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行業(yè)資訊
UPS電源使用并沒(méi)你想的那么復(fù)雜
1．UPS電源系統(tǒng)的使用要點(diǎn)
UPS電源對(duì)保障數(shù)據(jù)中心關(guān)鍵業(yè)務(wù)有重要作用。經(jīng)建設(shè)期的良好調(diào)試和驗(yàn)收之后，UPS使用者需要注意以下幾點(diǎn)：
1.1正確的態(tài)度
首要一點(diǎn)其實(shí)是使用者的認(rèn)識(shí)和態(tài)度，這是一切方法手段的前提。要知道，UPS是內(nèi)部最高可達(dá)800V電壓、保障高價(jià)值數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的電氣設(shè)備。使用者只有對(duì)電氣足夠敬畏，對(duì)UPS足夠了解，在使用和維護(hù)過(guò)程中才不會(huì)草率和想當(dāng)然，從而確保人身和設(shè)備安全，最大限度減少隱患。
1.2規(guī)范的操作
（1）正確開(kāi)關(guān)機(jī)
雖然UPS越來(lái)越智能，通常都具備豐富的檢測(cè)和保護(hù)功能，但仍然建議使用者能夠按照技術(shù)手冊(cè)上的開(kāi)關(guān)機(jī)步驟來(lái)操作。因?yàn)檫@是廠家經(jīng)過(guò)綜合考慮后給出的流程，盡量規(guī)避了各種工況下可能發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。另外，一般負(fù)載在啟動(dòng)瞬間會(huì)產(chǎn)生電流沖擊，因此當(dāng)負(fù)載率較大時(shí)，建議使用者開(kāi)機(jī)時(shí)先啟動(dòng)UPS，再逐一開(kāi)啟負(fù)載；關(guān)機(jī)時(shí)先斷開(kāi)負(fù)載，再將UPS電源關(guān)機(jī)，這樣也利于關(guān)機(jī)設(shè)備的散熱。
（2）正確切維修旁路
盡管同為交流電，但UPS輸出的電源是由設(shè)備調(diào)節(jié)控制、波形純凈的電源，和市電或多或少都會(huì)存在差異，二者若直接匯流在一起，輕則產(chǎn)生環(huán)流，重則沖擊甚至損壞設(shè)備。因此，UPS電源的內(nèi)部維修旁路和配電柜上的外部維修旁路不可隨易閉合，請(qǐng)務(wù)必嚴(yán)格遵照技術(shù)手冊(cè)的指示操作。
（3）并機(jī)UPS電源的旁路市電要同源同一并機(jī)系統(tǒng)的各臺(tái)UPS主路輸入可以不同源，但旁路輸入必須來(lái)自同一路市電。否則并機(jī)系統(tǒng)切旁路后，各臺(tái)UPS旁路的電源之間便會(huì)發(fā)生短路。對(duì)于早期模擬控制電路的UPS來(lái)說(shuō)，旁路不同源還可能會(huì)導(dǎo)致并機(jī)控制信號(hào)的混亂。需要強(qiáng)調(diào)的一點(diǎn)是，同一并機(jī)系統(tǒng)的各臺(tái)UPS旁路輸入最好直接連接在同一輸入配電柜內(nèi)，以確保在任何工況下旁路均同源。
（4）并機(jī)UPS電源的外部輸出開(kāi)關(guān)不可輕易斷開(kāi)并機(jī)系統(tǒng)為實(shí)現(xiàn)均流控制，各臺(tái)UPS都會(huì)根據(jù)自己的輸出電流與系統(tǒng)平均電流的差異來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而調(diào)節(jié)均流。由于大部分UPS電源輸出配電柜都沒(méi)有反饋開(kāi)關(guān)狀態(tài)信號(hào)給UPS，所以當(dāng)使用者斷開(kāi)并機(jī)運(yùn)行中某臺(tái)UPS的輸出配電開(kāi)關(guān)時(shí)，UPS無(wú)法獲知此操作，但它檢測(cè)到自己的輸出電流突然變?yōu)?，遠(yuǎn)低于系統(tǒng)平均電流，于是會(huì)嘗試調(diào)高輸出電壓，期望拉升電流；而其他UPS正好相反，會(huì)逐漸調(diào)低輸出電壓，以期降低電流。最終，UPSUPS之間的輸出電壓會(huì)相差幾十伏，若此時(shí)再草率閉合輸出配電開(kāi)關(guān)，壓差產(chǎn)生的瞬間沖擊電流則很可能會(huì)使UPS保護(hù)。
