(guò)旁路支路轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)濾波后供負(fù)載使用，同時(shí)將市電交流電整流成直流電給蓄電池組充電。市電中斷時(shí)，蓄電池經(jīng)逆變器變成交流電，濾波后為相關(guān)的低功耗負(fù)載供電。

2 UPS在717臺(tái)的日常使用

2.1 EA903H UPS介紹

717臺(tái)配備的易事特EA903H型UPS，額定功率為3 kVA，UPS的具體參數(shù)如表1所示，輸入電壓可接入不同等級(jí)的市電，能夠保證非常高的輸出穩(wěn)壓精度、頻率精度和功率因數(shù)，波形失真在非線性的負(fù)載下小于5%。UPS系統(tǒng)還具有較好的能源轉(zhuǎn)化效率，在線模式達(dá)到90%，EOC模式下達(dá)到94%以上，節(jié)能能力強(qiáng)。同時(shí)，內(nèi)置的電路設(shè)計(jì)還考慮到了如輸出短路、過(guò)載、過(guò)濕度、電池低壓、過(guò)欠壓以及風(fēng)扇故障保護(hù)等較多的保護(hù)功能，具備一定的應(yīng)急自處理能力。

電源主機(jī)如圖1所示，表1為其參數(shù)值。圖1中可見(jiàn)按鍵與顯示屏，通過(guò)不同的按鍵組合，可以設(shè)定開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、靜音。4個(gè)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(jī)與電池連接方式，由6節(jié)12 V電池串聯(lián)組成。

表1 EA903H型號(hào)UPS參數(shù)

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(gè)開(kāi)關(guān)，分別為主路輸入開(kāi)關(guān)、旁路輸入開(kāi)關(guān)、外部維修開(kāi)關(guān)、輸出開(kāi)關(guān)。4條供電回路分別為正常工作模式、電池工作模式、靜態(tài)旁路工作模式、直接供電模式。4種模式之間可根據(jù)電路狀態(tài)進(jìn)行無(wú)縫切換。

正常工作模式即市電模式，市電電能經(jīng)過(guò)K1進(jìn)入整流器，將220 V的交流電轉(zhuǎn)換為72 V的直流電。直流電一方面?zhèn)鬏數(shù)侥孀兤髦?，另一方面為電池組充電。經(jīng)過(guò)逆變器的直流電再次轉(zhuǎn)化為交流電，此時(shí)的交流電已經(jīng)濾除了市電里的尖峰脈沖或者高次諧波，經(jīng)過(guò)邏輯控制開(kāi)關(guān)后，為后端負(fù)載提供了高品質(zhì)的交流電源。

電池工作模式，當(dāng)市電停電或出現(xiàn)異常故障等不穩(wěn)定時(shí)，系統(tǒng)可以自動(dòng)切換到電池工作模式。蓄電池直流電經(jīng)過(guò)逆變器轉(zhuǎn)化為了穩(wěn)定的交流電繼續(xù)供后端設(shè)備使用，當(dāng)市電恢復(fù)后再次切換到正常工作模式。

旁路工作模式：當(dāng)市電模式中的逆變器出現(xiàn)過(guò)載或過(guò)溫等情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)無(wú)間斷切換到靜態(tài)旁路工作方式下工作。過(guò)載等異常消失后，切換回正常工作模式。

直接供電模式：對(duì)UPS電源的主機(jī)進(jìn)行維修，可閉合外部維修開(kāi)關(guān)K3，由市電通過(guò)穩(wěn)壓器對(duì)后端設(shè)備供電，維修好主機(jī)后在接入系統(tǒng)。

此外，EA903H UPS還提供了一種EOC經(jīng)濟(jì)模式，當(dāng)輸入市電滿足EOC的輸入范圍且啟動(dòng)了EOC功能，UPS可運(yùn)行于EOC模式，否則會(huì)自動(dòng)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(yīng)當(dāng)熟記主機(jī)面板上信號(hào)指示燈表示的含義以及告警聲規(guī)律，及時(shí)確定有無(wú)風(fēng)險(xiǎn)，能夠通過(guò)LCD故障碼查找出對(duì)應(yīng)的故障，具體注意事項(xiàng)總結(jié)如下。

