1、不 间 断电 源 （UPS ）的 使 用与维 护 一 、交 流不间 断电 源（UPS ）常用 技术 参数 1、设备运行条件 环境温度：040。 相对湿度：95(25，无凝露)。 2、输入指标 额定电压 ：220 380VAC( 主 输入电源 为三相 三线，旁路 输入电 源为 三相四线)。 额定频率：50Hz。 输入电压允许变动范围：-15+10。 输入频率允许变动范围：5。 功率因数：0.8( 满负荷)。 电压谐波失真度：5。 功率软启动：1015s 内爬升到额定功率。 3、整流器输出指标 额定电压：按产品技术条件。 稳压精度：土1。 电压可调范围：(2.00 n2.40n)Vdc n 一单体
2、电池只数。 4、逆变器输入指标 电压范围：(1170n2.40n)Vdc。 n 一单体电池只数。 5、逆变器输出指标 （1）额定电压：220 380V(三相四线)。 （2）输出电压可调范围：5。 （3）额定频率：50Hz 。 （4）稳压精度：稳态：1。 瞬态：5。 （5）瞬态电压恢复时间：50ms。 （6）频率精度：土 0.1(内同步)。 （7）频率同步范围：0.5，1，1.5，2Hz(可调)。 （8）频率调节速率：0.1l1Hzs。 （9）电压波形失真度：单谐波：3； 总谐波：5。 （10）三相输出电压不平衡度：1(平衡负载)； 3(50 不平衡负载)； 5(100不平衡负载) （11）三相
3、输出电压相位偏移：1(平衡负载)； 3( 不平衡负载)。 （12）过载能力：10min(125 额定电流)； 10s(150 额定电流)。 （13）限流：100110额定电流可调。 （14）负载功率因数：0.8(滞后)。 6、噪声：6070dB(A)( 距离设备lm 处) 7、效率：90(满载时) 8、静态开关指标 过载能力：l00ms(10 倍额定电流)； 转换时间：lms 。 9、蓄电池 阀控式密封铅酸蓄电池：每台 UPS 各接一组； 浮充电压允差：1 ； 浮充电压：2.232.27V 单体； 均充电压：2324V单体； 放电终止电压：1.67 1.7V 单体； 寿命：浮充运行情况下不低于
4、 10 年(25)。 10 、电磁干扰：符合 GB9254 或 CISPR22 标准要求 11 、防雷要求 UPS 输入端应提供可靠的雷击浪涌保护装置，在下列模拟雷电波发生时，保护 装置应起保护作用，使得设备不被损坏：电压脉冲 10700 s，5kV ；电流脉 冲820 s，20kA 。 12 、UPS 应具有遥控、遥信、遥测功能，具有电池监测及保护系统 通信内容包括：输入电源故障、整流器故障、逆变器故障、工作方式(整流器、 逆变器、旁路)、同步方式(内同步、外同步)、直流电压低、直流电压高。 UPS 的所有告警信号应通过继电器干节点引至 UPS 的端子板上。 二、UPS 的 日常 维护及方
5、法 周期 交换局及其他局（站） 基站及光缆无人站 月 清洁设备、现场检查。 1检查告警指示、显示功能。 2. 检 查 继 电 器 、 断 路 器 、 风 扇 是 否 正常。 3电压电流显示 4. 负载均分性能。 5. 测量直流熔断器压降或温升。 季 6整流器直流母线交流纹波电压。 7测试中性线电流 8. 检查防雷保护。 9检查接线端子的接触是否良好 10 检 查 开 关 、 接 触 器 件 接 触 是 否 良 好。 1.检查告警指示、显示功能。 2. 检查继电器、断路器、风扇是 否正常。 3.电压电流显示 4负载均分性能。 5.检查自动功能和三遥功能。 6测试中性电流 7检查防雷保护。 8.测
6、量直流熔断器压降或温升。 9.清洁设备、现场检查。 年 11. 核对性放电试验。 10.核对性放电试验。 维护方法： 项目1： 告警指示、显示功能； 检 测 标 准 ： 发 生 故 障 必 须 告 警 ， 且 在 相 应 的 设 备 和 监 控 单 元 均 应 有 声 、 光 告 警 。 运行设备应无声、光告警现象，设备表面的各种指示灯点亮应正常，如有告警 及时排除； 检测方法：对现场可试验项抽样检查，可模拟试验项目包括： 1. 交流停电； 2. 交流输出空开跳闸； 3. 防雷器损坏或防雷空开跳闸； 项目2: 检查继电器、断路器、风扇是否正常： 检 测 标 准 ： 应 符 合 各 设 备 的