1.3合理配置負(fù)載
（1）三相平衡
UPS電源的額定容量是平均分配到三相的，所以使用時(shí)確保三相負(fù)載平衡可以讓UPS利用率最大化。而且，三相負(fù)載平衡可以降低零線電流，在一定程度上抑制零地電壓的升高。
（2）不超載使用
若負(fù)載電流超出功率器件的容量，發(fā)熱量長(zhǎng)時(shí)間超出UPS的散熱能力，會(huì)導(dǎo)致UPS保護(hù)停機(jī)甚至器件損壞。
（3）盡量避免沖擊性負(fù)載
沖擊性負(fù)載指的是大功率電機(jī)/壓縮機(jī)類(lèi)設(shè)備，其在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)頻繁啟停，而且每一次啟動(dòng)都會(huì)產(chǎn)生可能高達(dá)5~7倍的沖擊電流。故UPS應(yīng)盡量避免帶沖擊性負(fù)載；若確實(shí)需要，則應(yīng)對(duì)UPS電源進(jìn)行放大選型，或?yàn)樨?fù)載配置變頻/緩啟的功能。
（4）關(guān)注負(fù)載的容性無(wú)功
視在功率（KVA）包括有功功率（KW）和無(wú)功功率（Kvar）兩部分，其中無(wú)功功率有感性和容性之分。由于自身的固有特性，通常UPS電源帶容性負(fù)載的能力都比帶感性負(fù)載的能力要弱一些，故當(dāng)負(fù)載呈容性且功率因數(shù)PF<0.9時(shí)，UPS的實(shí)際帶載能力可能就要降額。
1.4蓄電池的保養(yǎng)
蓄電池是UPS電源系統(tǒng)中的一個(gè)重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)電源輸出不間斷功能的重要保障，因此蓄電池的保養(yǎng)也不容忽視。
（1）合理存放
蓄電池存在自放電效應(yīng)，已安裝起來(lái)了的電池組自放電會(huì)更加顯著，所以對(duì)于還未安裝并帶包裝的電池，通常存放時(shí)間達(dá)到六個(gè)月就必須進(jìn)行充電；對(duì)于因故需暫時(shí)停用的UPS電源，最好不要完全下電，保持充電器工作。
（2）合理放電
不可過(guò)放電，放電深度越深，蓄電池循環(huán)壽命越短，當(dāng)放電深度超過(guò)蓄電池的安全閾值（通常在1.7V/Cell左右）后會(huì)嚴(yán)重影響活性物質(zhì)的恢復(fù)，絕大部分UPS都會(huì)有EOD保護(hù)電壓參數(shù)可以設(shè)置；
放電電流不要超過(guò)電池的最大承受能力，例如400KVAUPS電源的最大放電電流可達(dá)近900A，而100AH電池的理論承受能力約1000A，故當(dāng)400KVAUPS只配一組100AH甚至更小的蓄電池時(shí)就會(huì)存在較大風(fēng)險(xiǎn)；
既不要頻繁過(guò)大電流放電，也不要長(zhǎng)時(shí)間小電流放電，否則對(duì)電池的容量和壽命也會(huì)有較大影響，因此UPS電源電池配置要合理，負(fù)載率最好在20%以上。
（3）定期放電保養(yǎng)
穩(wěn)定可靠的市電令蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，也會(huì)導(dǎo)致電池容量出現(xiàn)一定程度的降低，建議以季度或半年為周期對(duì)連續(xù)浮充的蓄電池進(jìn)行適當(dāng)放電活化。目前大部分UPS電源電池周期性自檢功能的結(jié)束閾值是20%，這個(gè)放電深度既能起到保養(yǎng)電池的作用，又兼顧了后備時(shí)間和負(fù)載安全，并盡量減少了對(duì)電池壽命的影響，是廠家綜合各方面因素得到的一個(gè)平衡點(diǎn)。
（4）定期檢測(cè)內(nèi)阻
由于串聯(lián)關(guān)系，一兩節(jié)明顯落后的蓄電池即可嚴(yán)重影響整組的放電性能，故及時(shí)發(fā)現(xiàn)并更換掉落后電池尤為重要。而內(nèi)阻是反映電池性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)，定期檢測(cè)電池內(nèi)阻可以及時(shí)安全的發(fā)現(xiàn)異常蓄電池。若借助電池監(jiān)控系統(tǒng)，不但可以省卻繁瑣的測(cè)試過(guò)程，還可以方便的進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和趨勢(shì)分析。
