中波臺(tái)站UPS電源原理與維護(hù)保養(yǎng)方法探析

原 瑾

（山西省廣播電視局中波臺(tái)管理中心，山西 太原 030006）

1 中波臺(tái)站UPS電源分析

從本質(zhì)層面而言，UPS電源的組成結(jié)構(gòu)主要是不間斷電源（ Uninterruptible Power Supply，UPS）主機(jī)設(shè)備和蓄電池設(shè)備。其中，主機(jī)設(shè)備涉及整流器部件、逆變器部件和靜態(tài)開關(guān)部件。在UPS電源實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，可對(duì)市電交流電整流處理存儲(chǔ)在蓄電池內(nèi)，同時(shí)利用逆變器部件輸出穩(wěn)定性較高的交流電源，一旦發(fā)生市電停電的現(xiàn)象，就可以通過(guò)蓄電池的儲(chǔ)能為各類負(fù)載設(shè)備提供持續(xù)性的電源，確保設(shè)備的良好運(yùn)行。蓄電池是UPS電源電能存儲(chǔ)非常重要的部分，是很多電池串聯(lián)組合而成，容量的規(guī)格直接影響放電或是供電的維持時(shí)間。而整流器部件在應(yīng)用的過(guò)程中可以將交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟?。逆變器設(shè)備的應(yīng)用可將直流電轉(zhuǎn)變成為交流電。另外，靜態(tài)開關(guān)被稱作是靜止開關(guān)，屬于無(wú)觸點(diǎn)類型的開關(guān)，主要通過(guò)邏輯控制器進(jìn)行開關(guān)的開啟與閉合控制。

2 中波臺(tái)站UPS電源的原理

2.1 后備式電源原理

中波電站后備式UPS電源的應(yīng)用主要是在市電停電的狀態(tài)下為負(fù)載設(shè)備提供電源。市電供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象或是欠壓市場(chǎng)現(xiàn)象的情況下，欠壓數(shù)據(jù)只在170 V左右，即可開啟后備式的UPS電源，而市電供電系統(tǒng)正常運(yùn)行的情況下后備式UPS電源處于備用狀態(tài)，不進(jìn)行工作。例如，在市電供電處于正常狀態(tài)的情況下，可利用交流旁路支路的轉(zhuǎn)換開關(guān)，經(jīng)由濾波器將供電電源輸送到負(fù)載設(shè)備中，同時(shí)利用電源變壓器的設(shè)備，經(jīng)過(guò)整流處理之后將交流電轉(zhuǎn)變成為直流電。蓄電池充電的路徑主要是充電回路但是如果市電供電系統(tǒng)出現(xiàn)中斷現(xiàn)象或是其他問(wèn)題，系統(tǒng)就會(huì)通過(guò)逆變器將蓄電池內(nèi)所存儲(chǔ)的直流電轉(zhuǎn)變成為交流電，利用濾波器向負(fù)載設(shè)備持續(xù)性供電。

2.2 在線式電源原理

在線式UPS電源運(yùn)行過(guò)程中的穩(wěn)定性較高，具有一定的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，當(dāng)市電供電系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)的情況下，經(jīng)由變壓器設(shè)備和整流器設(shè)備進(jìn)行處理以后，建筑逆變器設(shè)備和濾波器設(shè)備等將一路市電輸送到負(fù)載設(shè)備。同時(shí)，利用充電回路將另外一路市電輸送給蓄電池組進(jìn)行持續(xù)性充電，一旦出現(xiàn)市電系統(tǒng)供電中斷的現(xiàn)象，蓄電池設(shè)備的電壓比預(yù)先設(shè)定的數(shù)據(jù)值低或者是逆變器發(fā)生故障問(wèn)題，就可以利用旁路支路進(jìn)行市電供電的轉(zhuǎn)換，經(jīng)由轉(zhuǎn)換開關(guān)和濾波器設(shè)備為負(fù)載設(shè)備持續(xù)性供電。

3 中波臺(tái)站UPS電源維護(hù)保養(yǎng)方法

3.1 電池的合理維護(hù)保養(yǎng)

從實(shí)際情況而言，中波臺(tái)站UPS電源中電池屬于非常重要的核心部分。為有效預(yù)防UPS電源出現(xiàn)電池故障的問(wèn)題，應(yīng)制定完善的電池維護(hù)保養(yǎng)方案，以免電池發(fā)生故障或是問(wèn)題，導(dǎo)致整體電源的可靠性和穩(wěn)定性受到不利影響。