7、机 械 性 能 和 电 气 性 能 的 要 求 ， 风 扇 转 动 无 异 常 响 声 。 处理方法：当风扇出现异常响声，进行灰尘清理，严重时更换风扇。清洁、更 换风扇时 必须 关闭 UPS ，在 UPS 停 机状 态下 进行清洁 更换 工作。 （ 风扇预期工 作时间一般2 万-4 万小时） 项目3: 电压电流显示 检测标准：输出电压、输出电流、显示屏显示各相输出电压，三相电压不平值2-3V 最大不超过 5V ，并机电压平衡度为0.1-0.5V； 检测方法：显示单元、读取各相电压、电流值进行判断。 项目4: 负荷均分性能 检测标准：1+1 UPS 设备之间的输出电流不平衡度低于5% 检测方法
8、：通过 观察 各 UPS 设备 上的输 出 电流显示 值，计 算不平 衡度，经 验计 算方法为： （最大电流最小电流）/额定电流100% 5% 处理方法：当出现 UPS 设之间输出电流分配不均衡时，及时与 UPS 厂商联系， 调查历史记录。 项目5: 测量直流熔断器压降或温升 检测标准：温升小于 80；压降：1000A 以下，每百安培小于等于 5mV，1000A 以上，每百安培小于等于 3mV 检测方法：通过红外点温仪测量熔断器温升；数字万用表的直流毫伏档进 行测量 处理方法：当出现不正常是应使用直流钳形表测量负载实际的电流值，检查熔 断器配置是否符合规程的要求，熔断器接头松动等。 项目6:
9、整流器直流母线交流纹波电压指标 检测标准：纹波电压不大于 3V（六脉冲） 检测方法 ：使用 数字万 用表交流 20V 档， 接 在蓄电池 组输出 保护空 气开关正负 极两端测量，（检查整流器整流纹波）或通过红外点温仪测量滤波电容的外壳 温升，检测电池组的浮充电流是否有异常变化。 处理方法 ：当 UPS 并 机系统出 现偶 发性的 “ 逆变器输 出限 流”报 警/IT 设备输 入开关出现偶发性的“误操作”时应急时地同 UPS 厂商联系，调查历史记录。 项目7: 测试中心线电流、零地电压。 检测标准 ：检测 三相输 出平衡度 ，中心 线电流 是相电流 的 1/2 ， 负 载越小电流 比值越小。 测
10、试方法：使用三相电力质量分析仪进行测试。 零地/电压测试：使用数字万用表交流 20V 档，表笔接交流 地和保护地，测量两地之间环流电压，该电压小于 1V。 零对地电位升高易发生 IT 设备 CPU 损坏，IT 设备死机， 主要原因电流谐波分量曾大干扰影响 处理方法：检查测试联合接地系统接地电阻，接地电阻小于 1 。 电流谐波不仅是电源系统产生的干扰，IT 设备也是产生 谐波的来源之一，因它产生的谐波与电源设备谐波相同，产生共摸谐波，为此 IT 设备与供电设备的距离越短越好，必要时增加电力电缆的截面积，IT 设备增 配PPC 净化接地系统。 项目8: 检查防雷保护。 检测标准：C 级 防 雷 器
11、 正 常 （ 正 常 时 监 视 窗 口 为 绿 色 ， 损 坏 时 变 为 红 色 ） 、 防 雷空开在“合”位置；D 级防雷器绿色指示灯亮； 处理方法：检查防雷器 SPD 系统（包括 SPD 阀片、空气开关及相关连接线、接 地线等） 进行全 面检查 ，发 现异 常及时 进行修 复、处理 。当发 现 SPD 的状态显 示窗口已显示失效时，应及时更换。 项目10 ：检查开关、接触器件接触是否良好。 检测标准：通过查看节点是否明亮有无松动的情况，检查开关、接触器件接触是否良好 处理方法：进行紧固、处理。 项目11 ：核对性放电试验。 检测标准 ：利 用在线 容 量测试仪 或用 假负载 放 电，放
12、出 标称容 量的 30-40%，容 量存量80%以上，视为合格电池。 处理方法：对放电试验过程中的各项参数进行记录储存，发现落后蓄电池进行 相应处理 三、 一 般故 障处理 流程 ： a) 消音； b) 观 察 配 电 单 元 的 故 障 指 示 灯 ， 根 据 模 块 的 故 障 指 示 灯 进 行 故 障 的 初步定位； c) 进入显示屏进行故障信息查询； d) 记 录 配 电 单 元 面 板 故 障 指 示 灯 的 状 态 ， 监 控 模 块 所 有 故 障 信 息 及 模块面板故障、保护指示灯状态； e) 故障分类。（直流、交流、逆变器、电池、监控）； f) 根 据 故 障 类 型 分
