在线式 UPS电源在地震仪器中的使用和维护

在线式 UPS电源在地震仪器中的使用和维护

杨硕

宁夏回族自治区地震局 宁夏省银川市 75 0 000

摘要：目前各类地震仪器主机实质都是一套靠程序控制的计算机系统,由于它的复杂性和精确性,现在为地震仪器配置的UPS电源(小型,功率在2000VA～5000 VA)都是在线式的。在线式UPS电源相对于后备式UPS电源具有稳压精度高、稳频特性好、波形失真度小和瞬态响应特性好等优点,这种UPS能为地震仪器主机提供高质量和高可靠的交流电源。

关键词：地震仪器；在线式UPS电源；负载；功率；

在线式UPS电源具有稳压精度高、稳频特性好、波形失真度小和瞬态响应特性好等优点,因此被广泛地用于为地震仪器主机提供高质量和高可靠的交流电源。介绍了在线式UPS电源的工作原理及其使用和维护方法。

一、UPS电源的使用管理

1.周期性检查。UPS电源在正常的使用过程中，不仅需要按照既定的日期对各个部件进行检查，还需要检测UPS电池组以及各个电池组的内部电阻。当在日常检查或周期性检查的过程中，其某个电池单元的内阻大于0.08Ω或其端电压差大于0.4 V时，必须对电池组进行检查，从而判断电池组是否工作异常。工作异常的电池单元可以单独外置充电器进行充电。在充电过程中，有效控制时间在10～12 h之内，观察充电过程中电压的变化。在电池内阻和电池电压充电发生不均衡的现象时，需要观察UPS、电池内部的回路，对UPS电池回路中不能满足要求的部分进行及时纠正，如果不采用脱机均衡的充电方法对不平衡电池进行单元充电，将会引起极为严重的后果。

2.第一次充电。对于全新的电池，人们往往认为其性能较为良好，因此，在管理的过程中经常会出现不重视的现象。对于UPS电池组而言，最开始充电需要保证充电时间在12 h以上，UPS电源如果长时间不使用，闲置之前需要充满电，否则会导致电池的功能下降，对UPS电源造成损伤。

3.避免放电过度。电池的寿命往往与放电的次数存在一定的关系。在UPS电源使用的过程中，很多工作人员由于在使用的过程中经验不足，往往会出现过度放电的现象。由于UPS在过度放电的过程中电池会受到影响，所以，尽量减少深度放电的次数。此外，UPS电源在电池组供电的过程中往往会发出警报，其警报时间大约会持续4～5 s，根据警报的声音和警报的时间可以判定电源是否能正常供电，从而可以判断电池组是否进入深度放电阶段。

4.保持室内温度。对于电池而言，电池的功能往往与其所在的环境有非常大的关系，因此，机房环境往往是直接决定UPS电源工作性能的关键。根据相应的要求，UPS电源的最佳温度为25℃，其温度最高不超过40℃，最低不低于0℃。这是因为蓄电池的输出能力往往会因为受到温度的影响而降低。此外，当温度过高时，逆变器由于自身的原因，会自动终止运作。在UPS电源中，当环境温度超过44℃时，逆变器会停止运行，进而对远端机房设备造成一定的影响。

5.选择合适的充电方式。目前，在进行UPS电源充电的过程中，恒压截止充电回路被大多数的充电系统所采用，因为UPS电源作为一个相对敏感的系统，对充电电压、电流的大小相当敏感。当充电电压过高或过低时，都会导致电池组的过量充电或充电不足。而充放电时如果电流值过大，则易导致电池极板的变形和电池性能的下降。此外，在实际充电的过程中，必须采用合适的充电器，不要购买低价劣质的充电器产品，购买的充电器最好同时具有恒流、恒压功能，从而最大程度地延长UPS电源的使用寿命；电池膨胀也会对电池寿命造成较大的影响，甚至会导致电池爆炸，这会对人们的生命财产安全造成较大的威胁。

