UPS不間斷電源

UPS不間斷電源

UPS不間斷電源(Uninterruptible Power System ),即不間斷電源,是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恆壓恆頻的不間斷電源。主要用於給單台計算機、計算機網路系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS 不間斷電源將市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一台交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷(事故停電)時,UPS 立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。UPS不間斷電源設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。

基本信息

描述

UPS不間斷電源是一種含有儲能裝置,以逆變器為主要組成部分的恆壓恆頻的不間斷電源。主要用於給單台計算機、計算機網路系統或其它電力電子設備提供不間斷的電力供應。當市電輸入正常時,UPS將市電穩壓後供應給負載使用,此時的UPS就是一台交流市電穩壓器,同時它還向機內電池充電;當市電中斷時,UPS立即將機內電池的電能,通過逆變轉換的方法向負載繼續供應220V交流電,使負載維持正常工作並保護負載軟、硬體不受損壞。UPS設備通常對電壓過大和電壓太低都提供保護。

套用

不間斷電源現已廣泛套用於:工業、通訊、國防、醫院、計算機業務終端、網路伺服器、網路設備、數據存儲設備等領域。

注意事項

1.UPS的使用環境應注意通風良好,利於散熱,並保持環境的清潔。
2.切勿帶感性負載,如點鈔機、日光燈、空調等,以免造成損壞。
3.UPS的輸出負載控制在60%左右為最佳,可靠性最高。 
4.UPS帶載過輕有可能造成電池的深度放電,會降低電池的使用壽命,應儘量避免。
5.適當的放電,有助於電池的激活,如長期不停市電,每隔三個月應人為斷掉市電用UPS帶負載放電一次,這樣可以延長電池的使用壽命。 
6.對於多數小型UPS,上班再開UPS,開機時要避免帶載啟動,下班時應關閉UPS;對於網路機房的UPS,由於多數網路是24小時工作的,所以UPS也必須全天候運行。
7.UPS放電後應及時充電,避免電池因過度自放電而損壞。

作用

有一個常見的錯誤概念,認為我們使用的市電,除了偶爾發生的斷電事故,是連續而且恆定的,其實不然.市電系統作為公共電網,上面連線了成千上萬各種各樣的負載,其中一些較大的感性、容性、開關電源等負載不僅從電網中獲得電能,還會反過來對電網本身造成影響,惡化電網或局部電網的供電品質,造成市電電壓波形畸變或頻率漂移.另外意外的自然和人為事故,如地震、雷擊、輸變電系統斷路或短路,都會危害電力的正常供應,從而影響負載的正常工作.根據電力專家的測試,電網中經常發生並且對電腦和精密儀器產生干擾或破壞的問題主要有以下幾種:

UPSUPS

1、電涌(powersurges):指輸出電壓有效值高於額定值110%,而且持續時間達一個或數個周期。電涌主要是由於在電網上連線的大型電氣設備關機時,電網因突然卸載而產生的高壓。
2、高壓尖脈衝(highvoltagespikes):指峰值達6000v,持續時間從萬分之一秒至二分之一周期(10ms)的電壓.這主要由於雷擊、電弧放電、靜態放電或大型電氣設備的開關操作而產生。
3、暫態過電壓(switchingtransients):指峰值電壓高達20000V,但持續時間界於百萬分之一秒至萬分之一秒的脈衝電壓。其主要原因及可能造成的破壞類似於高壓尖脈衝,只是在解決方法上會有區別。
4、電壓下陷(powersags):指市電電壓有效值介於額定值的80%至85%之間的低壓狀態,並且持續時間達一個到數個周期。大型設備開機,大型電動機啟動,或大型電力變壓器接入都可能造成這種問題。
5、電線噪聲(electricallinenoise):系指射頻干擾(RFI)和電磁干擾(EFI)以及其它各種高頻干擾。馬達的運行、繼電器的動作、馬達控制器的工作、廣播發射、微波輻射、以及電氣風暴等,都會引起線噪聲干擾。
6、頻率偏移(frequencyvariation):系指市電頻率的變化超過3Hz以上。這主要由應急發電機的不穩定運行,或由頻率不穩定的電源供電所致。
7、持續低電壓(brownout)指市電電壓有效值低於額定值,並且持續較長時間.其產生原因包括:大型設備啟動和套用、主電力線切換、啟動大型電動機、線路過載。
8、市電中斷(powerfai1):指市電中斷並且持續至少兩個周期到數小時的情況.其產生原因有:線路上的斷路器跳閘、市電供應中斷、電網故障。
UPS不間斷電源除了可以解決市電斷電的問題還可以解決以上提到的幾種電源品質問題。