13、 析 故 障 的 原 因 （ 依 次 考 虑 ： 参 数 设 置 错 误 地址 错误 通 信 线 连 接 是 否 正 常 信 号 采 集 线 连 接 是 否 正 常 模块故 障板件、器件故障）； g) 进行相应的故障处理； h) 记录下处理的步骤及处理过程中实测的相关数据； i) 再进行一次信息查询，确认所有故障已排除； 四、UPS 的 开机 与关机步 骤： （一）开机 （1）检查交流输入的零火线、外接电池的电压大小、方向是否正确； （2）先合电池输入开关，再合市电输入开关，使 UPS 工作于旁路供电状态； （3）在旁路供电情况下逐步切入负载； （3）按开机键启动逆变器，UPS 处于逆变供电状
14、态。 UPS 安装完毕后，向负载供电时，一定要按开机键使 UPS 处于逆变工作状态向 负载供电，否则UPS 旁路工作在市电掉电后无法切换到电池逆变供电，从而造 成负载供电中断。 （二）关机 （1）断开负载，按关机键使 UPS 处于旁路工作模式； （2）在旁路工作情况下，切断输入市电关机； （3）断开外接电池箱输 入开关。 五 、其 他相关 内容 UPS 配置与计算 （ 一）UPS 蓄 电 池容量计 算 蓄电池必须在一段时间内供电给逆变器，并且在额定负载下，其电压不应下降 到逆变器所能允许的最低电压以下。由于蓄电池的实际可供使用容量与放电电 流大小、蓄电池工作环境温度、蓄电池存储时间的长短、负载
15、种类和特性(电阻 性、电容性、电感性)等因素密切相关，只有在充分考虑这些因素之后，才能正 确选择和确定蓄电池可供使用容量与蓄电池标称容量的比率 （ 二） 交流不 间断 电源(UPS) 设 备选 择 采 用 交 流 不 间 断 电 源 设 备 时 ， 其 容 量 应 按 最 大 负 荷 功 率 确 定 。 备 用 设 备 的 配 置 ， 应根据通信负荷的重要性确定。主要应考虑以下方面： 1、UPS 电源的型号选择 UPS 电源的型号选择，应根据实际情况确定。档次配高了，成本增加，档次配 低了，不能满足使用要求。要得到一个合适的性价比，必须对各种性能的 UPS 进行比较。下面对各种型号的 UPS
16、功能再进一步叙述： (1) 在线式正弦波输出 UPS 电源的主要特点 由于在线式UPS 电源无论是在市电供电正常时，还是在市电供电中断由机内蓄 电池向逆变器供电期间，它对负载(微型计算机)的供电均是由UPS 电源的逆变 器提供的。正因为如此，这就从根本上完全消除了来自市电电网的任何电压波 动和干扰对负载工作的影响，真正实现了对负载的无干扰稳压供电。当外界市 电电压变化范围为 180250V 时，一般它的输出电压稳定范围可达 220V 3， 正弦波的工作频率稳定度为 50Hz1。 在线式UPS 电源输出的正弦波的波形失真系数最小。目前，一般市售产品的波 形失真系数均在3的范围内。 当市电供电中断
17、时，在线式 UPS 电源能实现对负载的真正的不间断供电。这是 由于只要机内蓄电池能向 UPS 电源逆变器提供能量，当市电供电中断时 ，在线 式UPS 电源如同市电供电正常时一样，它都是由逆变器向负载供电，在 UPS 电 源内部并没有产生任何转换动作。所以，在从市电供电到市电中断的过程中，U PS 电源对负载供电的转换时间为零。 在线式UPS 电源同后备式 UPS 电源相比，具有优良的输出电压瞬变特性。一般 在 100加载或 100 负载减载时，瞬态稳压精度5，恢复时间小于 50ms。 在线式UPS 电源一般都采用 20kHz 以上的PWM 脉冲宽度调制技术工作，所以， 其噪音都比较小。一般噪音
18、都小于 50dB 左右。 在线式UPS 电源的控制线路设计中，由于采用了输入变压 器、输出变压器及光 电耦合器件等技术手段，将“强电”驱动部分与“弱电”控制线路部分从电的 角度隔离开来，因而线路工作的可靠性得到了极大的提高。这种 UPS 电源的故 障率一般都很低。 (2) 后备式正弦波输出 UPS 电源的主要特点 由于在后备式正弦波输出 UPS 电源的线路设计中采用了抗干扰式分级调压稳压 技术，因而，当市电供电正常以及外界市电电压在 180250V 之间变化时，它 都能向微型计算机提供抗电网高频干扰的稳压电源，它的电压稳定度一般在 22 0V 5左右。然而，后备式 UPS 电源仅仅在由蓄电池供
19、电的时间内(一般为15 min)，才有可能向负载提供高质量的无干扰的正弦波交流电。 后备式正弦波输出的 UPS 电源的正弦波波形失真系数可以达到5左右。一般 说来， 后 备 式 不 间 断 电 源 的 负 载 过 轻 时 ， 其 正 弦 波 的 波 形 失 真 系 数 要 有 所 增 大 。 因 此 ， 一般希望将UPS 电源的负载用到其额定值的 30以上。 后备式正弦波UPS 电源在它的控制线路中采用 50Hz 市电同步技术，因而它在一 定程度上解决了当 UPS 电源在市电供电 逆变器供电之间进行相互转换时出 现的交流电同步转换问题。目前，市售产品的转换时间大约为 4ms 左右。也就 是说，
