UPS电源在DF100A型大功率发射机房中的应用维护

UPS是一种含有储能装置，以逆变器为主要组成部分的恒压、恒频的不间断电源，其主要作用是通过UPS系统对电子设备可靠而不间断地进行供电。

UPS在节目传输系统中的应用较早，为节目的安全可靠传输工作立下了汗马功劳。随着DF100A型大功率短波发射机房设备自动化、网络化程度的不断提高，大功率发射机房的大量自动化工控机、服务器、监控设备，数字音频处理器等也配备有相应UPS电源，其使用日益广泛。为了确保设备的稳定可靠运行，如何正确使用和全面维护好UPS电源变得尤为重要。

1 UPS电源的分类和工作原理

UPS电源按工作结构分后备式、在线式、纯在线式;按原理分为高频式、工频式;按输入和输出分为单进单出、三进单出、三进三出;按输入和输出电压分115VAC/60Hz、120VAC/60Hz、125VAC/60Hz、220VAC/50Hz、230VAC/50Hz、240VAC/50Hz。

(1)后备式、在线式和纯在线式UPS电源

后备式UPS工作原理：在市电供电时由旁路开关直接输出，在使用时，主要处于稳压工作状态。一旦电力中断，则在极短时间内(通常为10ms以内)开启逆变器，将自身的储备电源转为220Vac、50Hz交流电输出，供设备使用，此类型UPS所具备的功能较少，售价低，普遍用于个人电脑与其周边设备。

在线式UPS电源工作原理是输入的市电经整流滤波后,一方面经逆变后变成220V、50Hz交流电压输出，另一方面经充电器输出直流电给电池组充电，在市电断中断时，由电池组经逆变电路逆变成220V、50Hz的交流电输出，零时间却换，有效的保证输出不间断电源，全面解决市电中存在的电源故障，提供高层次的电源保护。该在线式UPS适用于保护关键系统、重要数据。

纯在线UPS电源，该类UPS在工作时，不论市电正常与否，都是通过逆变器向负载提供纯净、稳定的正弦波电源。一旦市电中断，UPS将在零转换时间的情况下工作于电池后备状态。纯在线式UPS的功能较为完善，成本及售值亦较高。在电力供应极不稳定地区，纯在线式UPS更是必备的电力守护神。由此可见：对纯在线式而言，在正常情况下UPS总是由逆变器供电，这样避免了市电带来的任何电压波动及*对负载的影响。

(2)高频式、工频式UPS电源

利用高频开关技术，以高频开关元件替代整流器和逆变器中的工频变压器的UPS，俗称高频机，高频机体积小、效率高。

采用工频变压器作为整流器与逆变器部件的UPS俗称工频机，主要特点是主功率部件稳定可靠、过负荷能力和抗冲击能力强。

2 UPS电源的工作方式

(1)正常运行方式

不断电系统的供电原理是当市电正常时，机器会将市电的交流电转换为直流电，而后对电池充电，以备电力中断时使用;这里跟各位强调的是不断电系统并不是停电时才会动作，像是遇到电压过低或过高、瞬间突波等，足以影响设备正常运转的电力品质时，不断电系统均会动作，提供设备稳定且干净的电力。

当市电正常供电时，市电经滤波回路后，分为两个回路同时动作，其一是经由充电回路对电池组充电，另一个则是经整流回路，作为逆变器的输入，再经过逆变器的转换提供电力给负载使用;由此可知，在线式不断电系统的输出完全由逆变器来供应，因此不论市电电力品质如何，其输出均是稳定而不受任何影响。

(2)电池工作方式

一旦市电发生异常时，将储存于电池中的直流电转换为交流电，此时逆变器的输入改由电池组来供应，逆变器持续提供电力，供给负载继续使用，达到不断电的功能。不断电系统的电力来源是电池，而电池的容量是有限的，因此不断电系统不会像市电一般无限制的供应，所以不论多大容量的不断电系统，在其满载的的状态下，其所供电的时间必定有限，若要延长放电时间，须购买长时间型不断电系统。

(3)旁路运行方式

当在线式UPS超载、旁路命令(手动或自动)、逆变器过热或机器故障，UPS一般将逆变输出转为旁路输出，即由市电直接供电。由于旁路时，UPS输出频率相位需与市电频率相位相同，因而采用锁相同步技术确保UPS输出与市电同步。旁路开关双向可控硅并联工作方式，解决了旁路切换时间问题，真正做到了不间断切换，控制电路复杂，一般应用在中大功率UPS上。如果在过载时，必须人为减少负载，否则旁路短路器会自动切断输出。

