UPS故障判斷處理方法及維護(hù)保養(yǎng)

王秋彥，張亞寧

（91550部隊(duì)，遼寧 大連 116023）

0 引 言

隨著科技的迅速發(fā)展，精密儀器越來(lái)越多，對(duì)電網(wǎng)供電的質(zhì)量要求也越來(lái)越高。電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中將不可避免地出現(xiàn)眾多故障，如市電停電或市電不穩(wěn)等，會(huì)對(duì)負(fù)載設(shè)備的運(yùn)行帶來(lái)極大影響，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致設(shè)備損壞或數(shù)據(jù)丟失等。UPS系統(tǒng)不但具有持續(xù)供電的性能，而且還具備穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、濾波以及抗干擾性能，確保市電經(jīng)過(guò)UPS系統(tǒng)后供給負(fù)載的是持續(xù)、穩(wěn)定且高質(zhì)量的電力。對(duì)供電質(zhì)量要求高的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，UPS系統(tǒng)是必不可少的組成部分，其穩(wěn)定運(yùn)行決定了供電質(zhì)量的可靠性。因此，在平時(shí)要加強(qiáng)對(duì)UPS系統(tǒng)的維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)準(zhǔn)確地判斷并處理故障，以確保UPS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

1 UPS故障判斷及處理方法

UPS可持續(xù)不間斷電源系統(tǒng)需不斷監(jiān)測(cè)自身狀態(tài)及輸入市電的質(zhì)量，并根據(jù)需要在正常模式、旁路模式以及電池模式間切換。正常工作模式是整流器將市電整流后供給逆變器，由逆變器向關(guān)鍵負(fù)載供電，同時(shí)整流器提供電池的充電電流。旁路模式是關(guān)鍵負(fù)載通過(guò)一個(gè)隔離變壓器由市電直接供電。電池模式下電池提供直流電源，維持逆變器的正常工作，繼續(xù)支持關(guān)鍵負(fù)載。在日常使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，UPS的故障現(xiàn)象一部分是由UPS主機(jī)本身的故障造成的，另一部分是由蓄電池、市電電網(wǎng)、安裝環(huán)境以及操作方法等因素造成的。如果能及時(shí)找出這些因素，分析判斷出故障原因，則可以更快速地為客戶解決問(wèn)題[1-4]。UPS的故障現(xiàn)象和原因及詳細(xì)對(duì)策分析如下。

故障現(xiàn)象一是市電正常，但UPS工作在電池供電模式，蜂鳴器警告鳴叫。故障原因是連接UPS系統(tǒng)的市電電網(wǎng)線路節(jié)點(diǎn)接觸不良，接插座有松動(dòng)情況，導(dǎo)致市電交流電輸入不正常，需認(rèn)真排查饋電線路。

故障現(xiàn)象二是UPS安裝完畢后閉合開(kāi)關(guān)或電源開(kāi)關(guān)會(huì)燒斷保險(xiǎn)或跳閘。故障原因?yàn)閁PS的輸入或者輸出相序接錯(cuò)，更改相序即可。

故障現(xiàn)象三是UPS開(kāi)機(jī)后輸出端測(cè)試為220 V交流電，但UPS的工作模式為旁路供電。故障原因?yàn)閁PS所接負(fù)載功率過(guò)大，超過(guò)其額定輸出功率，對(duì)此應(yīng)關(guān)閉不緊要的負(fù)載，減少負(fù)荷水平。如果是由于負(fù)載開(kāi)機(jī)沖擊引起，則UPS將暫時(shí)切換到旁路工作模式并自動(dòng)恢復(fù)，這屬正?，F(xiàn)象。

故障現(xiàn)象四是UPS開(kāi)機(jī)后無(wú)負(fù)載情況下輸出正常，但負(fù)載一旦開(kāi)啟后UPS無(wú)輸出。故障原因及處理方法如下，一是UPS負(fù)載超出合理水平，此時(shí)應(yīng)當(dāng)減小負(fù)載。二是線路出現(xiàn)故障，如輸出回路有短路現(xiàn)象，通常是輸出轉(zhuǎn)接插座發(fā)生短路。三是沒(méi)有按照大功率設(shè)備到小功率設(shè)備的開(kāi)機(jī)順序啟動(dòng)負(fù)載，對(duì)此應(yīng)重新啟動(dòng)UPS。待UPS運(yùn)行穩(wěn)定后，按照大功率設(shè)備到小功率設(shè)備的開(kāi)機(jī)順序啟動(dòng)負(fù)載[5]。