（5）合理均充
當(dāng)前在手機(jī)行業(yè)大受追捧的快充功能，其實(shí)在電源行業(yè)已經(jīng)存在了很多年，就是電池均充，通過(guò)高電壓、大電流的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)快速充電。均充還能起到活化電池的作用。不過(guò)錯(cuò)誤的均充會(huì)導(dǎo)致蓄電池發(fā)生熱失控，因此應(yīng)根據(jù)電池技術(shù)參數(shù)的要求，正確設(shè)置充電電壓和充電限流點(diǎn)，并避免均充時(shí)間太長(zhǎng)。
2．機(jī)房UPS電源的維護(hù)策略
UPS雖然越來(lái)越智能、可靠性越來(lái)越高，但這并不代表數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)的維護(hù)工作可以省略。
任何環(huán)節(jié)的疏漏仍然有可能導(dǎo)致UPS失效，影響關(guān)鍵業(yè)務(wù)。良好的維護(hù)工作能顯著降低UPS系統(tǒng)的故障率，延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)運(yùn)營(yíng)效率的提升以及綜合成本的控制都有著相當(dāng)積極的作用。
2.1維持良好的供電環(huán)境
（1）保證市電輸入的電能質(zhì)量盡管UPS電源除了提供不間斷電源的功能外，還具有凈化電源的作用，并且對(duì)較差的市電具有較強(qiáng)的耐受能力，但其作為一款電氣設(shè)備，正常運(yùn)行還是有一定條件的。比如輸入市電不可嚴(yán)重超壓超頻、防止高壓竄入、電壓諧波含量和頻率不可過(guò)大，否則都有可能觸發(fā)UPS的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致停機(jī)，甚至損壞其內(nèi)部器件。
（1）保證市電輸入的電能質(zhì)量盡管UPS電源除了提供不間斷電源的功能外，還具有凈化電源的作用，并且對(duì)較差的市電具有較強(qiáng)的耐受能力，但其作為一款電氣設(shè)備，正常運(yùn)行還是有一定條件的。比如輸入市電不可嚴(yán)重超壓超頻、防止高壓竄入、電壓諧波含量和頻率不可過(guò)大，否則都有可能觸發(fā)UPS的保護(hù)動(dòng)作導(dǎo)致停機(jī)，甚至損壞其內(nèi)部器件。
（2）控制零地電壓
供電系統(tǒng)的零地電壓控制容易被人忽視，不過(guò)突變或過(guò)大的零地電壓都有可能會(huì)影響機(jī)房設(shè)備的正常運(yùn)行，導(dǎo)致UPS誤動(dòng)作以及后端服務(wù)器誤碼率的升高。零地電壓的控制相對(duì)復(fù)雜，是由多方面因素共同決定的，如線路的長(zhǎng)度和阻抗、電纜的布放、零線和地線電流、高次諧波等。
（3）做好防雷接地
雷擊對(duì)電氣設(shè)備而言是天敵，UPS電源也不例外。UPS安裝在重要設(shè)備的前端，雷擊發(fā)生時(shí)首先抵御沖擊的便是UPS，而且UPS被越來(lái)越多的接入外部監(jiān)控系統(tǒng)，這些信號(hào)線也成為雷電脈沖入侵的通道。盡管不少UPS自身帶有防雷裝置，不過(guò)通常都是D級(jí)防雷器，防雷是個(gè)系統(tǒng)工程，僅靠此處一級(jí)是完全無(wú)法達(dá)到良好防雷效果的。因此，整個(gè)數(shù)據(jù)中心都需要做好內(nèi)外結(jié)合的防雷工作，保證包括UPS在內(nèi)的各個(gè)機(jī)房設(shè)備對(duì)雷電都有良好的屏蔽和接地保護(hù)。比如，完善機(jī)房外部的防雷系統(tǒng)，做好機(jī)房的聯(lián)合接地；采用多級(jí)防護(hù)措施，選擇合理的位置安裝B/C/D級(jí)浪涌保護(hù)裝置，分層次對(duì)雷電能量進(jìn)行泄放和削弱。
2.2保持適宜的機(jī)房環(huán)境
機(jī)房環(huán)境看似簡(jiǎn)單，不過(guò)對(duì)UPS電源的使用效能和壽命有著非常重要的影響。良好的機(jī)房環(huán)境是確保UPS穩(wěn)定工作的前提，保持適宜的使用環(huán)境也就成為UPS維護(hù)工作中的重點(diǎn)之一。
