一、引言 保證任何情況下的正常供電，是冶金行業(yè)的重要基礎。為此,除工業(yè)電網(wǎng)正常供電外，還需配備UPS供電系統。UPS電源是保障供電穩定和連續性的重要設備，因其主
要機智能化程度高，儲能器材采用免維護蓄電池，使得在運行中往往忽略了對該系統的維護與檢修。其實(shí)維護的好壞，對電源的壽命和故障率有很大影響，下面根據我們使用中
的具體情況和維護經(jīng)驗介紹UPS電源的使用注意事項和日常維護要求。 雖說(shuō)各企業(yè)配置的UPS供電系統設備型號及系統容量有所不同，但其原理和主要功能基本相同。在UPS電
源類(lèi)型選擇上各站都選擇了在線(xiàn)式，這時(shí)因為在線(xiàn)式UPS電源系統具有對各類(lèi)供電的零時(shí)間切換，自身供電時(shí)間的長(cháng)短可選，并具有穩壓、穩頻、凈化的特點(diǎn)。 當UPS電源系
統本身出現故障時(shí)有自動(dòng)旁路功能，當需要檢修時(shí)可采用手動(dòng)旁路，使檢修、供電互不影響。在功率選擇上，萊鋼中小型棒材生產(chǎn)線(xiàn)選用了中功率系統。
二、UPS電源系統 UPS電源系統由4部分組成：整流、儲能、變換和開(kāi)關(guān)控制。其系統的穩壓功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高頻開(kāi)關(guān)整流器，本身具有可
根據外電的變化控制輸出幅度的功能，從而當外電發(fā)生變化時(shí)（該變化應滿(mǎn)足系統要求），輸出幅度基本不變的整流電壓。凈化功能由儲能電池來(lái)完成，由于整流器對瞬時(shí)脈沖
干擾不能消除，整流后的電壓仍存在干擾脈沖。儲能電池除可存儲直流直能的功能外，對整流器來(lái)說(shuō)就象接了一只大容器電容器，其等效電容量的大小，與儲能電池容量大小成
正比。由于電容兩端的電壓是不能突變的，即利用了電容器對脈沖的平滑特性消除了脈沖干擾，起到了凈化功能，也稱(chēng)對干擾的屏蔽。頻率的穩定則由變換器來(lái)完成，頻率穩定
度取決于變換器的振蕩頻率的穩定程度。為方便UPS電源系統的日常操作與維護，設計了系統工作開(kāi)關(guān)，主機自檢故障后的自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)，檢修旁路開(kāi)關(guān)等開(kāi)關(guān)控制。
在電網(wǎng)電壓工作正常時(shí)，給負載供電如所示，而且，同時(shí)給儲能電池充電；當突發(fā)停電時(shí)，UPS電源開(kāi)始工作，由儲能電池工給負載所需電源，維持正常的生產(chǎn)（如粗黑→所
示）；當由于生產(chǎn)需要，負載嚴重過(guò)載時(shí)，由電網(wǎng)電壓經(jīng)整流直接給負載供電（如虛線(xiàn)所示）。 UPS電源系統主要分兩大部分，主機和儲能電池。額定輸出功率的大小取決于
主機部分，并與負載屬那種性質(zhì)有關(guān)，因為UPS電源對不同性能的負載驅動(dòng)能力不同，通常負載功率應滿(mǎn)足UPS電源70％的額定功率。儲能電池容量的選取當負載功率確定后主
要取決其后備時(shí)間的長(cháng)短，這個(gè)時(shí)間因各企業(yè)情況不同而不同，主要由備用電源的接入時(shí)間來(lái)定，通常在幾分鐘或幾個(gè)小時(shí)不等。萊鋼中小型棒材生產(chǎn)線(xiàn)因生產(chǎn)需要不允許斷
電，因此，UPS電源系統在檢測到電網(wǎng)電壓中斷后，可自行啟動(dòng)供電，且隨著(zhù)儲能電池慢慢放電， 儲能電池的容量隨著(zhù)時(shí)間會(huì )逐漸降低，考慮到壽命終止時(shí)儲能電池容量下降到50％并留有一定的余量，我廠(chǎng)UPS電源系統的工作時(shí)間當儲能電池滿(mǎn)容量時(shí)為2小時(shí)，半容量為1小時(shí)。
