探討關于UPS電源系統(tǒng)的配置、安裝及維護

引言

UPS即不間斷電源，隨著各種電子設備的普及，UPS電源得到了越來越廣泛地應用。

1 UPS選型和配置

1.1 了解UPS電源的性能指標：①輸入電壓：220V或380V（三相四線制），－15%～＋10%。②輸出電流：根據(jù)這個值選擇導線截面和輸入保險。③輸出電壓：一是輸出電壓穩(wěn)定度，一般為±5%。有些為±3%左右。另一個是穩(wěn)壓精度：穩(wěn)態(tài)≤±1%、瞬態(tài)≤±5% 。④瞬態(tài)電壓恢復時間：≤±50ms。⑤輸出容量：即視在功率S， S＝UI⑥后備時間：指輸入中斷后，UPS能繼續(xù)工作的時間，是UPS的關鍵指標。⑦功率因數(shù)：0.8（滯后）⑧效率：≥90%（滿載時）⑨過載功能：10min(125%額定電流)；10S(150%額定電流)。⑩限流：100%～110%額定電流可調。

1.2 UPS選擇：

1.2.1 UPS型號 ①在線正弦波UPS電源。無論市電正常與否，它對負載供電都是由UPS電源逆變器提供的。只要機內蓄電池能向UPS電源逆變器提供能量，當市電中斷時，在線式UPS電源就能實現(xiàn)對負載的真正不間斷供電，其正弦波波形失真系數(shù)最小，對負載供電轉換時間為零，可靠性高，故障率低但價格較高。②后備式正弦波UPS電源。采用了抗干擾式分級調壓穩(wěn)壓技術。僅僅在由蓄電池供電時才有可能向負載提供高質量的正弦波，在從市電供電向逆變器供電進行轉換時，對負載而言，大約有4ms左右的中斷供電（主要來源于繼電器的轉換時間）。后備式正弦波UPS電源處于市電供電時，由于市電是直接通過抗干擾濾波器對負載供電的，因此噪音較小，但是UPS電源處于逆變器工作時，由于PWM脈寬調制頻率一般為8KHZ左右，因此噪音較大。③后備方波輸出UPS電源。向負載提供的交流電是方波而不是正弦波。此類UPS電源只能接微容性或純組性設備，負載越重，方波脈沖寬度越寬，而方波脈沖的峰值越小。此類UPS電源的轉化時間不一定。其變化范圍為4～9ms且用戶不能控制。此類UPS不能進行頻率的關閉和啟動，但造價較低。

1.2.2 負載容量、負載功率因數(shù)和UPS的波峰因數(shù) 選購UPS時，首先要知道負載的總容量，同時還要考慮負載的功率因數(shù)才能確定UPS的標準功率容量。由于負載功率因數(shù)很難計算，所以UPS技術規(guī)范中給出了波峰因數(shù)這個指標，波峰因數(shù)越高，UPS承受非線性的能力越強。一般波峰因數(shù)比應大于3：1。

1.2.3 電池后備時間 一般情況下，選擇后備時間時，通常選取滿載工作時間為10min、15min或30min即可。由于蓄電池價格較貴、長延時UPS一般僅在停電時間較長的場合選用。此時最好選擇有外接大容量的蓄電池功能的UPS，以確保市電停電后能長時間供電。

1.2.4 UPS中性線截面 由于UPS負載多為非線性負載，因而流過中線的電流不為零。即使在三相負載完全平衡時中線電流也可達三相電流的1.8倍。負載功率因數(shù)越小，倍數(shù)越大。因此在UPS電源中，其中線截面不得小于相線截面。否則易造成中線發(fā)熱，甚至燒掉電纜引起火災，造成嚴重后果。

2 蓄電池的選擇和配置

2.1 蓄電池基本技術指標：①閥控式密封鉛酸蓄電池：每臺UPS各接一組。②浮充電壓允差：1%。③浮充電壓：2.23～2.27V/單體。④均充電壓：2.3～2.4V/單體。⑤ 放電終了電壓：1.67～1.70V/單體。⑥溫度對蓄電池壽命的影響：在25℃時浮充運行情況下，理論壽命不低于10年。