20、当这类UPS 电源在从市 电供电向逆变器供电进行转换时，对负载而言， 它大约有4ms 左右的中断供电(主要来源于继电器的转换时间)，但其中断时间 小于微型计算机所允许的 10ms 要求。 后备式正弦波输出的 UPS 电源处于由市电供电时，由于市电是直接通过抗干扰 滤波器对负载供电的，因此噪音较小。但当 UPS 电源处于逆变器工作时，由于 其PWM 脉宽调制频率一般为 8kHz 左右，因此噪音偏大。一般噪音平均为 55dB 左右。 在后备式正弦波输出 UPS 电源的产品说明书中，一般没有给出输出电压瞬变特 性指标。 (3) 后备式方波输出 UPS 电源特点 后备式方波输出UPS 电源一般也采用了
21、抗干扰式分级调压稳压技术，因而在外 界市电电压在180250V 之间变化时，它仍能向微型计算机提供抗网干扰的稳压 电源，它的电压稳度在 220V5左右。和后备式正弦波输出 UPS 电源不同，在市电中断时，这种 UPS 电源向负载提供的交流电是方波而不是正弦波。一般 其方波电压输出的有效值的稳定度仍可达 220V 土5的要求。 后备式方波输出UPS 电源的逆变器的方波脉冲宽度和峰值是负载电流的函数：U PS 电源的负载越重，方波脉冲的宽度越宽，而方波脉冲的峰值越小。当 UPS 电 源空载时，方波脉冲的宽度最窄，方波的峰 值最大(311V 左右)。因此，这种 UP S 电源在从市电供电刚转换到逆变
22、器供电的瞬间，负载会承受到相当严峻的电 压冲击。同时，由于方波输出中包含有大量的高次谐波分量，所以相对于正弦 波输出的UPS 电源而言，负载的整流滤波电容将要承受较大的容性电流冲击。 由于后备式方波输出 UPS 电源造价较低，在线路设计上没有使用 50Hz 市电同步 技术，因此在进行市电供电 逆变器供电转换过程中，有可能出现瞬时的交 流电短路问题，有时甚至可能使负载在转换瞬间承受到接近于电源电压 2 倍的 电压冲击。另外，由于在方波输出时，在它的正、负方波电压脉 冲之间有可能 出现近5ms 的零电压期间，如果再加上继电器的 4ms 的转换时间，在最坏情况 下，方波输出的UPS 电源在市电供电逆
23、变器供电转换过程中，可能出现 9m s 的供电中断时间。也就是说，这种类型 UPS 电源的转换时间的长短带有很大 的偶然性，其变化范围为 4-9ms 之间。因此，这种电源的供电中断时间的长短 是个变量，而且它不是用户所能控制的。 后备式方波输出UPS 电源不管是处于市电供电还是逆变器供电状态，它的 50Hz 市电和脉宽调制方波脉冲的工作频率都是 50Hz ，所以这种 UPS 电源的噪音较小 后备式方波输出UPS 电源的产品说明书中，没有给出输出电压瞬变特性这一技 术指标。产品说明中明确指出：它的负载只能连接微容性或纯电阻性设备，不 能同其他性质的负载(特别是可控硅)相连。否则，轻则产品的技术性
24、能得不到 保证，重则有损坏 UPS 电源本身的危险。 后备式方波输出UPS 电源不能进行频繁的关闭和启动操作。一般要求在关闭 UP S 电源后，至少要等待 6s 左右后才能再开启 UPS 电源。否则，UPS 电源可能处 于“启动失败”的状态，即 UPS 电源处于既无市电输出又无逆变器输出的不正 常状态。 2、负载容量、负载功率因数和 UPS 的波峰因数选择 选购UPS 时，首先要知道负载的总容量，同时我们还要考虑负载的功率因数， 才能确定UPS 的标准功率容量。UPS 额定容量一般是在考虑负载功率因数为 0.8的情况下制定的，UPS 负载中有计算机负载，而计算机负载内部电源大都是采 用开关式电
25、源，在这种开关电源负载下，实际功率是各瞬时电压值与瞬时电流 值乘积之平均。因此，瞬时功率(峰值功率) 很高，但平均实际功率都很小，故 一般UPS 在开关电源作负载时，功率因数只能达到 0.60.65 左右，而市场上的 各种UPS 负载功率因数指标为 0.8，若按此指标选购的 UPS 电源来带动开关电 源负载，势必造成 UPS 损坏。因此，在选择 UPS 的容量时，一定要考虑功率因 数(或波峰因数)。由于负载的功率因数很难计算，故在 UPS 技术规范上，要求 UPS 有波峰因数比这个极其重要的指标，波峰因数越高，UPS 电源承受非线性电 流的能力越强。一般波峰因数比应大于 3：1。 3、电池后备