故障現(xiàn)象五是UPS開(kāi)機(jī)后工作正常，但經(jīng)若干時(shí)間后UPS自動(dòng)關(guān)機(jī)。在電池供電狀態(tài)下，因電池放電終了而發(fā)生電池欠壓保護(hù)，系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)。此類(lèi)現(xiàn)象屬于正常現(xiàn)象，當(dāng)市電恢復(fù)時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)開(kāi)機(jī)并對(duì)電池充電。因?yàn)殡姵亻L(zhǎng)期欠壓會(huì)影響電池的使用壽命，所以在發(fā)生電池欠壓保護(hù)后，若長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)市電無(wú)法恢復(fù)正常，則應(yīng)對(duì)蓄電池充足電后重新開(kāi)機(jī)[6]。

故障現(xiàn)象六是UPS開(kāi)機(jī)后工作一段時(shí)間蜂鳴器間歇性鳴叫。故障原因是市電電網(wǎng)的電壓太低，使得UPS沒(méi)有在正常供電模式工作，UPS蓄電池處于逆變狀態(tài)，時(shí)間一長(zhǎng)導(dǎo)致電池欠壓，UPS啟動(dòng)電池欠壓保護(hù)動(dòng)作。對(duì)此應(yīng)當(dāng)檢查并調(diào)整市電電網(wǎng)電壓。

故障現(xiàn)象七是有市電時(shí)UPS輸出正常，無(wú)市電時(shí)UPS沒(méi)有輸出。故障原因有以下幾條，一是UPS系統(tǒng)電池組出現(xiàn)故障，損壞嚴(yán)重；二是充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障，導(dǎo)致無(wú)法對(duì)蓄電池充電，電池電量下降過(guò)多，無(wú)法支撐負(fù)載；三是電池組接線端子之間未接好，接觸不良；四是未閉合電池開(kāi)關(guān)；五是發(fā)生嚴(yán)重超載之后未重新啟動(dòng)UPS，造成UPS一直處于旁路輸出狀態(tài)[7]。

故障現(xiàn)象八是蜂鳴器警告長(zhǎng)鳴，面板顯示逆變器存在故障，UPS切換為旁路供電模式。故障原因?yàn)樨?fù)載出現(xiàn)問(wèn)題，如過(guò)載或短路導(dǎo)致UPS系統(tǒng)自動(dòng)關(guān)機(jī)保護(hù)；UPS內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題，如直流保險(xiǎn)絲開(kāi)路，主控版、功率管或驅(qū)動(dòng)故障。

故障現(xiàn)象九是有市電但蜂鳴器發(fā)出間歇性鳴叫，市電指示燈不亮。故障原因是市電的電壓或頻率超出UPS允許的范圍。

故障現(xiàn)象十是市電停電時(shí)UPS死機(jī)無(wú)輸出。對(duì)此需查看電池輸入開(kāi)關(guān)是否未開(kāi)啟，電池回落是否異常警告。

故障現(xiàn)象十一是在市電狀態(tài)下UPS工作正常，但市電停電后雖然UPS工作正常但負(fù)載設(shè)備無(wú)法開(kāi)機(jī)。故障原因是接地存在問(wèn)題，導(dǎo)致零線和地線之間的浮動(dòng)電壓過(guò)高。

故障現(xiàn)象十二是電池放電時(shí)電壓下跌過(guò)快且電池溫度升高。電池放電時(shí)導(dǎo)致電壓下降過(guò)快的原因包括電池太冷、電纜太小、電池定額容量太小以及單元短路等；造成電池溫度升高的原因有室溫升高、電池箱通風(fēng)差以及充放電循環(huán)等。解決辦法有增加并聯(lián)電纜、增加符合要求的并聯(lián)串列以及換掉短路故障單元等。

故障現(xiàn)象十三是UPS在運(yùn)行過(guò)程中頻繁切換到旁路供電方式。UPS由正常供電模式切換到旁路供電模式的主要原因有3種，一是UPS系統(tǒng)內(nèi)部出現(xiàn)故障；二是UPS系統(tǒng)過(guò)載；三是UPS系統(tǒng)過(guò)熱。這種情況頻繁出現(xiàn)不利于UPS的穩(wěn)定工作，因此應(yīng)及時(shí)作出相應(yīng)處理。

2 UPS維護(hù)保養(yǎng)

2.1 UPS對(duì)安裝環(huán)境的要求

目前，UPS所用的蓄電池一般都是免維護(hù)的密封鉛酸電池，UPS電源安裝環(huán)境對(duì)使用壽命及穩(wěn)定運(yùn)行有著至關(guān)重要的影響。