（1）電池的清潔。電源電池維護(hù)保養(yǎng)期間應(yīng)合理進(jìn)行清潔處理，要求工作人員每天認(rèn)真進(jìn)行機(jī)房的打掃，在電池機(jī)箱區(qū)域不可堆放雜質(zhì)。同時(shí)，在清潔的過(guò)程中，不可采用噴霧或是溶液清洗電池，合理進(jìn)行除塵和除濕，以免灰塵過(guò)高或是空氣內(nèi)粉塵雜質(zhì)過(guò)多而影響電池的正常運(yùn)行，切實(shí)根據(jù)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)及要求規(guī)范等進(jìn)行電池關(guān)鍵位置的清理。

（2）電池的檢查。要求維護(hù)保養(yǎng)人員按照UPS電源的特點(diǎn)和情況合理進(jìn)行電池的檢查。首先，日常檢查過(guò)程中，按照工作要求每2～3 h執(zhí)行1次檢查工作，觀察電池組外觀有無(wú)損壞問(wèn)題、變形問(wèn)題和過(guò)熱問(wèn)題，檢查是否出現(xiàn)漏液的現(xiàn)象，明確通風(fēng)散熱系統(tǒng)有無(wú)異常問(wèn)題。其次，準(zhǔn)確檢查電池運(yùn)行環(huán)境濕度參數(shù)、溫度參數(shù)和電壓參數(shù)等，將檢查結(jié)果記錄在日志中。最后，定期開展電池的維護(hù)工作，采用每周維護(hù)、每月維護(hù)、每季度維護(hù)的方式，記錄7 d維護(hù)信息、30 d維護(hù)信息、3個(gè)月維護(hù)信息，確保電池檢查和維護(hù)的效果。

（3）備用電池的維護(hù)。對(duì)于長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有使用或者是浮充的備用電池，在維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程中，應(yīng)階段性進(jìn)行電池的充電處理和放電激活處理，放電操作期間不可深度放電，或是將電池中的電量放空，應(yīng)預(yù)留一定數(shù)量的容量以免對(duì)電池造成損壞。同時(shí)，根據(jù)UPS電源設(shè)備的廠家規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，合理設(shè)定浮充電壓與放電電壓的額定數(shù)據(jù)值，將電池充電放電的負(fù)載控制在額定負(fù)載的60%左右，并預(yù)防發(fā)生過(guò)度放電的問(wèn)題，完成放電調(diào)試工作后，按照標(biāo)準(zhǔn)要求充電，將充電時(shí)間控制為8.5 h以上。在對(duì)備用電池進(jìn)行放電調(diào)試的過(guò)程中，需要將UPS電源開關(guān)轉(zhuǎn)換成為放電模式，每間隔30 min就要檢測(cè)1次電池放電電壓數(shù)據(jù)值，讀取電源面板溫度的指標(biāo)，明確是否存在異?，F(xiàn)象。另外，應(yīng)觀察分析主機(jī)設(shè)備的運(yùn)作情況、面板顯示的內(nèi)容、指示燈的運(yùn)行狀態(tài)等，分析有無(wú)異常的現(xiàn)象。觀察電池的應(yīng)用性能、充電電壓數(shù)據(jù)值、電池電壓數(shù)據(jù)值等，分析市電和電池有無(wú)異常的問(wèn)題、電壓數(shù)據(jù)值和負(fù)載數(shù)據(jù)值的情況，準(zhǔn)確記錄各類信息。

（4）電池的更新。任何電池的應(yīng)用都具有一定的生命周期時(shí)間，UPS電源電池也不例外，如果達(dá)到使用的周期年限，或是由于設(shè)備自耗過(guò)度損壞，要及時(shí)進(jìn)行設(shè)備的更新。一般狀況下，UPS電源電池的應(yīng)用壽命為3～5年，如果運(yùn)行的環(huán)境非常惡劣，那么會(huì)導(dǎo)致電池壽命縮短。因此，應(yīng)提前更換和更新，在電池更新期間，需要安排專業(yè)技術(shù)人員操作，根據(jù)技術(shù)規(guī)范和電池安裝標(biāo)準(zhǔn)等安裝新的電池。首先，將整體電源系統(tǒng)切換成為旁路工作運(yùn)行狀態(tài)，開關(guān)調(diào)撥到維修的模式，開啟電源機(jī)箱機(jī)門的部分，切斷所有電源連接線路，拆除對(duì)電池設(shè)備進(jìn)行固定的金屬零部件，逐一完成電池設(shè)備的更換。其次，按照標(biāo)準(zhǔn)要求安裝金屬零部件、銜接電源連接的線路，不可出現(xiàn)電池正反極裝反的問(wèn)題，以免發(fā)生短路事故。最后，完成電池更新更換工作后，將拆除下來(lái)的廢舊電池統(tǒng)一處理，避免隨意丟棄對(duì)環(huán)境造成危害[1]。

3.2 完善電源維護(hù)工作機(jī)制

中波臺(tái)站UPS電源維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程中，應(yīng)制定完善的工作機(jī)制和體系，做好各項(xiàng)維護(hù)管理的工作。