(4)旁路维护方式

当UPS进行检修时，通过手动旁路保证负载设备的正常供电，当维修操作完成后，重新启动UPS，UPS转为正常运行。极低的维护率，MTTR为15万小时，极大地提高UPS可用性。

3 UPS电源的应用及其维护

目前，我机房大量使用APC在线式UPS电源，该电源专门用来防止计算机和其它重要电子设备遭受断电、电压变低、突降和电涌的影响。此UPS能过滤掉电路上小的电压脉动，并且在发生大的电压*时，通过从内部将市电断开来避免影响你的设备，UPS用其内部的电池提供不间断电源，直到市电恢复正常为止。根据发射机房多年来的使用，机房不断总结摸索出一套APC在线式UPS电源的维护方法，保证了APC在线式UPS在实际工作中更好的发挥作用。

3.1 UPS电源的使用注意事项

(1)开关机时注意

开机时由于一般负载在启动瞬间存在冲击电流,而UPS电源内部功率元件都有一定的安全工作区范围,尽管我们在选用器件时都留有一定的余量,但是过大的冲击电流还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件损坏。因此,在使用时应尽量减小冲击电流带来的损害。

关机时先逐个关闭负载，再将UPS电源面板关机,使UPS电源处于旁路工作而充电器继续对电池组充电。如果需要UPS电源无输出，将UPS电源完全关闭,则再将输入市电断开即可。

(2)输出负载连接应注意

因为UPS系统按使用要求功率余量不大，所以一定不要按照UPS的额定功率去使用，不要认为空着的接口不应该闲着而连接其他电器，长期满载状态将直接影响UPS寿命。

将设备连接到UPS时，请勿将激光打印机与UPS连接，相比其它类型的设备，激光打印机耗电多出很多，因此可能会导致UPS过载。

(3)UPS自检功能

UPS上电时，执行自动自检，在默认情况下，每两周自检一次，在自检期间，UPS短暂地使用电池来操作连接设备。如果自检失败，UPS的更换电池LED发亮，并立即返回在线运行。检测失败对连接的设备并无影响。对电池进行24小时充电在进行自检。如果仍然失败，则必须更换电池。人工自检时，按住test按钮并保持几秒钟以启动自检。

虽然UPS主机有故障自检功能，但它对面而不对点，出现故障仍需做一定的分析、检测工作。电池出现故障时，应先查明原因，分清故障出处是负载还是UPS供电系统，是主机还是电池组，不要盲目更换电池组，防止故障扩大化。

(4)APC在线式UPS电源其它注意事项

UPS电源主机日常维护工作主要是防尘和定期除尘，UPS使用环境的其次是在除尘时,检查各连接件和插件有无松动和接触不牢。

对于长期闲置不用的UPS,再重新投入使用之前,最好让UPS利用机内的充电回路对蓄电池浮充10～12h以后再用。对主机出现击穿、保险烧断或烧毁器件的故障，一定要查明原因并排除故障后才能重新启动，否则会接续发生相同的故障。对于后备式UPS的用户来说，若UPS长期工作在后备式工作状态时，建议每隔一个月，让UPS处于逆变器工作状态至少2～3min，以便激活电池。

UPS所带电池组分内置和外置两种，内置电池,UPS使用起来相对比较方便，不存在UPS主机和电池组连接的问题。而外置电池，UPS必须注意主机和电池组连接的问题。首先必须把电池组按正负极性连好，并检查好电池组的电压，电压大小和UPS主机要求符合，才算连接正确。

3.2 UPS电源的维护

APC在线式UPS电源根据发射机房所处的工作环境和设备日常使用情况，我们制定了日常巡查项目和双月和年检检修计划，确定详细的检修维护内容，确保UPS电源的稳定可靠运行。

(1)检修维护前的注意事项

我们将UPS电源置于完全停机状态，将UPS的外接市电电源的输入开关切断(配有旁路稳压装置的系统，还要切断交流旁路的输入电源)和切断蓄电池组的输入开关。

采用检查在市电输入接线端，电池组输入接线端和UPS输入接线端是否有电压的办法来确认UPS已被置于完全的断电状态(配有旁路稳压装置的系统，还应检查交流旁路电源的输入接线端)。

