通信电源动力机务技能鉴定培训课件5UPS供电系统及维护

海南联通2012通信电源培训海南联通公司运维部动力主管黎勇UPS供电系统及维护1主要内容22一、UPS供电系统的概述1、UPS的基本功能UPS的中文名称是不间断电源，是英文（UninterruptiblePowerSystem-UPS）的缩写。当市电电源和UPS本身发生故障时，UPS不间断地为负载设备提供符合规定的交流电源。当市电电源停电时，UPS将转换为由蓄电池供电的工作方式（储能方式），在规定时间内向负载设备供电。当市电电源较长时间停电时，UPS需要由备用发电机组供电，继续不间断地为负载供电。UPS故障时，将负载转换至旁路，由旁路电源供电。在市电正常的情况下，UPS将市电电源进行适当的变换和调节，从而抑制市电电源的各种干扰；为负载提供高质量的交流电源（正常方式）。因此UPS还具有改善市电质量的功能。所以，UPS的基本功能是不间断供电和改善市电电源质量。功能：备用电源电力净化3一、UPS供电系统的概述分类：后备式在线互动式在线式旁路输入开关切换开关输出1、后备式UPS特点：结构简单，体积小，成本低，但输入电压范围窄，市电正常时无净化电网污染功能，输出电压稳定精度差。4一、UPS供电系统的概述2、在线互动式UPS逆变器切换开关输出蓄电池整流器旁路输入开关264～276175～264150～175特点：有较宽的输入电压范围，噪音低，体积小等特点，市电正常时基本无净化电网污染功能。5一、UPS供电系统的概述2、在线式UPS特点：有较宽的输入电压范围，无切换时间，且输出电压稳定精度高，特别适合对电源要求较高的场合，但是成本较高。6二、UPS供电系统的组成输入整流滤波电路功率因数校正电路蓄电池组整流器逆变电路静态开关电路控制、监测、显示及保护电路7三、UPS供电系统的运行方式正常运行--所有相关电源开关闭合，UPS带载。维护旁路--UPS关断，负载通过维护旁路开关，连接到旁路电源。关断--所有电源开关断开，负载断电。8四、UPS的冗余从海南联通的实际使用来看，城域网、基站、接入网机房一般使用单机UPS，局楼使用冗余UPS系统。1、主从串联热备份用于中小功率，易于安装调试，没有扩容能力，从机电池寿命缩短。市电负载UPS1UPS2主机从机主机旁路从机输出9四、UPS的冗余2、并机冗余供电（交换局普遍使用此配置）用于大功率，多台UPS平均分摊负载，可靠性高，控制电路复杂。市电负载UPS1并机逻辑控制UPS210四、UPS的冗余并联冗余UPS系统由两个或多个单机UPS系统组成，各单机UPS系统的输出并联连接到一个公共的配电系统。系统一般按N+1个单机UPS系统配置，其中N个单机UPS系统就足以供给系统全部负载，再增加一个作为备用。因此，如果只有一个单机系统故障，N+1并联冗余系统仍能正常工作。并联台数厂家一般承诺可以6台（8台）UPS并联。但是，当并联的单机UPS系统的数目增大时，并联冗余系统的可用度的提高的幅度会减小。N很大时，并联冗余系统可用度的提高并不明显。而且，在实际应用中，N较大的N+1并联冗余系统的故障率较高。所以，在投资允许的情况下应尽量采用1+1并联冗余UPS系统。如果系统容量很大，必须采用N+1并联冗余UPS系统时，应注意并联的单机台数不宜太多，一般建议N≤3。11四、UPS的冗余3、双母线UPS供电系统电池UPS1STS电池UPSACPPC双电源负载单电源负载LBSUPS2母线1母线2双母线供电主要解决单母线运行方式存在的单点瓶颈问题，对能实施双电源输入的负载较为安全，设备只有单电源输入时，需要增加STS。单电源负载经静态转换开关供电，有以下缺点：1）增加了成本和安装费用；2）可靠性降低，效率降低；3）增加了维护要求。12五、UPS供电系统的日常维护1.UPS主机现场应放置操作指南，指导现场操作。2.UPS的各项参数设置信息应全面记录、妥善归档保存并及时更新。3.