（1）開(kāi)關(guān)機(jī)時(shí)應(yīng)當(dāng)留意開(kāi)關(guān)機(jī)的次序，避免因UPS電源電壓輸出波動(dòng)過(guò)大而無(wú)法正常工作。開(kāi)機(jī)時(shí)先開(kāi)UPS，等待1 min后，再逐個(gè)打開(kāi)負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)。關(guān)機(jī)時(shí)，按照相反順序進(jìn)行操作，最后再關(guān)掉UPS。

（2）嚴(yán)禁頻繁開(kāi)啟關(guān)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(guān)掉計(jì)算機(jī)等負(fù)載的電源開(kāi)關(guān)即可，不必關(guān)掉UPS。

（3）UPS不要超負(fù)載運(yùn)用。最大負(fù)載量不要超過(guò)其標(biāo)稱負(fù)載量的80%，一般以30%～60%為宜，本臺(tái)使用的UPS為3 kVA/2.4 kW，按80%負(fù)載率即1.92 kW去匹配負(fù)載。假如超載運(yùn)用，在逆變狀況下，常形成逆變?nèi)龢O管的擊穿。此外，UPS電路中禁止接入感性負(fù)載。

（4）為了節(jié)約UPS的能源，一些外圍設(shè)備如打印機(jī)等可不經(jīng)UPS而直接接入市電?？煽紤]UPS只供電給主機(jī)、信源及有關(guān)部分。內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局滿洲里717臺(tái)設(shè)置的UPS主要用于信號(hào)源、監(jiān)測(cè)、播控等主要功能。

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

3 UPS電源的長(zhǎng)期檢修維護(hù)

在UPS安裝完成后，對(duì)UPS電源進(jìn)行檢修維護(hù)是中波發(fā)射臺(tái)一項(xiàng)業(yè)務(wù)性工作。為了確保安全播出工作，需確立規(guī)范化的檢修維護(hù)機(jī)制，保證及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在問(wèn)題和安全隱患，保障正常運(yùn)行。

UPS維護(hù)主要涉及到兩方面，一是主機(jī)的維護(hù)，二是電池的維護(hù)。維護(hù)按照時(shí)間周期來(lái)可分為月度維護(hù)、季度維護(hù)、年度維度。臺(tái)站相關(guān)部門需要建立詳細(xì)的維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定出確定的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視局滿洲里717臺(tái)的UPS電源維護(hù)規(guī)程可總結(jié)為表2和表3。

表2 UPS電源主機(jī)維護(hù)規(guī)程

表3 UPS電源電池維護(hù)規(guī)程

在對(duì)UPS電源主機(jī)的月度維護(hù)中，要保證主機(jī)的清潔度，防止過(guò)多的灰塵沉積。同時(shí)，需要考慮主機(jī)的工作環(huán)境，例如溫濕度是否在標(biāo)稱范圍內(nèi)。特別是北方的氣候寒冷，在無(wú)供暖狀態(tài)下，會(huì)對(duì)UPS電源設(shè)備產(chǎn)生一定的影響。此外，如果主機(jī)箱的噪音較大或存在異響，需要及時(shí)查看。季度維護(hù)中，除了考慮月度維護(hù)內(nèi)容，還要定時(shí)給主機(jī)的風(fēng)扇除塵，把風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)情況列入日常維護(hù)的必備環(huán)節(jié)，確保排空氣的過(guò)濾網(wǎng)沒(méi)有堵塞。年度維護(hù)時(shí)，檢查主機(jī)的各線纜連接情況、有無(wú)破損等，變壓器是否存在過(guò)熱變色、分層脫落、生銹、連接端子脫落等。

對(duì)于UPS電池的檢修維護(hù)是重點(diǎn)工作，月度維護(hù)中，要及時(shí)查看電池組管理的各項(xiàng)參數(shù)信息，有無(wú)異常告警信息；檢查電池組輸出端電壓與UPS主機(jī)側(cè)電池輸入端的壓降，如果降低超過(guò)1%，則需要檢查線路以及均充浮充設(shè)置。此外，通過(guò)電池的異常發(fā)熱可以判斷出問(wèn)題，檢查電池是否過(guò)熱、端子連接是否緊固等。在年度檢修中，要進(jìn)行電池容量測(cè)試，如有問(wèn)題要及時(shí)更換電池組，保障電池可靠穩(wěn)定。