中波台不间断电源的日常维护和检修策略研究

马利芬

（作者单位：湖北省广播电视局麻城中波转播台）

在我国，不间断电源（Uninterruptible Power System，UPS）的应用非常广泛，在电力、军工、航空、航天、计算机、办公自动化、广播电视等领域已成为必不可少的电源设备。将UPS电源设置在市电电网与负载之间，唯一的目的是改善负载的供电质量，并且在市电有故障时向负载提供不间断、优质、高效、可靠的交流电，使负载正常运行[1]。同样，中波台站对供电电源也提出了严格要求，这使UPS电源在中波台站的重要性显得尤为突出。对于值班员来说，其正确合理地使用并维护好UPS电源是非常重要的。

1 UPS电源基本原理

UPS是交流不间断电源系统的简称，当交流电网输入发生异常时，其可继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响。UPS电源能够为负载提供主备两套供电系统，备用电源和主电源通过静态开关进行切换，切换时间极短且主、备电源始终保持锁相同步，因此停电时电源并没有中断，这就为负载连续、可靠地运行提供了强有力的保障。当前，UPS电源主要有在线式和后备式两种类型，其原理本质上并不相同。在线式UPS电源将要输入的市电经过整流滤波处理后，对部分直流电进行存储，其余则转化为220 V、50 Hz的交流电压输出。一旦出现市电故障，则由储存电池组经过逆变电路，将电流转化为220 V、50 Hz的交流电压。该设备能确保电源不间断、连续地供电,因此，在线式UPS常用于关键系统、重要数据的供电系统中。后备式UPS是在市电供电时由旁路开关直接输出，一旦出现断电故障情况，电池组经逆变电路逆变成220 V、50 Hz的交流电流输出[2]。

如图1所示，在UPS电源供电中，K1为电路主动输入开关，K2为旁路开关，K3为外部维修开关，K4是输出开关。当主路供电正常时，UPS电源正常工作,一般来说，UPS电源通过输入开关→整流器→逆变器→输出开关，提供高品质的交流电源,同时将部分电流进行储存作为备用电源。当主路电路发生故障时，系统会直接切换到备用电源应急，由电池通过逆变器提供用电,主路恢复正常后，系统自动将电路恢复到正常工作模式。当电路出现逆变器过载延时时间长、超额负载时，系统会自动切换工作模式，将当前的工作模式切换到静态旁路工作模式。通常静态旁路工作模式有两种类型，一种是自动恢复正常模式，另一种则是需要手动调整到正常模式。当处于静态旁路工作模式下，系统会通过旁路的输入开关负责供电，当过载消除后，自动恢复到正常供电模式[3]。

图1 UPS电源构成原理图

2 中波台UPS电源故障检修

目前，湖北省中波台UPS电源大部分采用的是在线式电源，其基本原理同上。值班员在实际使用过程中，不可避免碰到各种故障，为确保UPS电源的合理操作，降低故障概率，延长UPS电源的使用寿命，笔者将依据中波台实践经验对UPS电源基本故障类型和维护方法作出以下的简要阐述。

2.1 中波台UPS电源的操作模式

中波台在线式UPS电源有正常工作、电池供电、旁路供电、手动旁路维护4种操作模式，其工作原理框图2：

图2 中波台在线式UPS工作原理框图

（1）UPS电源正常工作模式：市电正常的情况下，市电经由整流器至逆变器，提供负载所需的电源，同时，整流器也对电池充电。控制面板上的LED灯发生变化，IN与OUT灯会亮起，BATT灯闪烁。

（2）UPS电源电池供电模式：当市电中断或超过容许的范围外，此时负载由电池能量转换来提供，控制面板上的OUT灯、BATT灯同时亮。

（3）UPS电源旁路供电模式：当市电正常时，由市电直接给后端负载供电，电池不供电时，设备未启动，这时，控制面板上的OUT灯熄灭，IN、BY灯会亮，BATT灯闪烁。

（4）手动旁路维护模式：利用手动旁路维护开关，可以在进行维护工作时继续对负载供电。

2.2 中波台UPS电源的典型故障检修

（1）当市电有电时，UPS电源依然出现市电断电告警，在确定外部市电供电稳定的情况下，出现这种情况的原因可能是市电或旁路输入空开跳闸，此时技术人员需检查UPS输入空开是否损坏或其保险丝被烧断。也有可能是UPS电源内部的市电检测电路出现故障，要检查UPS市电检测回路。

（2）当市电正常时，UPS电源输出正常，市电断电后，负载也跟着断电，如果UPS电源处于正常开机的情况下，导致故障原因如下：一是电池处于欠压状态或者电池已经老化、损害，技术人员要立即对电池充电或更换电池；二是负载未接到UPS电源输出，或负载过载，UPS电源旁路输出，这时要重新将负载连接到UPS电源输出或减轻负载；三是逆变器损坏，UPS电源旁路输出，检查逆变器即可。