定期检查主机、电池及配电部分引线及端子的接触情况，检查馈电母线、电缆及软连接头等各连接部位的连接是否可靠，并测量压降和温升。4.UPS电容温升检测和电容更换工作需常态化，使用3年以上的电容需加强检测及时更换，使用5年的电容必须更换。5.定期检查UPS各主要模块和风扇电机的运行温度有无异常。6.定期进行UPS电池组带载测试。7.当输入频率波动频繁且速率较高，超出UPS跟踪范围时，严禁进行逆变/旁路切换操作。在油机供电时，尤其应注意避免该情况的发生。8.UPS应使用开放式电池架，以利于蓄电池的运行及维护。9.测量并记录电池充电电压、电池充电电流、UPS三相输出电压、UPS输出线电流。如果测量值与以前明显不同，应记录下新增负荷的大小、种类和位置等。1310.UPS供电系统的输入回路应采用双电源输入以避免单点故障，UPS供电系统的主路输入（整流器输入）和静态旁路的输入应分别引自不同的输入开关。但两台（或三台）UPS的旁路电源必须来自同一个电源。11.UPS输入、输出交流电缆应选用四芯同截面的阻燃铜电缆。12.IDC/NGN/计费中心/智能网等特别重要通信机房，UPS供电系统应采用双母线供电方案或“N+1”并联冗余供电方案。采用“N+1”方案时，UPS设备并联数量不宜超过3台。13.输入总电流谐波含量（iTHD）应满足YD/T1095-2000《通信用不间断电源—UPS》的I类要求，即输入总电流谐波含量应小于5%(满载)。14.当双系统UPS中某套系统出现故障，或者单系统UPS中某台UPS设备出现故障不能正常工作时，其余UPS设备的单机负荷率最大不应超过80％。五、UPS供电系统的日常维护1415.同一套UPS系统内部，同时输出的多台UPS设备之间负载应能平均分配，并机负载均分不平衡度应≤5％。16.对重要的通信负荷，应从UPS供电系统输出到通信设备机柜，全程提供双路独立电源。其负载配电柜的零地电压应控制在1V以内。17.UPS系统输出端应尽量做到三相平衡，中性线电流（含三次谐波叠加产生的电流）不宜大于相线电流的50％。18.定期进行UPS各项功能测试。19.经常检查设备的工作和故障指示是否正常。20.定期查看设备监控面板各项参数数据，对UPS输入输出进行测试。对后备蓄电池的均浮充参数设置应合理。21.UPS系统的仪表显示应准确，误差率不大于5％。22.保持机器清洁，定期清洁散热风口、风扇及滤网。五、UPS供电系统的日常维护15六、UPS供电系统故障诊断如果说蓄电池是UPS的“心脏”，那么充电、整流、滤波、逆变等电路则是UPS的“躯体”，控制电路无疑是UPS的“大脑”。为了保证设备和UPS本身的安全，控制电路必须对来自检测电路的信息(过流、过压、蓄电池电压、蓄电池极性、交流电压、交流电流等)进行准确、迅速的处理。虽然电路的控制系统比较复杂，但正因为有了这些复杂的控制关系，当UPS出现故障时用户才能根据故障现象，判断出故障的大致范围。一般情况下，UPS主板常见的故障主要有不逆变、不稳压、不充电、不能用市电、死机等几种。在检修UPS时，应首先检查蓄电池，其次是主板电路。当确定主板电路故障后，应先查市电稳定供电电路，然后查逆变电路。下面对这几种故障的维修方法分别作以介绍。16六、UPS供电系统故障诊断1.不逆变不逆变是指UPS市电能正常工作，但市电中断时蓄电池直流电压不能转变为220V交流电压。遇到这种情况时，应首先测量蓄电池电压，因为若蓄电池电压过低(对于24V蓄电池，一般调整为2lV)，控制电路检测到蓄电池电压过低信号后，就会中断逆变电路工作。其次检查辅助电源是否正常以及逆变管和驱动管有无损坏；最后检查输出保护电路一般情况下，通过上述步骤即可检查到故障点，并予以排除。2.不稳压对于非在线式UPS，不稳压分为交流输入时输出不稳压和逆变输出不稳压两种情况，当市电输入时，输出稳压过程是通过调压电路控制继电器与变压器的不同抽头进行连接来实现的；逆变输出电压的稳压过程是通过检测逆变器反馈电压高低来控制方波信号的脉冲宽度而实现的。如果UPS出现不稳压故障，只要检查相应的调压控制电路即可。