UPS不间断电源分析和维护方法探析

UPS不间断电源分析和维护方法探析

张欢

上海东方传媒技术有限公司（上海） 201900

摘要：近些年，伴随着科学技术的快速发展，社会生产生活对于电力的应用愈发深入，很多生产作业环节对于电力的应用要求也越来越高。在此背景下，UPS不间断电源已成为一项重要的用电质量保障设备，其价值与应用发展空间得到人们的广泛认可。UPS不间断电源可为指定用电设备提供不间断的电源供应保障，这也让UPS不间断电源的研究成为诸多电力企业分析与研究的重点课题。在本文中，笔者将会针对UPS不间断电源的分析与维护方法进行初步分析与探讨，希望借此可对相关从业人员起到一定借鉴价值。
关键词：UPS不间断电源，维护方法，维护策略，维护原理
引言：现如今，随着我国电力能源产业的飞速发展，产业科研人员更为关注如何保障供电过程的稳定性与可靠性，减少供电波动对各类电气设备的负面影响。在诸多生产生活领域中，很多用电设备需长时间保持在运行状态，这就要求用电设备可配备良好的持续供电体系，让用电设备可得到高效使用。例如，化工企业的很多生产设备不仅不能出现供电中断现象，也要持续保持稳定的电压与频率，从而保证生产环节不会受到电能供应波动的负面影响。来自生产生活的需求让UPS不间断电源得以广泛应用。对于生产企业而言，在UPS不间断电源使用换基恩，应对相关设备进行具体分析，针对实际应用场景的不同以及设备的管理特性，科学实施维护与保养工作。
1、UPS不间断电源的类型分析
1.1、后备式UPS不间断电源

外电正常供应情况下，UPS不间断电源需对外电进行滤波处理，借助抗浪涌无源滤波处理器，可将外电供应质量全面提高，并同步输送至用电设备。此外UPS不间断电源内置电能存储装置，一旦外电出现供应波动、供电被迫中断，后备式UPS不间断电源可借助其内部配备的电能存储装置与逆变器，将存储下来的电能进行释放，并调整其电压，保证相关用电设备的正常工作。对于后备式UPS不间断电源而言，逆变器打开以及电能释放环节需要一定的响应时间，响应时间越短，用电设备受到的影响越小，而这一时间通常取决于逆变器与继电器。后备式UPS不间断电源原理简单，结构复杂度低，成本也不高，但是，其响应时间较长，电压升压环节需要较长时间，且能源转换过程会出现较大损耗，实际应用效果并不理想，如果是一些对供电稳定性要求十分严格的电气设备，通常不会选择使用后备式UPS不间断电源。

图1 UPS系统结构
1.2、在线式UPS不间断电源

在线式UPS不间断电源又可分为两种：

（1）三端口在线式UPS不间断电源

三端口在线式UPS不间断电源内部配置铁磁谐振稳压变压器，该装置又可分为三个绕组结构，分别为：输出、外电与双向绕组。双向变压器是三端口在线式UPS不间断电源的绝对核心，双向变压器也就是整流逆变器，当外电处于正常供电情况下，整流逆变器可起到稳压滤波整流的作用，保障整个电力系统负载处于正常状态，并同步对其内部蓄电池进行充电。当外电供电出现问题，外电供应中断，在线式UPS不间断电源内部的整流逆变器会立即启动，联动蓄电池装置，将存储的直流电转变为用电设备需要的交流电压。

（2）串联型在线式UPS不间断电源

串联型在线式UPS不间断电源使用过程中，其内部配置的整流滤波装置可在外电供应正常情况下，对其进行滤波处理，避免外电系统存在的干扰因素对用电设备的影响，整流滤波优化后，逆变器与蓄电池可实现预期的充电功能。逆变器是UPS不间断电源的核心载体，当外电供应出现问题，逆变器会在最短时间内启动，将蓄电池内的直流电压转变为负载所需的交流电压，并维持供电质量。
2、UPS不间断电源的原理
2.1、后备式UPS不间断电源的运行原理

后备式UPS不间断电源内部主要由逆变器与蓄电装置组成，因其内部没有配备整流滤波装置，导致其在电能获取与利用水平方面要弱于在线式UPS不间断电源，外电故障时，只能依靠蓄电池与逆变器的联动进行供电。外电正常供电阶段，后备式UPS不间断电源的逆变器会处于关闭状态，此时电源输出电压的形态为方波。与此同时，外电供应正常，输出变压器可保证交流电压的稳定性，UPS不间断电源就会处于旁路运行状态，一旦外电出现波动，转换开关出现变化，那么UPS就会接替外电完成供电。后备式UPS不间断电源需要监控电路，一旦感应到电压异常，就要启动逆变器，并将转换开关切换至逆变器端。此时，电源内部的蓄电池会开始工作，并可为系统内负载提供电能，电源的输出电压交由逆变器进行控制，可避免供电波动现象。根据实际应用数据表明，后备式UPS不间断电源的逆变器从静止状态切换至运行状态，其过程需要5ms左右，并且继电器也要这一过程中完成转换，时间消耗较为明显。
2.2、在线式UPS不间断电源的运行原理