工作原理圖

UPS不間斷電源工作原理圖UPS不間斷電源工作原理圖

分類

UPS不間斷電源主要有後備式UPS不間斷電源、線上式UPS不間斷電源。

後備式UPS不間斷電源適用於PC使用,一般功率較小,在2KVA以內居多,線上式UPS不間斷電源適用於重要設備及大功率設備、機房設備、精密設備等,目前線上式UPS不間斷電源有0.5KVA到800KVA,線上式UPS不間斷電源沒有切換時間品質較佳,但相對來說造價也較貴。一些非常重要的設備將會採用二台或以上的線上式UPS不間斷電源並聯使用。

使用與維護編輯

保持適宜的環境溫度。影響蓄電池壽命的重要因素是環境溫度,一般電池生產廠家要求的最佳環境溫度是在20-25℃之間。雖然溫度的升高對電池放電能力有所提高,但付出的代價卻是電池的壽命大大縮短。據試驗測定,環境溫度一旦超過25℃,每升高10℃,電池的壽命就要縮短一半。達不到規定的環境要求,其壽命的長短就有很大的差異。另外,環境溫度的提高,會導致電池內部化學活性增強,從而產生大量的熱能,又會反過來促使周圍環境溫度升高,這種惡性循環,會加速縮短電池的壽命。
定期充電放電。UPS電源中的浮充電壓和放電電壓,在出廠時均已調試到額定值,而放電電流的大小是隨著負載的增大而增加的,使用中應合理調節負載,比如控制微機等電子設備的使用台數。一般情況下,負載不宜超過UPS額定負載的60%。在這個範圍內,電池的放電電流就不會出現過度放電。UPS因長期與市電相連,在供電質量高、很少發生市電停電的使用環境中,蓄電池會長期處於浮充電狀態,日久就會導致電池化學能與電能相互轉化的活性降低,加速老化而縮短使用壽命。因此,一般每隔2-3個月應完全放電一次,放電時間可根據蓄電池的容量和負載大小確定。一次全負荷放電完畢後,按規定再充電8小時以上。
利用通訊功能。大多數大、中型UPS都具備與微機通訊和程式控制等可操作性能。在微機上安裝相應的軟體,通過串/並口連線UPS,運行該程式,就可以利用微機與UPS進行通訊。一般具有信息查詢、參數設定、定時設定、自動關機和報警等功能。通過信息查詢,可以獲取市電輸入電壓、UPS輸出電壓、負載利用率、電池容量利用率、機內溫度和市電頻率等信息;通過參數設定,可以設定UPS基本特性、電池可維持時間和電池用完告警等。通過這些智慧型化的操作,大大方便了UPS電源及其蓄電池的使用管理。
及時更換廢/壞電池。大中型UPS電源配備的蓄電池數量,從3隻到80隻不等,甚至更多。這些單個的電池通過電路連線構成電池組,以滿足UPS直流供電的需要。在UPS連續不斷的運行使用中,因性能和質量上的差別,個別電池性能下降、儲電容量達不到要求而損壞是難免的。當電池組中某個/些電池出現損壞時,維護人員應當對每隻電池進行檢查測試,排除損壞的電池。更換新的電池時,應該力求購買同廠家同型號的電池,禁止防酸電池和密封電池、不同規格的電池混合使用。