26、时间选择 在UPS 中，大量使用蓄电池作为储存电能的装置，在中小型 UPS 中被广泛使用 的是密封式铅酸电池，它的价格比较贵，一般约占 UPS 总售价的 1/4 1/3 左右。 根据有关资料统计，由于蓄电池故障而引起的 UPS 电源不能正常工作的比例占 40 以上，因此我们在选择 UPS 时，一定要清楚 UPS 内部所配蓄电池的情况， 如满载工作时间、半载工作时间、蓄电池电压、容量、生产厂家、使用寿命、 质量保证等。 般情况下，在选择电池后备时间时，通常选取满载工作时间为 10min 、15min 或30min 即可，而长延时 UPS 则由于大容量蓄电池价格昂贵，一般仅在一些停 电时间较长的场
27、合选用，此时最好选择有外接大容量蓄电池功能的 UPS 电源， 以确保在市电停电后能长时间供电。 4、集中与分散供电方案选择 如果有多台负载需要 UPS 电源，那么是用一台大功率 UPS 集中供电，还是由多 台小功率救供电?若负载比较 集中，为便于管理，一般是用一台大功率 UPS 电源 集中供电；如果要增加可靠性，还可考虑用两台大功率 UPS 电源双机冗余并联 供电；若负载比较分散，且各负载之间比较独立，对供电质量要求较高，要互 不干扰，此时可考虑用多台小功率 UPS 电源分散供电。 5大中型UPS 静态开关的选择 UPS 的主备用倒换、旁路倒换、运行测试倒换等动作都是通过控制开关来实现 的。这
28、些开关从动作特点上分为动态开关和静态开关。 动态开关为有触点开关，由接触器和断路器等电磁器件构成，靠机械动作完成 转换，动态开关转换过程会有几十毫秒的瞬时供电中断，故不能 应用于对 UPS 要求较高的场合。 静态开关为无触点开关，有时也成为固态继电器，由晶闸管开关器件构成。由 于快速晶闸管的接通时间为微秒级，同小型继电器毫秒级的转换时间相比，它 只是小型继电器的千分之一左右。以在线式 UPS 电源做为主电源为负载设备供 电时，UPS 电源中的逆变器要长时间为负荷载设备提供高质量供电。而市电或 柴油发电机组作为备用电源，只有逆变器发生故障时才通过检测控制电路，驱 动UPS 电源输出端的静态开关使
29、负载切换到市电供电。当两台或两台以上的 UP S 电源以并联输出方式为负载设备供电时，同样是通过各自输出端的静态 开关 为负载供 电。如 并联供 电中的某 台 UPS 发生 故障时其 输出端 的静态 开关将断 开， 以避免影响其他UPS 和负载设备的正常工作。所以静态开关的质量、切换性能 的优劣以及在UPS 电源整机中的工作环境（主要指散热）是否能满足其要求， 将直接影响UPS 的可靠性。所以静态开关是 UPS 电源中的重要部件。 大多数UPS 电源的静态开关是由两个反向并联的晶闸管组成的，如图所示。其 工作原理较为简单，当其输人端为正弦波电压正半周时，晶闸管 VS1 的栅极触 发脉冲使VS1
30、 正向导通向负载 R 提供正半周供电。 当输人端电压为负半周时，晶闸管 VS2 承受正向阳极电压，VS1 在反向阳极电 压下关断，VS2 的栅极触发脉冲到来时，VS2 正向导通，负载R 上流过与正半周 相反的电流。 UPS 电源中逆变器输出静态开关与旁路静态开关的并联工作方式如图所示。当 逆变器正常工作时，通过静态开关 S1 为负载 R 供电，逆变器因故障退出供电时， 静态开关Sl 关断，旁路静态开关 S2 导通继续为负载供电。这种静态开关与其 检测控制电路相配合使用，可使大中型 UPS 电源的逆变与旁路切换时间达到 1m s 甚至更短。一般大中型 UPS 电源为了在主机检修时不中断对负载的供
31、电而设 置了检修旁路动态开关。UPS 电源逆变器输出静态开关、自动旁路静态开关和 检修旁路动态开关的连接方式如图所示。UPS 电源正常工作时逆变器的输出静 态开关S1 导通为负载供电。 当检修时先将逆变供电方式转为自动旁路供电。这种切换方式是 UPS 电源所必 有的功能，所以切换时间极短而且可靠。切换到自动旁路后市电通过静态开关S2 为负载供电，此时可将检修旁路动态开关 s 闭合与自动旁路静态开关 S2 并 联为负载供电。由于 S 与S2 并联在同一相市电上，所以其输出必然同频率、同 相位、同幅度。而后将自动旁路开关 L 断开改为由检修旁路动态开关 S 供电，U PS 主机已完全退出供电，便可