（1）電源安全維護(hù)。UPS電源維護(hù)的過(guò)程中，重點(diǎn)進(jìn)行電源安全的管控。首先，階段性進(jìn)行電源接地方面的檢查分析，明確是否需要進(jìn)行保險(xiǎn)絲的更換，按照具體情況更換相同類型和規(guī)格的保險(xiǎn)絲。其次，在UPS市電供電系統(tǒng)切斷的過(guò)程中，將所有面板內(nèi)的開關(guān)斷開，工作人員在進(jìn)入機(jī)房之前，應(yīng)佩戴安全鞋和手套等，摘除金屬的飾品，采用絕緣手柄工具操作，不可在設(shè)備上放置金屬物品或是工具，以免引發(fā)電源安全事故。最后，在維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程中，全面檢查設(shè)備周圍是否存在熱源，一旦發(fā)現(xiàn)有熱源就要及時(shí)處理，避免引發(fā)電池爆炸的事故[2]。

（2）電源附屬設(shè)備維護(hù)措施。首先，UPS電源維修期間應(yīng)以促使電源安全穩(wěn)定運(yùn)行為目的，根據(jù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)每3 h左右進(jìn)行設(shè)備的巡查，檢查機(jī)房空調(diào)設(shè)備溫度和濕度情況，明確空調(diào)設(shè)備是否發(fā)生制冷故障問(wèn)題或是運(yùn)行故障問(wèn)題，了解溫度和濕度采集器面板中的數(shù)據(jù)信息，將環(huán)境溫度控制在20～25 ℃，濕度控制在40%～60%，確保空調(diào)附屬設(shè)備的良好運(yùn)行。其次，檢查分析電源輸出電壓和輸入電壓的變化情況、電流的變化情況、主機(jī)設(shè)備的溫度情況等，同時(shí)用純棉布擦拭電源灰塵，利用吸塵器清理附屬設(shè)備不容易清潔的部位，檢查電源設(shè)備風(fēng)扇濾網(wǎng)的清潔度，以免灰塵過(guò)多對(duì)濾網(wǎng)造成堵塞，導(dǎo)致散熱性能降低。最后，檢查電源內(nèi)部的電容和電感情況，明確是否出現(xiàn)線路連接位置松動(dòng)的問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行線路連接位置的緊固處理和各類老化部件的更換處理，有效避免由于附屬設(shè)備不良發(fā)生問(wèn)題。

3.3 電源運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)保養(yǎng)

UPS電源維護(hù)保養(yǎng)過(guò)程中，保證系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，技術(shù)人員在維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程中，需要做好電池運(yùn)行環(huán)境的控制工作，以免環(huán)境不良對(duì)電池的正常運(yùn)行和安全應(yīng)用造成不利影響。

（1）通常情況下，UPS電源在運(yùn)行過(guò)程中環(huán)境溫度需要控制在0～40 ℃，而從實(shí)際情況來(lái)講，電池設(shè)備生產(chǎn)廠家要求將環(huán)境溫度控制為20～25 ℃，濕度控制為40%～60%，而電池設(shè)備在20 ℃以下的環(huán)境中運(yùn)行，平均壽命大約是4年。在溫度超出25 ℃的情況下，環(huán)境溫度每升高10 ℃，電池設(shè)備的應(yīng)用壽命就會(huì)降低50%。因此，在環(huán)境維護(hù)工作中，應(yīng)將設(shè)備的運(yùn)行溫度控制為20～25 ℃，濕度控制為40%～60%，合理設(shè)置環(huán)境內(nèi)的空調(diào)制冷模式和除濕模式，保持恒溫狀態(tài)和恒濕狀態(tài)[3]。

（2）UPS電源設(shè)備和系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，技術(shù)人員采用動(dòng)態(tài)性環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)動(dòng)態(tài)化監(jiān)測(cè)環(huán)境溫度和濕度，智能化維護(hù)保養(yǎng)電源，采集電源運(yùn)行環(huán)境的樣本，實(shí)時(shí)性監(jiān)測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)煙感數(shù)據(jù)、水浸數(shù)據(jù)、溫度數(shù)據(jù)、濕度數(shù)據(jù)以及電力數(shù)據(jù)等。一旦采集數(shù)據(jù)信息存在異常，系統(tǒng)就能自動(dòng)化發(fā)出預(yù)警信息，技術(shù)工作人員注意電源環(huán)境的異常狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行處理和管理。