故障

在使用不間斷電源系統的過程中,人們往往片面地認為蓄電池是免維護的而不加重視。然而有資料顯示,因蓄電池故障而引起UPS主機故障或工作不正常的比例大約為1/3。由此可見,加強對UPS電池的正確使用與維護,對延長蓄電池的使用壽命,降低UPS系統故障率,有著越來越重要的意義。除了選配正規品牌蓄電池以外,應從以下幾個方面入手正確地使用與維護蓄電池:
(1)灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時會引起主機控制紊亂造成主機工作失常,並發生不準確告警,大量灰塵也會造成器件散熱不好。一般每季度應徹底清潔一次。其次就是在除塵時,檢查各連線件和插接件有無鬆動和接觸不牢的情況。
(2)雖說儲能電池組都採用了免維護電池,但這只是免除了以往的測比、配比、定時添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態對電池的影響並沒有改變,不正常工作狀態對電池造成的影響沒有變,這部分的維護檢修工作仍是非常重要的,UPS電源系統的大量維修檢修工作主要在電池部分。
儲能電池的工作全部是在浮充狀態,在這種情況下至少應每年進行一次放電。放電前應先對電池組進行均衡充電,以達全組電池的均衡。要清楚放電前電池組已存在的落後電池。放電過程中如有一隻達到放電終止電壓時,應停止放電,繼續放電先消除落後電池後再放。
核對性放電,不是首先追求放出容量的百分之多少,而是要關注發現和處理落後電池,經對落後電池處理後再作核對性放電實驗。這樣可防止事故,以免放電中落後電池惡化為反極電池。
平時每組電池至少應有8隻電池作標示電池,作為了解全電池組工作情況的參考,對標示電池應定期測量並做好記錄。
日常維護中需經常檢查的項目有:清潔並檢測電池兩端電壓、溫度;連線處有無鬆動,腐蝕現象、檢測連線條壓降;電池外觀是否完好,有無殼變形和滲漏;極柱、安全閥周圍是否有酸霧逸出;主機設備是否正常。
免維護電池要維護,不是什麼無稽之談,應從廣義的維護立場出發,做到運行、日常管理的周到、細緻和規範性,保證設備(包括主機設備)保持良好的運行狀況,從而延長使用年限;保證直流母線經常保持合格的電壓和電池的放電容量;保證電池運行和人員的安全可靠。這就是電池維護的目的,也是電池運行規程中包括的內容和進行規則。
(3)當UPS電池系統出現故障時,應先查明原因,分清是負載還是UPS電源系統;是主機還是電池組。雖說UPS主機有故障自檢功能,但它對面而不對點,對更換配件很方便,但要維修故障點,仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發生故障,顯示的故障內容則可能有誤。
(4)對主機出現擊穿,斷保險或燒毀器件的故障,一定要查明原因並排除故障後才能重新啟動,否則會接連發生相同的故障。
(5)當電池組中發現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時,應及時採用相應的方法恢復和修復,對不能恢復和修復的要更換,但不能把不同容量、不同性能、不同廠家的電池聯在一起,否則可能會對整組電池帶來不利影響。對壽命已過期的電池組要及時更換,以免影響到主機。

決定因素

UPS作為保護性的電源設備,它的性能參數具有重要意義,應是我們選購時的考慮重點。市電電壓輸入範圍寬,則表明對市電的利用能力強(減少電池放電)。輸出電壓、頻率範圍小,則表明對市電調整能力強,輸出穩定。波形畸變率用以衡量輸出電壓波形的穩定性,而電壓穩定度則說明當UPS突然由零負載加到滿負載時,輸出電壓的穩定性。
還有UPS效率、功率因數、轉換時間等都是表征UPS性能的重要參數,決定了對負載的保護能力和對市電的利用率。性能越好,保護能力也越強,總的來說,離線式UPS對負載的保護最差,線上互動式略優之,線上式則幾乎可以解決所有的常見電力問題。當然成本也隨著性能的增強而上升。因此用戶在選購UPS時,應根據負載對電力的要求程度及負載的重要性不同,而選取不同類型的UPS。

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