2.1電源工作原理 2.1.1 AC-DC變換：將電網(wǎng)來(lái)的交流電經(jīng)自耦變壓器降壓、全波整流、濾波變?yōu)橹绷麟妷?，供給逆變電路。AC-DC輸入有軟啟動(dòng)電路，可避免開(kāi)機時(shí)對電網(wǎng)的沖擊。
2.2 .2 DC-AC逆變電路：采用大功率IGBT模塊全橋逆變電路，具有很大的功率富余量，在輸出動(dòng)態(tài)范圍內輸出阻抗特別小，具有快速響應特性。由于采用高頻調制限流技術(shù)，及快速短路保護技術(shù)，使逆變器無(wú)論是供電電壓瞬變還是負載沖擊或短路，均可安全可靠地工作。
2.3.3 控制驅動(dòng)：控制驅動(dòng)是完成整機功能控制的核心，它除了提供檢測、保護、同步以及各種開(kāi)關(guān)和顯示驅動(dòng)信號外，還完成SPWM正弦脈寬調制的控制，由于采用靜態(tài)和動(dòng)態(tài)雙重電壓反饋。極大地改善了逆變器的動(dòng)態(tài)特性和穩定性。不間斷電源工作原理框圖如圖2所示。
2.3電源工作過(guò)程 當市電正常380Vac時(shí)，直流主回路有直流電壓，供給DC-AC交流逆變器，輸出穩定的220Vac交流電壓，同時(shí)市電對電流充電。當任何時(shí)候市電欠壓或突然掉
電，則由電池組通過(guò)隔離二極管開(kāi)關(guān)向直流回路饋送電能。從電網(wǎng)供電到電池供電沒(méi)有切換時(shí)間。當電池能量即將耗盡時(shí)，不間斷電源發(fā)出聲光報警，并在電池放電下限點(diǎn)停止
逆變器工作，長(cháng)鳴告警。不間斷電源還有過(guò)載保護功能，當發(fā)生超載（150%負載）時(shí)，跳到旁路狀態(tài)，并在負載正常時(shí)自動(dòng)返回。當發(fā)生嚴重超載（超過(guò)200%額定負載）
時(shí)，不間斷電源立即停止逆變器輸出并跳到旁路狀態(tài)，此時(shí)前面空氣開(kāi)關(guān)也可能跳閘。消除故障后，只要合上開(kāi)關(guān)，重新開(kāi)機即開(kāi)始恢復工作。為使不間斷電源充分工作，避免
在過(guò)載或欠載下運行，電源在開(kāi)機前，首先計算負載容量。FR-UK型不間斷電源（標稱(chēng)額定功率）80%的阻性負載設計負載能力，一般帶計算機負載時(shí)可承受的按下式估算：
∑i=1 n Pi≤P 其中P為不間斷電源輸出容量（VA），P為第i個(gè)負載伏安數 每套PLC功率： 220V*0.5=110VA 每臺操作站功率： 220V*2A=440VA IBM PC客戶(hù)機及服務(wù)器：
220V*1.5A=330VA 則總功率：10*110VA+4*440VA+11*330VA=6490VA 6490VA/0.8=8112VA 因此，在這條棒材生產(chǎn)線(xiàn)上，采用10KVA的不間斷電源比較合適。 三、UPS電
源系統的使用與維護
1 、UPS電源系統開(kāi)、關(guān)機
1.1 第一次開(kāi)機 (1)按以下順序合閘：儲能電池開(kāi)關(guān)→自動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)→輸出開(kāi)關(guān)依次置于“ON"。 (2)按UPS啟動(dòng)面板“開(kāi)”鍵，UPS電源系統將徐徐啟動(dòng)，“逆變”指示燈亮，延時(shí)1分鐘后，“旁路”燈熄滅，UPS轉為逆變供電，完成開(kāi)機。 經(jīng)空載運行約10分鐘后，按照負載功率由小到大的開(kāi)機順序啟動(dòng)負載。