32、对 UPS 各部分进行维护检修。当恢复逆变器供电 时，可将自动旁路开关 S2 投人工作，而后把检修旁路开关 S 断开，最后将自动 旁路供电状态切换为逆变器供电。也有一些 UPS 电源在切换控制电路的时序上 做了过渡设计，允许 UPS 电源由逆变器供电状态直接切换到检修旁路供电。以 上所介绍的静态开关的切换条件必须是在逆变器的频率及相位跟踪市电功能正 常的情况下进行切换。即静态开关的不间断切换必须满足 3 个条件 （1）必须频率同步，一般允许误差2， （2）备用电源的电压幅，必须与逆变用输出电压幅度相差很小，一般允许误差 1， （3）备用电源的相位与逆变电输出电压的相位差必须在 7.2 以内，即
33、误差不 超过0.4ms 。 当UPS 的逆变器输出电压 V1 与备用市电v 之间存在频率和相位不同步的情况时 进行相互切换，无论对负载或 UPS 电源都有可能造成故障。对负载将会造成输 人电压波形瞬间异常或供电瞬间中断等故障。相位不同步时的电压波形如图所 示。如果UPS 电源的负载输人电路是有源功率因数补偿电路，在图所示的电压 波形下切换时刻为 T0 时，负载输入端电压将会产生畸变。负载输入电压波形的 失真必然导致输入电流波形的失真。 如果UPS 电源的负载输人端是整流非线性负载， 在图 (a)所示的两个不同步电 压波形的T1 时刻切换时，将会使整流滤波电路中的储能滤波电容在半个周期内 无脉冲
34、电流补充能量，使滤波电路直流输出电压降低而影响负载的正常工作。 由于在半个周期内无充电电流，滤波电容两端电压较低，因此必然会造成下半 个周期电容充电脉冲电流峰值增大，充电时间增加。峰值电流的增加无论对 UP S 电源的逆变器、静态开关或负载的整流二极管都会造成较大的电流冲击。在 上述不同步状态下切换时，整流非线性负载的输人电压、电流和滤波电容 C 两 端的电压波形见图。图中 T1 时刻为不同步波形的切换点，T0 T1 时间内的 电压 波Vin 及电流波Iin 为切 换前 UPS 逆变状态下的输出，也是整流非线性负载的输 人波形。由于相位不同步切换，使切换点电压达不到最大值而使滤波电容 C 的电
35、压 Vc 继续下降，直到切换完毕的下半个周期滤波电容 C 才再次得到补充充电， 所以会产生很大的充电峰值电流 IM 。 在交流备用电源电压与 UPS 逆变器输出电压存在较大的相位差切换时，将会在 主用和备用电源之间产生较大的瞬时环流。逆变器输出侧的静态开关中的两个 晶闸管只有在电流为零时才能被驱动导通或关断。当主、备电源输出电压相位 差 较大时，在切换的瞬间同样会使电流波产生相位差 。因此将会使逆变器 输出侧的静态开关的关断时间向后推迟了一个相位，此时已经切换到备用电源 供电，因此备用电源的输出电流在相位差 对应的时间内，通过尚未关断的静 态开关向逆变器输出端反灌而形成瞬时较大的环流，甚至会损
36、坏静态开关。所 以在实际使用中对 UPS 电源规定了与备用电源切换时的最大允许 相位差。 大、中型UPS 静态开关一般使用电子式静态转换开关。依靠这种先进技术，可 以对负载实现转换时间为零的不间断供电。常用的控制系统将三相 UPS 逆变器 的输出电压经送到负载，与此同时，三相 50H ；交流旁路电源经三相静态开关 （由三组反向并联的晶闸管组成）也可送到负载。正常工作时，只有逆变器供 电通道或交流旁路电源通道之中的一路电源向负载供电。只有当 UPS 需要执行 由交流旁路电源供电至逆变器供电切换操作时，才会出现短暂的（约几毫秒 几十毫秒）两路交流电源在时间上重叠向负载供电的情况。为保证逆变器及静
37、态开关的安全运 行，UPS 的控制系统必须满足下述的基本工作条件： (1) 由 UPS 逆变器所产生的 50Hz 正弦波电源应随时保持与市电 50HZ 交流旁路电 源的同频率、同相位、同幅度和较小正弦波失真度的关系。因为只有在这样的 条件下才有可能使 UPS 在执行由逆变器供电至市电交流旁路供电切换操作时， 实现上述两种交流电源间不存在任何瞬态电压差或是在瞬态电压差足够小的条 件下执行 安全切 换操作 要求。为 此必须 在 UPS 的系统 控制中 引人“ 锁相同步 ”。 (2)UPS 的控制电路应具有分别执行同步切换和非同步切换的能力，以确保 UPS 能在具有不同供电质量的 交流旁路电源系统中