由于UPS三相主输入端有滤波电容，断电后端子间有可致命的高压存在，应逐相对地放电，检查确认无电后，再对其进行操作。

用户在对UPS内部执行任何检修操作前，请务必仔细阅读你所选购的用户手册中所描述的各项安全操作事项。

(2)UPS电源日常巡查

机房安排操作人员每日例行巡检UPS电源，通过实践证明，日常巡查是及早发现可能导致严重事故隐患或苗头的最佳途径。

日常巡查内容如下：观察UPS显示控制操作面板，确认液晶显示面板上的各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内，在显示的记录内没有出现任何故障和报警信息;检查是否有明显的过热痕迹;观察UPS所带负载量，和电池后备时间是否有变化，如有变化检查有无增加负载、负载现在的运行情况和负载是否有不明故障;确保位于机柜上的风扇的排空气的过滤网没有任何堵塞物;听听音响噪音是否有可疑的变化，特别注意听UPS的输入、输出隔离变压器的响声，当出现异常的“吱吱声”时，则可能存在接触不良或匝间绕组绝缘不良。当出现有低频的“钹钹声”可能变压器有偏磁现象;发现UPS的输出电压异常升高时，应检查UPS的滤波电容是否完好。

(3)UPS电源季度检修维护

季度检修维护内容除包括日常检查内容外，还包括以下除尘和测试工作。

用真空吸尘器清扫UPS机内的各部件或用提供低压空气流的吹风机来清除任何外来的残渣和灰尘。

测量和记录：蓄电池组的浮充电压值，如果是电厂用户接220V直流系统，可检测逆止二极管性能是否完好。

测量和记录：蓄电池的充电电流。

测量和记录：UPS的输入、输出电压。

测量和记录：UPS的输入、输出线电流。

测量结果，要与面板上的参数进行比较。如果发现在此次测量中所测量的数值与前次所记录的值存在有明显的差别时，应设法查明和记录究竟有什么样的新增负载(负载的大小、类型及安装地点)被连接到UPS的输出端或从用户的负载总线上被撤掉。这些记录是维护人员最宝贵的资料。

(4)UPS电源年度检修维护

机房每年除对UPS进行一次彻底的清扫去垢之外，还执行下述的维护检修，对发现和处理UPS故障隐患起到很好的作用。

由于年度维护检修操作可能会涉及到UPS机内的高压部件，检修前应由充分理解高压部件工作原理的、经过培训的技术人员来执行将负载从UPS逆变器供电通道上切换到维修旁路供电通道上的重要操作。

1)按“日检”操作方法对UPS进行检查。

2)打开UPS机柜上的安全门，检查UPS内部部件是否完好。

3)仔细检查UPS中各功率驱动元件和印刷电路插件板，应特别注意观察以下部件：

A、电解电容器：检查是否有漏液，“冒顶”和膨胀等现象。

B、变压器线圈及连接部件和扼流圈：检查是否有过热色变和分层脱落等现象，并确定所有电力电缆紧固连接端都被牢固的连接。

C、电缆和接线端子：检查电缆的外皮是否有龟裂、掉渣、擦伤和破损。检查所有位于印刷板电路上的插件是否接触牢固可靠，板间的排线连接有无异常。

D、检查所有的电源保险丝的完好程度及是否安装牢固。

E、印刷板电路：检查所以电路板的洁净度及电路的完整性，检查旁路、整流和逆变的控制电源供应板原器件的有无异常现象。如果发现有任何的变质或性能恶化的迹象，就应更换该电路板或做必要的维修。

F、重新接通电源，按正常的操作步骤，把UPS切换到逆变器供电通道上。

如果可能把位于UPS输入配电柜中的市电输入开关断开，将UPS置于带载运行状态下来检查电池组的后备时间是否在规定范围之内。当电池组的端电压下降到比电池组的临界关机电压高40--50V时,立刻关闭市电输入开关(当电池组的端电压下降到它所预置的电池低电压过低自动关机电压值时,UPS的逆变器将停止供电的同时,自动的将负载切换到交流旁路电源供电通道上.这种实验用来检测电池组的实际后备供电时间。

总之在大功率短波发射机中,随着网络化、智能化、数字化的发展，随着发射机房“有人留守，无人值班”运行模式的推广，UPS电源对设备的稳定运行起着至关重要的作用，只有我们对UPS电源的分类及工作方式有了全面的了解，在日常维护工作中才能得心应手，确保设备稳定高效运行。