（3）UPS电源无法启动。出现这种故障的原因除了电池的电压不足或输入连接线未接好导致外，可能是UPS电源的内部开机电路或电源电路导致，技术人员需要检查开机电路和电源电路。还有可能是UPS电源内部的整流、升压、逆变等部分器件损坏造成的。

（4）UPS电源开机时，市电空开跳闸，技术人员应立即对市电空开进行检查，看是否存在漏电保护，有的话更换为无漏点保护的空开。故障原因还有可能是UPS电源内部整流、升压、逆变等部分器件损坏、短路导致。

（5）UPS电源在使用时出现蜂鸣器长鸣报警。出现此类故障，可能是以下几方面的原因：一是有大负载或大冲击负载启动，接入时应按先大后小的顺序；二是输出端短路；三是UPS电源的内部逆变回路发生故障或UPS电源保护、检测电路误动作，应检查相应电路。

（6）UPS电源工作正常，但负载微机突然死机。如果重启负载微机依旧如此，原因是UPS电源输出零地电压过高，技术人员要检测UPS电源输出端的零线对地线间的电压是否在5 V内,必要时可在UPS的输出端零地间并一个1～3 kΩ电阻，还有可能是UPS的电源地与负载地未接到同一个点上。

3 中波台UPS电源的日常维护策略

为确保UPS电源能够稳定工作，减少故障出现频率，技术人员可以从以下4个方面进行UPS电源的日常维护。

3.1 UPS电源应严格按照操作规范安装和使用。

中波台的值班员在参与UPS电源维护和保养工作前，必须经过专业培训，严格按照操作规范安装和使用。安装UPS电源时必须接地，放置UPS电源要在四周留有足够空间。如果需要更换保险丝，应更换同种型式与规格的保险丝，在切断UPS的输入市电，应断开面板内的所有开关。进入UPS机房前要戴好橡胶手套并穿安全鞋，摘掉项链、戒指等其他金属物品，并使用带有绝缘手柄的工具，不能将工具和金属物品放在电池上，不能将电池放在热源附近，防止电池爆炸，禁止在UPS机房使用明火、抽烟等。

3.2 做好UPS电源的日常维护工作

做好UPS电源日常维护和保养工作，是确保UPS电源性能稳定、安全使用的保障。值班员每天需按值班规范定时巡机，每隔2～3小时巡机一次，查看UPS机房的空调设备设定的温度和模式，是否出现未制冷或未运行等故障，观看温湿度采集器面板显示环境温度，是否维持温度在20～25 ℃，湿度在40～60%。同时要观察UPS电源主机和电源机箱外部有无积尘、过热、异响、漏液等现象，检查UPS电源是否处于正常工作模式，查看UPS电源面板相关运行参数是否正常，对UPS电源的运行参数及时进行记录，其中包括UPS电源的输入输出电压、电压变化、电流变化，输入与输出频率变化、负载值、主机温度等。

此外，值班员还需做好UPS电源定期维护计划，可将维护计划分为月度维护、季度维护、年度维护等。在做UPS电源定期维护时，除了重复日常维护操作外，首先，要确保UPS电源机房的环境卫生，在对UPS电源进行除尘工作时，要用干抹布擦拭UPS电源灰尘，一些不易清理的部位可用吸尘器清理。在检查UPS电源设备风扇时，要确保风扇出风滤网通道清洁，避免因灰尘过多导致出风滤网堵塞。其次，还需检查UPS电源内部的电容、电感，变压器连接处是否出现松动，若有松动情况要及时进行焊接。同时要检查内部电缆及排线是否出现破损，并及时更换。电池是UPS电源设备当中的重要组成，可在检修电池组件时进行带负荷放电，需要注意的是放电过程中要避免过度放电。此外，技术人员要及时做好维保记录，通过分析UPS电源的运行参数和数据变化，撰写维护报告，这有利于更好地了解UPS电源的运行状态。

3.3 保持UPS电源的操作环境恒温、恒湿

为确保UPS电源正常工作，延长电池使用寿命，中波台的技术人员在定期维护中，尤其要注意UPS电源的工作环境温湿度。

第一，确保UPS电源在恒温、恒湿的环境中运行，一般UPS操作时的环境温度必须在0～40 ℃之间。事实上，电池生产厂家要求的最佳环境温度为20～25 ℃，湿度为40～60%。电池在20 ℃下的平均寿命是4年，温度一旦超过25 ℃，每升高10 ℃，电池寿命将会减少一半。为延长电池寿命，操作UPS电源最佳环境温度为20～25 ℃，湿度为40～60%。中波台可以利用空调设备的制冷、除湿模式，保证UPS机房环境处于恒温、恒湿之中，如果台站条件允许应配备空气抽湿机。