38、正常运行。 5、三相UPS 中性线的截面选择 由于非线性负载，因而流过中线的电流不为零，即使在三相负载完全平衡时中 线电流也可达三相电流的 1.8 倍，负载功率因数越小，倍数越大。因此在 UPS 电源中，其中线截面不得小于相线截面。 对用户而言，在选择 UPS 时应考虑这一点，并在安装 UPS 时决不可施放中线截 面小于相 线截面的 三相 四线电缆(包括 UPS 进 线电缆及 负荷电缆)， 如已经放 好， 则应另加一根中线，并接在原中线上，否则将造成中线发热甚至烧掉电缆的危 险，引起严重后果。 第二节 UPS 的使用与维护 从维修过的 机 器 中 ， 我 们 感 到 因 为 不 能 正 确 维
39、 修 、 使 用 UPS ， 使 机 器 性 能 下 降 ， 寿命缩短，甚至人为造成损坏机器的现象并不少见。为此，将维修、使用中应 当注意的问题，谈一些看法，经供参考。 一、UPS 使用中应当注意 的问题 （ 一）UPS 的 功 率问题 UPS 的输出功率与功率因素关系密切，在容性负载条件下，UPS 的输出功率可以 达到标称功率，在感性负载条件下，UPS 的输出功率则大大下降。即使在功率 因素为0.8（感性）时，其输出功率也只能达到标称功率的 50%。UPS 的负载， 一般都是计算机负载，而计算机负载内部电源大都是开关电源，在开关电源负 载条件下，瞬时功率很高，但平均实际功率却很小。故一般 U
40、PS 在开关电源作 负载时，其功率因素只能达到 0.65 左右，而 UPS 的负载功率因素指标，一般为 0.8 ，按此指标来带动开关电源负载，就有损坏 UPS 设备的可能。因此，选择 U PS 的功率时，一定要考虑负载的功率因素。 UPS 不宜带感性负载，有的单位在验收机器时，想用大功率风机、空调机来检 验UPS 的性能与输出功率，这是不适宜的。有的单位将风扇、马达等加到小功 率的方波输出的UPS 上，这是不行的。 后备式方波输出的 UPS 不能带电感性负载，而且负载量在额定负载的 50%左右 最 好。因为在这种负载条件下，可以消除 50Hz 方波输出波形中的3 次谐波（15 0Hz 正弦波）
41、分量，减轻开关电源中，流过直流滤波电容中的电流，防止滤波 电容因长期过流工作而损坏。 后备式UPS 在逆变器供电时，一般都设有过载和短路自动保护功能，但在市电 供电时，一般就靠输入交流保险来担当过载保护的任务，所以用户不可轻易地 加大市电输入保险丝的容量。否则，一旦 UPS 输出发生短路事故时，有可能出 现输入保险烧不断，印制板上的印制线却被烧毁的危险现象。 （ 二） 蓄电池 的使 用问题 蓄电池在UPS 中占有相当重要的地位，有人说，蓄电池是“UPS 的心脏”，我 们看并不过分。因为蓄电池在 UPS 的生产成本中占有相当大的比例，而在实际 使用中，因蓄电池问题造成 UPS 不能正常工作的比例
42、，却比它在生产成本中占 的比例更大。在实际维修中，人们不重视它，忽视它的现象则更为严重。有的 单位，费了九年二虎之力才申请到几台 UPS ，却舍不得使用，在仓库一放就是 1 年，无人过问。有的单位的备用 UPS，长期备用，连蓄电池的充电器输出给停 掉了，半年不给蓄电池充一次电。1 年、2 年，甚至 4 年、5 年都不检查一次蓄 电池的端电压现象更是存在着。然而，只要真心、用心对待蓄电池，蓄电池是 会加倍 回报给人们的。因为它不仅向你提供足够的容量，保证市电断电后能维 持足够长时间的供电，而且还会延长服役年限，更多地为您服务。 蓄电池在使用中一般要注意以下问题： 1、严禁蓄电池过度放电，如小电流
43、放电至自动关机，人为调低蓄电池最低保护 值等，均可能造成电池过度放电。 2、对于频繁停电，使蓄电池频繁放电的地区，要采取措施，保证蓄电池在每次 放电后有足够的充电时间，防止蓄电池长期充电不足。 3、对于很少停电，蓄电池很少放电的 UPS，则要每隔 23 个月人为地断市电 一次，让蓄电池放电一段时间，防止蓄电池“储存老化”。 4、要 定 期检查 蓄电池 的端电压 和内阻 ，及时 发现“落 后”电 池，进 行个别处 理。 （ 三）UPS 轻载 运行问题 大多数UPS 在50%100%负载时，其效率最高，当负载低于 50%时，其效率急剧 下降，因此，当UPS 过度轻载运行时，从经济角度讲是不合算的。