与后备式UPS不间断电源相比，在线式UPS结构系统更为复杂，其内部涵盖多个电器元件，如逆变器、蓄电池、整流滤波器、开关以及保护电路等等。外电供应正常情况下，外电会首先进入到整流滤波电路，完成滤波以及电压稳定调节，随后再输送至逆变器位置，此时，与逆变器配套的相关辅助设备会将SPWM波与正玄波进行转换，从而消除外电供应体系可能存在的干扰，全面改善供电质量。与此同时，UPS内的蓄电池与充电控制装置会完成电能存储环节，当外电出现中断的情况下，由蓄电池接替外电的供电身份。

3、UPS不间断电源的维护途径
以伊顿9315型为例，该型号UPS不间断电源的维护工作应将重点放在蓄电池、主机与操作系统三个层面。

3.1、系统蓄电池的维护

系统蓄电池是UPS不间断电源系统核心装置之一，蓄电池的工作性能直接决定UPS不间断电源的实际运行质量，并可对系统供电过程产生直接影响。因此，伊顿9315型UPS不间断电源的维护环节，应着重强调对系统蓄电池的有效控制，注重蓄电池实际性能的具体分析，确保蓄电池时刻处于良好的工作状态，可快速完成充放电切换，可为相关用电设备提供稳定的电源保障。维护工作应重视外界环境对蓄电池的影响，需采取可靠的保障手段，对蓄电池的运行环境进行控制，尽可能减少温度、湿度等环境因素对蓄电池运作效能的负面干扰。

其次，系统蓄电池维护工作也要注重对蓄电池内部电阻以及组端电压的有效检查，建立科学的定期维护制度，全面掌握蓄电池组的使用容量，从而对UPS不间断电源的实际保障能力进行评估。如果外电供应稳定，蓄电池长期处于只充电、不放电的状态，为避免蓄电池放电环节出现故障，运行维护人员需要定期断开系统蓄电池的充电过程，并实施人为放电，触发系统蓄电池的放电机制，从而为蓄电池的长久使用奠定良好条件

最后，维护保障工作也要对系统蓄电池的预警装置以及各类开关的状态进行分析，及时将蜂鸣开关启动，这样可有利于实施系统蓄电池使用环节针对过量放电现象的有效处理。此外，新电源系统组网阶段，工作人员也要同步实施后备蓄电池组的均衡充电操作，以此来保障后备蓄电池组可处于良好的工作状态，延长蓄电池组的整体使用寿命。
3.2、系统主机的维护

UPS不间断电源的系统主机对于运行环境要求较为苛刻，因此，保障UPS不间断电源系统主机处于良好的运行环境之下，也是运行维护工作的重点内容。实际应用经验表明，如果伊顿9315型UPS不间断电源的系统主机处于高温度、高湿度或超低温度情况下，主机运转性能将受到一定影响，UPS不间断电源的保障能力也会出现一定程度的下滑。因此，运行维护人员在对UPS不间断电源主机进行维护时，应重点强调环境要素的保障能力。

首先，环境温度控制层面，运行保障人员需确保系统主机工作环境的温度最高不能超过40℃，其最低不能低于5℃。实验分析表明，当系统主机处于这一环境温度时，其运转效率将维持在较高水准，当外电出现供应异常时，可有效完成切换与调节工作，确保用电设备不会受到电力波动的干扰。

其次，环境清洁程度也是影响系统主机运转效率的关键要点，工作人员应定期对系统主机所处环境进行清理，避免主机内部存在灰尘等杂质，尽可能减少各类不利因素对UPS不间断电源系统主机的负面干扰。

此外，系统主机环境保障工作中，维护人员应借助加热器、除湿器、空调等电器设备，科学调控系统主机的运行环境，根据当前主机状态变化，确保其始终处于最佳运行环境之下，充分发挥UPS不间断电源性能。

最后，维护工作也要关注环境变化对于系统主机浮充电压等各项参数的影响，并根据负载需求，对这些参数进行调整，从而优化UPS不间断电源对供电网络的维护能力。
3.3、系统操作的维护

伊顿9315型UPS不间断电源使用过程中，操作人员与运行维护人员应严格按照具体规范要求进行各项作业，不能出现任何违规行为，避免因操作不当而引发UPS设备出现故障与异常。如果UPS不间断电源未能在外电异常情况下及时稳定供电质量，那么维护人员需要对系统内部各类电气元件进行全面排查，根据问题表征的不同以及电气元件故障位置的不同，科学实施相应的处理对策，从而消除隐患与故障。

此外，维护人员在对电气元件进行分析与检查时，应保证所有电气元件均未能进入运转状态，只有这样方可对UPS不间断电源系统实施确定操作，这种维护作业模式可有效延长UPS不间断电源系统的工作寿命，避免因维护带来运行隐患。

同时，系统匹配环节应预留足够的负载空间，系统输出负载不能超过系统最大负载的80%。操作系统启动间隔时间也会对UPS内部电气元件造成影响，这一数值可控制60秒左右。

结束语：综上所述，近些年，UPS不间断电源的应用愈发广泛，而想要合理开展UPS不间断电源的维护与保养，工作人员应对UPS类别以及相关工作原理拥有详细且深入地了解，并对UPS蓄电池、主机以及操作系统进行有效维护，减少外界因素对UPS不间断电源的干扰，确保UPS不间断电源可时刻处于稳定可靠状态，有效提高供电质量。

参考文献

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