二、使用和维护方法

1.在线式UPS电源不宜在蓄电池组接入或电池严重老化(即电池内阻过大)的情况下开机运行,否则很容易造成逆变器末级驱动管被烧毁。因为在线式UPS电源在带载时(特别是重载情况下),蓄电池还承担向逆变器的直流总线提供瞬态的脉动电流,以补偿前级整流滤波器的供电不足,正是蓄电池的瞬时“补流作用”,才在很大程度上消除了整流滤波器的直流输出上叠加的各种干扰电压。

2.不宜带载启动和关机。所谓带载启动和关机是指在线式UPS电源的后接负载处于开启状态就去启动或关闭UPS。不宜带载启动的原因有:(1)UPS在启动的瞬间,机内的各个电路的工作并未真正进入稳定状态。(2)带载启动时能产生大的浪涌电流(8 A～15 A),使UPS进入瞬态过流启动状态,这非常容易烧毁UPS的功率管。不宜带载关机的原因是:在带载关机时,虽然这时加到UPS末级驱动功率管的控制信号已消失,但流过功率管的电流并不立即消失,这即意味着在关机的瞬间,这些功率管没完全关断,此时,如果有电感或电抗性负载所反激形成的干扰电压通过逆变器后的输出变压器反向耦合回来的话,就极易烧坏驱动功率管。另外,在打开UPS电源后应等待10 s左右再打开地震仪器主机各个装置的电源开关,其目的也是为了使UPS内的电路进入稳定状态后才向负载供电。

3.在为地震仪器主机配置在线式UPS电源时,应根据主机功率的大小来选择相应功率的UPS。一般来说,UPS既不宜长期处于满载的运行状态,也不宜在长期处于负载过轻的状态下运行。前者容易造成UPS的逆变器及整流滤波器损坏,后者容易造成UPS的蓄电池被损坏(内阻过大)。在线式UPS电源与地震仪器主机之间功率的最佳配置关系是:(UPS的功率)×(60%～80%)≈仪器主机功率。

4.为了保证蓄电池有良好的充放电特性,每隔2～3个月,应人为中断外电一次,只由UPS给仪器主机供电10 min左右,然后再接上外电,让UPS内的充电电路对蓄电池组充电,一直充电至电池恢复到正常容量为止(从UPS前显示面板可看出)。另外,操作人员要尽量避免UPS电源中的蓄电池被深度放电,一旦出现,要立即将电池充好电,而决不能搁置较长时间(10 d以上)才充电。

三、在线式UPS和柴油发电机配套使用的注意事项

地震仪器用的小型柴油发电机的交流输出特性比市电的差,其输出的交流电的正弦波的波形失真度较大,并且还迭加有各种干扰谐波。发电机输出的交流电的正弦波的波形失真度和迭加上的干扰谐波随发电机输出的电压和频率的增加而增加。有时为了增大发电机的输出功率而调大其输出电压和频率,这就有可能因发电机的输出交流电的波形失真度和干扰较大而造成UPS电源内的控制市电供电到逆变器供电的转换控制电路产生误动作,这样就会使UPS由交流供电与由电池供电之间频繁切换,长时间之后就可能导致UPS逆变器的功率管被烧毁。因此操作员在调整地震仪器的柴油发电机的输出电压和频率时,两者要调得尽量标准,不能过大或过小,一般空载时的调整值是:电压220 V±5 V,频率50 Hz±2 Hz。另外,地震仪器车内负载功率值与选用的柴油发电机的功率值之间的关系是:发电机的额定功率大于或等于接在线式UPS电源的地震仪器的负载功率乘2(或3)加仪器车内的其他负载功率。

总之，正确地理解在线式UPS电源的各种性能参数并正确地使用及维护是延长UPS电源的使用寿命和降低其故障率的前提之一,仪器操作员应对自己所使用的在线式UPS电源的各注意事项有一个较好的了解,特别是对一些特殊的操作使用规则,更应该清楚,以便在异常情况下能采取正确措施。

参考文献：

［1］刘佳.新型UPS不间断电源原理与维修技术.2018.

［2］李巧玲.浅谈在线式UPS电源在地震仪器中的使用和维护.2019.