44、另外，有的 用户总认为，负载越轻，机器运行可靠性就越高，故障率就越低，其实，这种 概念并不全面，因为负载轻，虽然可以降低末级功率管被损坏的概率，但对蓄 电池却极其有害。因为过度轻载运行时，一旦市电停电以后，如果 UPS 没有深 放电保护系统，就可能造成蓄电池过度深放电，造成蓄电池永久性地损 坏。 蓄电池过度深放电的原因一般有： 1、长时间的小电流放电。大家都知道，蓄电池所使用的容量与放电电流的大小 关系密切，放电电流越小，实际放掉的容量就越多。一般来说，蓄电池的放电 容量，必须控制在 80%的额定容量以内。也就是说，当蓄电池放出额定容量的 80% 时，就不允许继续放电。如果继续放电，就会造成蓄
45、电池的深放电，如不及 时采取补救措施，就可能造成蓄电池永久性的损坏。 2、长时间的频繁放电。有的单位和地区，由于市电停电比较频繁，就有可能造 成蓄电池频繁放电。如果在蓄电池放完电后，没有足够的时间（一般在 10h 以 上）来 进行充电，第二次又马上放电，这样的次数多了，就可能造成蓄电池的 深放电。 UPS 都具有蓄电池最低电压保护值，但蓄电池的端电压与放电电流的大小关系 基密，放电电流小，其端电压就高，达到最低保护值时所放出的实际容量就越 多 。 所 以 ， 轻 载 运 行 的 UPS ， 应 尽 量 避 免 放 电 到 最 低 保 护 值 才 关 机 的 现 象 出 现 。 而长延时的UPS
46、 则应适当提高放电下限电压保护值。 （ 四）UPS 不宜 带载开机 和关 机 没有延迟启动功能的 UPS，带载开机很容易在启动的瞬间，烧毁逆变器的末级 驱动元件。因为刚开启时，控制电路的工作还未进入稳定状态，启动的瞬间又 会产生较大 的浪涌电流，末级驱动元件有可能承受不了。对于采用 MOS 管作为 驱动元件的UPS 来说，更是如此。当负载中包含有电感性负载时，带载关机也 同样可能引起末级驱动元件的损坏。因此，不是紧急情况，不要带载开机和关 机。 （ 五）UPS 逆变 器正常运 行时 ，禁止 用示 波器观 察控 制电路 波形 UPS 的核心部件是逆变器，逆变器运行时，请不要用示波器及其他测试工具
47、去 观察控制电路的波形。因为测试时，尽管特别小心，也很难避免表笔与临近点 相碰，更难防止因表笔接上后引起电路工作状态的变化。一旦电路工作异常， 就有导致末级驱动元件烧毁的危险。我们在维修 中已发现过多次人为烧毁逆变 器的现象。有的是属于维修经验不足，有的是为了学习，观察电路波形而引起 的。 在实际维修中，确实需要观察电路波形时，可采用如下措施： 1、将机器置于“测试”状态来测试。测试状态与机器的实际工作状态相似，只 要在测试状态下观察的波形正常，一般来说，在机器实际运行时也会正常。目 前，大多数厂家生产的设备都有“测试”这一工作状态。 2、人为断开末级驱动电路后再行测试：有的机器没有“测试”这
48、种工作状态， 对于这类机器就必须人为断开末级驱动电路后，再进行测试。但在末级驱动电路断开后，有一部分电路不能正 常运行，这时就应根据实际机器的电路，人为 制 造 运 行 条 件 ， 在 末 级 驱 动 电 路 断 开 后 ， 控 制 电 路 板 中 各 点 波 形 就 均 可 观 察 到 。 3、将有关板子取下，利用专用测试台来进行测试。发现机器某板子有故障，或 将故障板修复后，需要验证该板是否正常时，可用专用测试台来进行测试，凡 在测试台上测试正常的，一般到机器上运行都不会有什么问题。 二、电缆截面的选择 用户在安装UPS 时，往往都会提出机器的输入、输出、蓄电池的输出线用多粗 的线的问题。
49、导线的选用，根据用途，种类，型号及各种结构尺寸，载流量， 不同类型导线，有不同的使用范围和要求。由于 UPS 均装于室内，而且离负载 较近，其走线多为地沟或走明线，所以，一般采用铜芯橡皮绝缘电缆。其导线 截面积主要考虑三个因素： 1、符合电缆使用安全标准； 2、符合电缆温升许可； 3、满足电压降要求。 UPS 要求最大电压降为：交流 50Hz 或60Hz 回路3%；交流400Hz 回路2%， 直流回路1%，如果压降超过上述范围，必须加粗导线截面积。 其计算方法如下： 1、先求出电流值 交流输入、输出电流的计算： 因为 P=3U 相 I 相 cos（单相输出者则为：P=UI cos ） 所以 I 相=P/3U 相 cos = Ps/3U 相 如380V 50Hz 250kVAUPS 的输出电流为： I 相=250VA10 3 /3220V=380A 2、确定导线截面 查表可知：当输出线约 100m 长时