1.2 日常開(kāi)機 只需按UPS面板“開(kāi)”鍵，約20分鐘后，即可開(kāi)啟電腦或其它儀器使用。通常等UPS啟動(dòng)進(jìn)入穩定工作后，方可打開(kāi)負載設備電源開(kāi)關(guān)（注：手動(dòng)維護開(kāi)關(guān)在UPS正常運行時(shí)，呈“OFF"狀態(tài)）。
1.3 關(guān)機 先將電腦或其它儀器關(guān)閉，讓UPS空載運行10分鐘，待機內熱量排出后，再按面板“關(guān)”鍵。
2、UPS電源系統使用注意事項 UPS電源系統因其智能化程度高，儲能電池采用了免維護蓄電池，這雖給使用帶來(lái)了許多便利，但在使用過(guò)程中還應在多方面引起注意，才能保證使用安全。
(1)UPS電源主機對環(huán)境溫度要求不高，+5℃～40℃都能正常工作，但要求室內清潔，少塵，否則灰塵加上潮濕會(huì )引起主機工作紊亂。儲能蓄電池則對溫度要求較高，標準使用溫度為25℃，平時(shí)不能超過(guò)+15℃～+30℃。溫度太低，會(huì )使儲電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1％。其放電容量會(huì )隨溫度升高而增加，但壽命降低。如果在高溫下長(cháng)期使用，溫度每高10℃，電池壽命約降低一半。
(2)主機中設置的參數在使用中不能隨意改變。特別是對電池組的參數，會(huì )直接影響其使用壽命，但隨著(zhù)環(huán)境溫度的改變，對浮充電壓要做相應調整。通常以25℃為標準，環(huán)境溫度每升高或降低1℃時(shí)，浮充電壓應增加18mV（相對于12V蓄電池）。
(3)在無(wú)外電靠UPS電源系統自行供電時(shí)，應避免帶負載啟動(dòng)UPS電源，應先關(guān)斷各負載，等UPS電源系統起動(dòng)后再開(kāi)啟負載。因負載瞬間供電時(shí)會(huì )有沖擊電池，多負載的沖擊電流和加上所需的供電電流會(huì )造成UPS電源瞬間過(guò)載，嚴重時(shí)將損壞變換器。
(4)UPS電源系統按使用要求功率余量不大，在使用中要避免隨意增加大功率的額外設備，也不允許在滿(mǎn)負載狀態(tài)下長(cháng)期運行。但工作性質(zhì)決定了UPS電源系統幾乎是在不間斷狀態(tài)下運行的，增加大功率負載，即使是在基本滿(mǎn)載狀態(tài)下工作，都會(huì )造成主機出故障，嚴重時(shí)將損壞變換器。
(5)自備發(fā)電機的輸出電壓，波形、頻率、幅度應滿(mǎn)UPS電源對輸入電壓的要求，另久發(fā)電機的功率要遠大于UPS電源的額定功率，否則任一條件不滿(mǎn)，將會(huì )造成UPS電源工作異?；驌p壞。
(6)由于組合電池組電壓很高，存在電擊危險，因此裝卸導電聯(lián)接條、輸出線(xiàn)時(shí)應用安全保障，工具應采用絕緣措施，特別是輸出接點(diǎn)應有防觸摸措施。
(7)不論是在浮充工作狀態(tài)還是在充電、放電檢修測試狀態(tài)，都要保證電壓、電流符合規定要求。過(guò)高的電壓或電流可能會(huì )造成電池的熱失控或失水、電壓、電流過(guò)小會(huì )造成 電池虧電，這都會(huì )影響電池的使用壽命，前者的影響更大。
(8)在任何情況下，都應防止電池短路或深度放電，因為電池的循環(huán)壽命和放電深度有關(guān)。放電深度越深、循環(huán)壽命越短。在容量試驗中或是放電檢修中，通常 放電達到容量的30％～50％就可以了。
(9)對電池應避免大電流充放電，雖說(shuō)在充電時(shí)可以接受大電流，但在實(shí)際操作中應盡量避免，否則會(huì )造成電池極板膨脹變形，使得極板活性物質(zhì)脫落，電池內阻增大，溫升越高，嚴重時(shí)將造成容量下降，壽命提前終止。
3、日常維護與檢修