（1）溫濕度
使用者應(yīng)控制好機(jī)房的溫度和氣流組織，并確保UPS電源的進(jìn)出風(fēng)道通暢，散熱空間充足，避免局部過(guò)熱。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，不能忽視溫度對(duì)電池壽命的顯著影響：電池在環(huán)境溫度20℃±5℃的時(shí)候，表現(xiàn)出最好的電性能和使用壽命；當(dāng)環(huán)境溫度超過(guò)25℃以后，每上升9℃，蓄電池的壽命就會(huì)下降一半。使用者也要控制機(jī)房的濕度保持在50%左右，既能有效避免凝露的產(chǎn)生，也能防止靜電在設(shè)備內(nèi)部的堆積。
（2）潔凈度
灰塵是電源設(shè)備的主要“殺手”之一，灰塵無(wú)孔不入，當(dāng)空氣中漂浮的灰塵較多時(shí)，UPS電源風(fēng)機(jī)會(huì)將灰塵帶入設(shè)備內(nèi)部，然后大量沉積。不僅嚴(yán)重影響通風(fēng)散熱，而且會(huì)積蓄靜電，可能導(dǎo)致電源信號(hào)紊亂。若積塵內(nèi)含有大量的導(dǎo)電介質(zhì)，如切割施工產(chǎn)生的金屬粉塵、樓板加固使用的碳纖維、汽車(chē)尾氣和裝修材料中揮發(fā)出來(lái)的硫離子，都會(huì)造成UPS內(nèi)部短路拉弧。因此，使用者應(yīng)做好機(jī)房的防塵與定期除塵工作。
（3）漏水防護(hù)
電氣設(shè)備應(yīng)盡可能的避免與水接觸，做好漏水防護(hù)工作。如空調(diào)風(fēng)管不可布放在UPS等設(shè)備的上方，以免出風(fēng)口的冷凝水滴落；消防水管、空調(diào)加濕盤(pán)管和排水管等都是滲漏檢查的重點(diǎn)關(guān)注部位。
2.3良好的維護(hù)管理
使用者應(yīng)根據(jù)UPS電源設(shè)備的配置和特性，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)具體情況，制定出一系列有針對(duì)性的維護(hù)規(guī)程，例如根據(jù)巡檢周期的不同，分別制定出日常巡視/月檢/季檢/年檢的內(nèi)容，巡檢項(xiàng)目依次遞增。
合理有序的巡檢工作，可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)UPS隱患，保障設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。完善詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案和搶救措施，可以將突發(fā)事故的影響與損失降至最小。良好的設(shè)備文檔、維護(hù)記錄和備件的管理，可以實(shí)現(xiàn)工作的可追溯性，并利于維護(hù)的宏觀管理，提高工作效率。
2.4定期進(jìn)行設(shè)備保養(yǎng)
通常UPS電源系統(tǒng)的使用壽命可達(dá)10年左右，然而其部分關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)壽命卻只能達(dá)到5～6年左右，比如交流濾波電容、直流母線電容、散熱風(fēng)扇以及蓄電池，這些就需要通過(guò)設(shè)備大修來(lái)進(jìn)行更新替換。
UPS電源在經(jīng)過(guò)多年的使用運(yùn)行之后，電氣參數(shù)必然會(huì)有所漂移，需要重新校準(zhǔn)；內(nèi)部板件、信號(hào)線和導(dǎo)體的固定必然會(huì)有所松動(dòng)，需要進(jìn)行緊固；灰塵必然會(huì)大量堆積，需要進(jìn)行清理；設(shè)備的軟件邏輯和切換功能也應(yīng)該進(jìn)行檢測(cè)驗(yàn)證。這些都需要UPS定期停機(jī)維護(hù)才能實(shí)現(xiàn)。
3．結(jié)語(yǔ)
UPS電源是當(dāng)前機(jī)房中不可或缺的保障設(shè)備，對(duì)機(jī)房中其他設(shè)備和關(guān)鍵業(yè)務(wù)的運(yùn)行有著十分重要的作用。嚴(yán)格遵循UPS的使用要點(diǎn)，并及時(shí)根據(jù)UPS的使用現(xiàn)狀采取適當(dāng)?shù)木S護(hù)策略，對(duì)其穩(wěn)定可靠的履行供電職能、提升工作壽命有著非常突出的意義。