3.4 完善保養(yǎng)工作的模式

在對(duì)UPS電源進(jìn)行保養(yǎng)的過(guò)程中，需要制定完善的工作模式，通過(guò)科學(xué)合理的方式完成各項(xiàng)保養(yǎng)工作。首先，組建專門的UPS電源保養(yǎng)組織機(jī)構(gòu)，要求相關(guān)組織機(jī)構(gòu)的工作人員全面掌握UPS電源的運(yùn)行原理和日常保養(yǎng)專業(yè)知識(shí)技能，有效完成各項(xiàng)工作任務(wù)。其次，在電源日常保養(yǎng)的過(guò)程中，應(yīng)結(jié)合電源和各類設(shè)備的特點(diǎn)情況，階段性進(jìn)行老化部件和線路的更換，做好清潔工作和管理工作的同時(shí)對(duì)電池設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，階段性進(jìn)行電池組內(nèi)電解液的更換，以免由于電解液不符合標(biāo)準(zhǔn)而導(dǎo)致設(shè)備壽命受到不利影響。最后，在具體的保養(yǎng)工作中還需安排專業(yè)的技術(shù)人員進(jìn)行設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的分析和研究，編制完善的保養(yǎng)方案和計(jì)劃，明確具體的工作要求和措施，預(yù)防因?yàn)楸ｐB(yǎng)不到位而導(dǎo)致電源或電池出現(xiàn)問(wèn)題[4]。

3.5 設(shè)備故障的有效應(yīng)對(duì)

中波臺(tái)站UPS電源維護(hù)保養(yǎng)的過(guò)程中，除了制定完善的維護(hù)工作和保養(yǎng)工作方案以外，還需重點(diǎn)結(jié)合故障問(wèn)題的發(fā)生特點(diǎn)與規(guī)律針對(duì)性開展各項(xiàng)維修處理工作。

（1）跳閘故障的維修。設(shè)備電源開啟時(shí)出現(xiàn)主機(jī)跳閘事故很容易導(dǎo)致信號(hào)柜或是控制臺(tái)等各類設(shè)備燒損，對(duì)此應(yīng)做好應(yīng)急維修、維護(hù)工作。首先，使用直通電源為信號(hào)設(shè)備供電，繞開UPS發(fā)生故障的電源系統(tǒng)，如果設(shè)備沒(méi)有電源顯示，就要采用應(yīng)急線路進(jìn)行衛(wèi)星接收信號(hào)、設(shè)備發(fā)射機(jī)的應(yīng)急連接，將UPS電源斷開檢查是否損壞，明確有無(wú)短路的現(xiàn)象。其次，分析信號(hào)柜和控制臺(tái)的供電狀態(tài)，從電源插排到線路插頭再到設(shè)備逐步檢查，拆下音頻切換器，打開機(jī)殼檢查是否有電插座，保險(xiǎn)燒斷等問(wèn)題，如果存在此類故障，就要及時(shí)檢修，快速排除故障。

（2）UPS電源不能正常啟動(dòng)故障的維修。此類故障問(wèn)題出現(xiàn)的原因主要就是電池電壓不符合標(biāo)準(zhǔn)，或者是輸入連接線路松動(dòng)，也可能是電源內(nèi)部開機(jī)電路損壞或是電源電路故障而導(dǎo)致。因此，在發(fā)生此類故障問(wèn)題之后，全面檢查電池電壓的情況和輸入連接線的緊固情況，及時(shí)進(jìn)行處理。同時(shí)，檢查開機(jī)電路和電源電路，快速維修已經(jīng)損壞的整流器部件或是逆變器部件，使電源能夠正常啟動(dòng)。

（3）蜂鳴器長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警故障的維修。通常情況下，UPS電源在應(yīng)用的過(guò)程中如果蜂鳴器長(zhǎng)時(shí)間報(bào)警，可能是由于負(fù)載過(guò)高或者是大沖擊負(fù)載啟動(dòng)，也可能是輸出端的線路出現(xiàn)短路現(xiàn)象，逆變器回路出現(xiàn)故障問(wèn)題，對(duì)此應(yīng)做好不同部件和線路的檢查工作，按照故障發(fā)生的原因進(jìn)行針對(duì)性維修處理[5]。此外，在發(fā)生電源故障問(wèn)題的過(guò)程中還需全面檢查電池設(shè)備是否已經(jīng)老化或是受到損害，及時(shí)更換電池，檢查負(fù)載設(shè)備是否和電源輸出線路正常連接，做好相應(yīng)的處理工作和維修管理工作，使電源設(shè)備良好運(yùn)行。

4 結(jié) 論

綜上所述，中波臺(tái)站UPS電源運(yùn)行的過(guò)程中，后備類型和在線類型設(shè)備的運(yùn)行原理有所不同。但無(wú)論采用何種電源系統(tǒng)，都要科學(xué)進(jìn)行電池設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，完善日常維護(hù)工作機(jī)制，強(qiáng)化電源運(yùn)行環(huán)境的維護(hù)保養(yǎng)力度，健全日常保養(yǎng)工作的模式，按照設(shè)備故障發(fā)生的特點(diǎn)和原因等針對(duì)性進(jìn)行維修，提升電源系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。