(1)UPS電源在正常使用情況下，主機的維護工作很少，主要是防塵和定期除塵。特別是氣候干燥的地區，空氣中的灰粒較多，機內的風(fēng)機會(huì )將灰塵帶入機內沉積、當遇空氣潮濕時(shí)會(huì )引起主機控制紊亂造成主機工作失常，并發(fā)生不準確告警，大量灰塵也會(huì )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(shí)，檢查各連接件和插接件有無(wú)松動(dòng)和接觸不牢的情況。
(2)雖說(shuō)儲能電池組目前都采用了免維護電池，但這只是免除了以往的測比、配比、定時(shí)添加蒸餾水的工作。但外因工作狀態(tài)對電池的影響并沒(méi)有改變，不正常工作狀態(tài)對電池造成的影響沒(méi)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。
a.儲能電池的工作全部是在浮充狀態(tài)，在這種情況下至少應每年進(jìn)行一次放電。放電前應先對電池組進(jìn)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后電池。放電過(guò)程中如有一只達到放電終止電壓時(shí)，應停止放電，繼續放電先消除落后電池后再放。
b.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(guān)注發(fā)現和處理落后電池，經(jīng)對落后電池處理后再作核對性放電實(shí)驗。這樣可防止事故，以免放電中落后電池惡化為反極電池。
c.平時(shí)每組電池至少應有8只電池作標示電池，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并做好記錄。
d.日常維護中需經(jīng)常檢查的項目有：清潔并檢測電池兩端電壓、溫度；連接處有無(wú)松動(dòng)，腐蝕現象、檢測連接條壓降；電池外觀(guān)是否完好，有無(wú)殼變形和滲漏；極柱、安全閥周?chē)欠裼兴犰F逸出；主機設備是否正常。
e.免維護電池要維護，不是什么無(wú)稽之談，應從廣義的維護立場(chǎng)出發(fā)，做到運行、日常管理的周到、細致和規范性，保證設備（包括主機設備）保持良好的運行狀況，從而延長(cháng)使用年限；保證直流母線(xiàn)經(jīng)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(jìn)行規則。
(3)當UPS電池系統出現故障時(shí)，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(shuō)UPS主機有故障自檢功能，但它對面而不對點(diǎn)，對更換配件很方便，但要維修故障點(diǎn)，仍需做大量的分析、檢測工作。另外如自檢部分發(fā)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，一定要查明原因并排除故障后才能重新啟動(dòng)，否則會(huì )接連發(fā)生相同的故障。
(5)當電池組中發(fā)現電壓反極、壓降大、壓差大和酸霧泄漏現象的電池時(shí)，應及時(shí)采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(chǎng)家的電池聯(lián)在一起，否則可能會(huì )對整組電池帶來(lái)不利影響。對壽命已過(guò)期的電池組要及時(shí)更換，以免影響到主機。 四、結束語(yǔ) 再好的設備也有壽命，也會(huì )出現各類(lèi)故障，但維護工作做的好可以延長(cháng)壽命，減少故障的發(fā)生，這和人的壽命長(cháng)短、生老病死是一樣的道理。不要因為高智能、免維護而忽略了本應進(jìn)行的維護工作，預防在任何時(shí)候都是安全運行的重要保障。