第二，利用动环监控系统对UPS电源操作环境的温湿度进行实时监测。目前，中波台已加快实现智能化的运维管理。运用动环监控系统对运行中的UPS电源进行采样，实现了对UPS机房烟感、温湿度、水浸、电力等数据的实时监测，这对于控制室与机房相隔较远的台站显得尤为重要。当温湿度采集器采集到数据有问题时，动环监控系统会立即发出警报，提醒值班员注意，直到值班员排查故障，解除警报。

3.4 电池的日常维护与保养

第一，做好电池的清洁工作。UPS电源的电池日常维护工作应该从清洁环境开始，在每日值机交接班时，值班员需要认真打扫UPS机房，注意不要在电池机箱顶部堆放杂物，切勿使用溶液或喷雾擦拭、清洗电池。在每周二例行周检中，要对UPS机房开展除尘、除湿工作，避免其灰尘量太大，或者空气内有其他粉尘类的物质。在做月度、季度、半年和年度维护时，除了重复周检工作外，技术人员应按维护要求重点清洁关键部位。

第二，做好电池的日常巡检记录。一是值班员在每日值机过程中，按值班要求间隔2～3小时巡机一次。首先从外观上要仔细查看UPS机房的电池机组是否有损坏、变形、过热，甚至漏液等异常现象，通风散热是否保持畅通。其次要认真观察UPS机房的电池的环境温度、湿度及相应的电压等参数，做好值班记录。二是对UPS电源电池开展定期维护，做好维护记录，如开展月度维护、季度维护、半年维护和年度维护工作。

第三，做好电池的充电和放电。对于长期未用或者处于浮充状态下的电池，值班员应该每4～6个月对电池进行一次充电或放电激活。在对电池进行放电操作时，要注意不能深度放电或放空，需留有一定电池容量，以免损坏电池。UPS电源中的浮充电压和放电电压，厂家在出厂前均已调试到额定值，一般情况下，负载不应超过UPS额定负载的60%，保证放电电流不会出现过度放电，放电完毕后，需按要求再充电8小时以上。

执行放电操作时，值班员需将UPS电源开关转至放电模式，控制面板会显示“OUT”绿灯亮，“BATT”黄灯闪烁，蜂鸣器将每隔4秒发出一次停电告警。每放电半小时，需测量单节电池放电电压，读取UPS电源面板温度值，观察有无异常情况。整个放电过程应该密切观察以下几方面：一是主机运行状态、面板显示、指示灯是否正常；二是电池运行状态、充电电压、单个电池电压是否正常；三是整机运行情况，市电/电池是否正常、输入输出电压值、负载值，并按照放电时间要求认真填写UPS电源放电记录单和巡检记录。如果电池持续放电达到欠压报警时，蜂鸣器会每隔1秒发出一次告警。当电池能量耗尽时，UPS将会切断对负载的供电，当市电恢复时，将自动对电池充电，值班员切勿放空损害电池。

第四，定期更换电池。UPS电源的电池达到使用年限后，会因自耗过度而损坏甚至报废，应定期更换电池。正常情况下，电池的寿命能达到3～5年，如果长期工作于恶劣的环境下，电池的寿命会大大缩短，需要提早对电池进行更换。同时，电池更换需要由有资质的技术人员进行，如果中波台值班员未经过专业培训，严禁私自更换。此外，电池更换需注意用同样的电压、同样的型号和同样的电池数量。电池更换不能只换一部分，需要在专业人士指导下一次性全部更换所有电池。

电池更换的步骤：首先将UPS电源切到旁路工作模式，开关拨至维修状态下，打开UPS电源的机箱机门，逐根切断电源的连接线，拆掉固定电池用的金属结构件，逐一地更换电池，将金属结构件装回去，再将电池连接线一根一根地连接起来。安装时尤其要注意电池的正反极不能装反，防止短路引起电击或火灾，操作完成后及时做好相关维检记录。此外，电池更换完成之后，废弃的旧电池应交给专业的废电池处理厂处置，禁止随意丢弃，以免电池内的有害物质造成环境污染。

4 结语

中波台UPS电源相比较传统的电源设备，更具备安全性、实用性，其操作过程简单且快捷，出现问题时所耗费的维修时间相对较短。值班人员通过对中波台UPS电源设备的日常维护工作进行总结和分析积累了经验，缩短了维护和检修UPS电源设备的时间，减少了故障率[4]，为相关工作者提供了参考。