UPS設(shè)備應(yīng)安裝在清潔、通風(fēng)、陰涼以及干燥的地方?；覊m和潮氣會(huì)對(duì)其UPS內(nèi)部器件造成腐蝕或短路，元器件運(yùn)行不穩(wěn)定，導(dǎo)致主機(jī)工作紊亂，影響UPS的正常運(yùn)行，嚴(yán)重的可能會(huì)損壞UPS。UPS電源主機(jī)對(duì)環(huán)境的溫度要求不是很高，通常+5～40 ℃都可以正常運(yùn)行，但是蓄電池對(duì)環(huán)境溫度的要求很高，標(biāo)準(zhǔn)溫度為25 ℃，上下幅度范圍不超過(guò)5 ℃[8]。同時(shí)要避開(kāi)加熱器、陽(yáng)光或化學(xué)污染及其他輻射熱源的影響，通常還需安裝恒溫恒濕調(diào)節(jié)器或者空調(diào)設(shè)備。

2.2 保養(yǎng)方法

UPS電源的保養(yǎng)分為兩部分，一部分是UPS主機(jī)，一部分是蓄電池。

2.2.1 UPS主機(jī)的日常維護(hù)

應(yīng)經(jīng)常對(duì)UPS主機(jī)進(jìn)行衛(wèi)生清潔，防止灰塵落入主機(jī)內(nèi)部，干擾UPS元器件，導(dǎo)致主機(jī)工作不穩(wěn)定。及時(shí)發(fā)現(xiàn)UPS面板上告警指示，查看性能參數(shù)是否正常，如超出合理范圍應(yīng)及早排除故障隱患。而且需要經(jīng)常檢查UPS各項(xiàng)指標(biāo)是否正常，如輸入輸出的電壓、電流以及頻率，尤其關(guān)注負(fù)載率是否在合理范圍內(nèi)。對(duì)并機(jī)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，單機(jī)UPS負(fù)載率不得超過(guò)40%。

在UPS運(yùn)行過(guò)程中認(rèn)真查聽(tīng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)有無(wú)異響，尤其關(guān)注風(fēng)扇排風(fēng)情況，確保散熱功能正常[9]。UPS系統(tǒng)共有3種供電模式，分別為正常模式、電池模式以及旁路模式。對(duì)此每年要組織切換試驗(yàn)，檢測(cè)供電模式之間的切換是否順利有效，確保在突發(fā)情況下穩(wěn)定可靠地供電。此外，在設(shè)備供電許可條件時(shí)，每間隔3年需要在市電完全停電情況下對(duì)UPS進(jìn)行周期性保養(yǎng)維護(hù)。對(duì)于超期服役，已經(jīng)達(dá)到壽命極限的UPS主機(jī)，要及早做退役處理。

2.2.2 蓄電池保養(yǎng)

經(jīng)常檢查電池外觀，查看電池端子處是否有銹蝕和熔化的油脂，是否有過(guò)熱跡象及變形與漏液現(xiàn)象。檢查蓄電池之間的連線有無(wú)松動(dòng)，接觸是否良好，溫度是否過(guò)高。每隔半年檢測(cè)一次蓄電池的性能，如端電壓和內(nèi)阻，看蓄電池是否有老化和過(guò)期現(xiàn)象。要及時(shí)處理或者更換使用壽命已到、指標(biāo)異常以及性能不穩(wěn)定的蓄電池，確保UPS系統(tǒng)蓄電池輸出電壓正常，確保在正常供電模式切換到電池供電模式時(shí)穩(wěn)定可靠[10]。

一般情況下，每4～6個(gè)月需要將電池充放電一次，每次充電時(shí)間不得少于24 h。UPS停止使用時(shí)需斷開(kāi)電池開(kāi)關(guān)，避免造成市電停電后長(zhǎng)時(shí)間放電。此外，定期檢查排熱風(fēng)扇的工作狀態(tài)，防止雜物堵住出風(fēng)口，如有損壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行更換。

3 結(jié) 論

UPS的應(yīng)用對(duì)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展都有著至關(guān)重要的影響。對(duì)于精密儀器及機(jī)房，UPS供電是必須的配置，一旦UPS發(fā)生故障，則會(huì)對(duì)設(shè)備的運(yùn)行產(chǎn)生不可估量的影響。因此必須深入研究其故障判斷和處理方法，不斷積累經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)能夠及時(shí)準(zhǔn)確排查。同時(shí)要注重日常的維護(hù)保養(yǎng)，將故障率降到最低，確保UPS系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，從而為負(fù)載設(shè)備運(yùn)行提供安全可靠的供電保障。