17六、UPS供电系统故障诊断3.不充电不充电故障在市电不经常中断的环境里比较难发现，而它的危害很大，很可能使蓄电池因长期得不到充电而提前报废。正常时，对单块12V的蓄电池来说此电压为13.5V，若此电不正常，就应检查充电电路及相应控制电路，特别是与此相关的控制电路。当市电电压过低或中断时，充电电路在控制电路的作用下会停止工作。若相应控制电路有故障而误动作，也会使充电电路不工作。4.不能用市电逆变输出正常，周市电输入时无输出。遇到此类故障时应首先检查市电检测电路，因为当市电检测电路检测出市电电压低于170V或高于260V时，就会发出相应信号给控制电路，便控制电路发出控制脉冲，切断市电输入通路，并使UPS处于逆变状态。当检测电路正常后，最后检查继电器转换电路。由于机型不同，其控制关系和保护电路类型也千差万别。此处同一故障现象的原因还有很多，但根据经验，其检查方法都基本相同。18六、UPS供电系统故障诊断5.不能正常启动在正常情况下，只要合上输入开关，UPS便自动工作在旁路供电状态，这时负载由市电直接提供电源。当发出UPS启动命令后，UPS开始启动，约1min后自动由旁路供电方式转为逆变器供电方式(正常工作方式)。UPS不能正常启动的原因除机器内部的因素外，使用者首先应检查输入电压是否正常，对于三相输入的UPS，还要检查是否缺相。因为在UPS内部有一个检测电路时刻对输入电压进行监测，若存在缺相，输入电压的三相平均值必然低于正常值的下限，检测电路便发出信号，封锁UPS的启动。若检查输入电压正常而UPS仍未启动，对于单相输入的UPS、要检查输入电压的相线与零线是否接反；对于三相输入的UPS，则要检查其输入电压的顺序是否正确。电池长期放置不用，电压低或电池未连接好。19六、UPS供电系统故障诊断6.启动后不能正常转换出现这种现象最大的可能是此时旁路电压超出其允许范围。UPS对于其输入电压的允许范围是比较宽的，一般为额定值的—20%～+10%，，但其旁路电压只允许在其额定值的—10%～+10%的范围内。出此就出现了UPS虽然能够启动却不能转换到正常工作状态的情况。出现不能正常转换的情况时，首先应检查当时的市电电压(旁路电压)是否超出其允许范围，如已超出，则无需进行任何处理，只要市电电压进入其允许范围，UPS就会自动地转换到正常工作方式。如检查的结果证实市电电压在允许范围内，其原因可能是随着UPS使用时间的延长，其内部控制电路的某些参数发生了漂移，使得旁路电压的允许范围变小。这时需要对UPS内部的某些参数作必要的调整(最好由UPS的专业人员进行)。20六、UPS供电系统故障诊断7.在运行中频繁地转换到旁路供电方式UPS一般运行在正常工作状态，但是在某些情况下就会转到旁路供电状态。如果UPS本来负载就比较重，这时再启动其他的负载，UPS就会因过载而转到旁路供电，等负载的冲击电流过去后，UPS又自动转换到正常工作状态。这种情况的频繁出现对UPS的稳定工作是不利的，应进行相应处理。在接有多台计算机及打印机等负载时，在UPS的输出端安装一个开关，集中控制这些负载的启动及停止是不恰当的。经计算，计算机在开机瞬间的负载量约是正常工作时负载量的2一3倍。这样的控制方式在加载的瞬间必然造成UPS的过载而使其转换到旁路。为了避免这种情况的发生，可采取两种办法：一是仍集中控制设备的启停，但必须在旁路方式下进行，待设备启动之后再启动UPS，由于旁路工作方式的过载能力较强。躲开了集中加载瞬间所产生的冲击电流；二是在正常工作的情况下加载，但由于逆变器的过载能力较弱，此时不能采用集中加载的方法，应逐步加载以分散加载时的冲击电流。21六、UPS供电系统故障诊断8.逆变器驱动管损坏减少或避免UPS逆变器驱动管损坏的方法有：①慎重选择UPS的负载，最好不带大功率可控硅负载和可控硅桥式整流器及半波整流器等非线性负载。②UPS在工作时蓄电池组未接入或接入的蓄电池组严重失效。蓄电池不仅能够储存电能，在UPS的工