2.2 UPS蓄電池容量的計算

2.2.1 蓄電池最大放電電流I

I＝S×COSφ/η×Ei

式中：S為UPS電源的標稱輸出功率；

COSφ為負載功率因數(shù)，一般取0.8；

η為逆變器的效率一般取0.8；

Ei為蓄電池放電終了電壓。

2.2.2 電池后備時間t 電池后備時間t根據(jù)用戶的需要而定，中小型UPS多采用閥控鉛蓄電池。價格較貴，一般選取滿載工作時間為10min、15min或30min。

2.2.3 蓄電池容量C 算出最大放電電流后，再根據(jù)負載性質及用戶所需UPS的后備時間，算得蓄電池標配容量：（C＝It）。

3 UPS安裝

3.1 UPS的安裝位置要求

3.1.1 為延長電池壽命，蓄電池應安裝在環(huán)境溫度為15℃～25℃范圍內，室內溫度也不能太大。

3.1.2 UPS的左右兩側要留有50mm空間，后面要留有100mm，前面留有足夠的操作空間。

3.1.3 外置電池柜應與UPS放在一起。

3.2 UPS與市電、負載的連接 UPS與市電及負載的連接都很簡單，但連接前應檢查：①UPS輸入?yún)?shù)與市電的電壓、頻率是否一致。②接入UPS的火線和零線是否與廠家規(guī)定一致。③檢查負載功率是否小于UPS輸出功率。④UPS與電池連接時一定分清正負極。

3.3 電纜截面的選擇 選擇導線截面時應考慮：

3.3.1 符合電纜使用安全標準。

3.3.2 符合電纜溫升要求。

3.3.3 滿足電壓降要求。① 交流輸入電流I相。因為P＝3×U相×I相×COSφ(單相輸出者則為：P＝UICOSφ)。所以I相=P/(3×U相×COSφ)＝S/(3×U相)。② 直流輸出電流I＝P/U(U應取最小值)。求出交流輸入I相和直流輸出電流I后，再查表確定導線截面積。

4 UPS維護

筆者根據(jù)多年來的工作經(jīng)驗，建議從以下幾個方面做好UPS電源系統(tǒng)的維護：

4.1 掌握UPS的基本知識，認真閱讀設備說明書，弄清各種警示信息，警示代碼，指示燈的含義，以及產(chǎn)生的原因和應對方法。熟悉設備上各種開關，按鈕的作用。熟悉掌握UPS的各種操作，清楚連接關系，明白代通之法。

4.2 加強日常的巡視、維護，查看設備有無告警，有無異味，有無異常響聲，檢查接頭有無松動發(fā)熱現(xiàn)象，散熱扇運轉是否正常，設備各種指示是否正常，發(fā)現(xiàn)問題及時解決。

4.3 制定定期維護計劃：每月定期測量設備輸出電壓、電流、功率以及蓄電池內阻和端電壓。每季或半年對蓄電池做一次核對性放電試驗，一般應放出額定容量的30%～40%。每年清潔一次UPS內部衛(wèi)生，檢查各接頭是否接觸良好。

4.4 蓄電池放電：在蓄電池放電操作中，如采用蓄電池脫機使用假負載放電，不僅拆卸繁瑣，且不安全，事后還需拆卸安裝再充電。為保證電池放電試驗的安全有效，既能發(fā)現(xiàn)問題（落后電池、反極電池等），又能保證供電安全可靠（不造成過放電、短路、供電中斷等）。這里推薦一種直接利用負載對電池放電的方法：即關斷UPS交流輸入開關，讓蓄電池放電。由于UPS電源多用于重要的網(wǎng)絡通信等系統(tǒng)中，負載變化幅度不大，所以用負載直接放電，其放電電流也基本不變，這樣就可根據(jù)蓄電池的電壓情況和放電情況確定放電終止電壓，算出放電時間，以后每季度的放電都與此次記錄相比較，并從中發(fā)現(xiàn)問題及時排除。