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行业资讯

UPS电源系统的使用要点-精密空调蓄电池

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2021/2/2     浏览次数:    
UPS电源使用并没你想的那么复杂
1.UPS电源系统的使用要点
UPS电源对保障数据中心关键业务有重要作用。经建设期的良好调试和验收之后,UPS使用者需要注意以下几点:
1.1正确的态度
首要一点其实是使用者的认识和态度,这是一切方法手段的前提。要知道,UPS是内部最高可达800V电压、保障高价值数据业务的电气设备。使用者只有对电气足够敬畏,对UPS足够了解,在使用和维护过程中才不会草率和想当然,从而确保人身和设备安全,最大限度减少隐患。

1.2规范的操作
(1)正确开关机
虽然UPS越来越智能,通常都具备丰富的检测和保护功能,但仍然建议使用者能够按照技术手册上的开关机步骤来操作。因为这是厂家经过综合考虑后给出的流程,尽量规避了各种工况下可能发生的风险。另外,一般负载在启动瞬间会产生电流冲击,因此当负载率较大时,建议使用者开机时先启动UPS,再逐一开启负载;关机时先断开负载,再将UPS电源关机,这样也利于关机设备的散热。
(2)正确切维修旁路
尽管同为交流电,但UPS输出的电源是由设备调节控制、波形纯净的电源,和市电或多或少都会存在差异,二者若直接汇流在一起,轻则产生环流,重则冲击甚至损坏设备。因此,UPS电源的内部维修旁路和配电柜上的外部维修旁路不可随易闭合,请务必严格遵照技术手册的指示操作。
(3)并机UPS电源的旁路市电要同源同一并机系统的各台UPS主路输入可以不同源,但旁路输入必须来自同一路市电。否则并机系统切旁路后,各台UPS旁路的电源之间便会发生短路。对于早期模拟控制电路的UPS来说,旁路不同源还可能会导致并机控制信号的混乱。需要强调的一点是,同一并机系统的各台UPS旁路输入最好直接连接在同一输入配电柜内,以确保在任何工况下旁路均同源。
(4)并机UPS电源的外部输出开关不可轻易断开并机系统为实现均流控制,各台UPS都会根据自己的输出电流与系统平均电流的差异来调节输出电压,从而调节均流。由于大部分UPS电源输出配电柜都没有反馈开关状态信号给UPS,所以当使用者断开并机运行中某台UPS的输出配电开关时,UPS无法获知此操作,但它检测到自己的输出电流突然变为0,远低于系统平均电流,于是会尝试调高输出电压,期望拉升电流;而其他UPS正好相反,会逐渐调低输出电压,以期降低电流。最终,UPSUPS之间的输出电压会相差几十伏,若此时再草率闭合输出配电开关,压差产生的瞬间冲击电流则很可能会使UPS保护。
1.3合理配置负载
(1)三相平衡
UPS电源的额定容量是平均分配到三相的,所以使用时确保三相负载平衡可以让UPS利用率最大化。而且,三相负载平衡可以降低零线电流,在一定程度上抑制零地电压的升高。
(2)不超载使用
若负载电流超出功率器件的容量,发热量长时间超出UPS的散热能力,会导致UPS保护停机甚至器件损坏。
(3)尽量避免冲击性负载
冲击性负载指的是大功率电机/压缩机类设备,其在运行过程中会频繁启停,而且每一次启动都会产生可能高达5~7倍的冲击电流。故UPS应尽量避免带冲击性负载;若确实需要,则应对UPS电源进行放大选型,或为负载配置变频/缓启的功能。
(4)关注负载的容性无功
视在功率(KVA)包括有功功率(KW)和无功功率(Kvar)两部分,其中无功功率有感性和容性之分。由于自身的固有特性,通常UPS电源带容性负载的能力都比带感性负载的能力要弱一些,故当负载呈容性且功率因数PF<0.9时,UPS的实际带载能力可能就要降额。

1.4蓄电池的保养
蓄电池是UPS电源系统中的一个重要组成部分,是实现电源输出不间断功能的重要保障,因此蓄电池的保养也不容忽视。
(1)合理存放
蓄电池存在自放电效应,已安装起来了的电池组自放电会更加显著,所以对于还未安装并带包装的电池,通常存放时间达到六个月就必须进行充电;对于因故需暂时停用的UPS电源,最好不要完全下电,保持充电器工作。
(2)合理放电
不可过放电,放电深度越深,蓄电池循环寿命越短,当放电深度超过蓄电池的安全阈值(通常在1.7V/Cell左右)后会严重影响活性物质的恢复,绝大部分UPS都会有EOD保护电压参数可以设置;
放电电流不要超过电池的最大承受能力,例如400KVAUPS电源的最大放电电流可达近900A,而100AH电池的理论承受能力约1000A,故当400KVAUPS只配一组100AH甚至更小的蓄电池时就会存在较大风险;
既不要频繁过大电流放电,也不要长时间小电流放电,否则对电池的容量和寿命也会有较大影响,因此UPS电源电池配置要合理,负载率最好在20%以上。
(3)定期放电保养
稳定可靠的市电令蓄电池长期处于浮充状态,也会导致电池容量出现一定程度的降低,建议以季度或半年为周期对连续浮充的蓄电池进行适当放电活化。目前大部分UPS电源电池周期性自检功能的结束阈值是20%,这个放电深度既能起到保养电池的作用,又兼顾了后备时间和负载安全,并尽量减少了对电池寿命的影响,是厂家综合各方面因素得到的一个平衡点。
(4)定期检测内阻
由于串联关系,一两节明显落后的蓄电池即可严重影响整组的放电性能,故及时发现并更换掉落后电池尤为重要。而内阻是反映电池性能的一项重要指标,定期检测电池内阻可以及时安全的发现异常蓄电池。若借助电池监控系统,不但可以省却繁琐的测试过程,还可以方便的进行历史数据统计和趋势分析。
(5)合理均充
当前在手机行业大受追捧的快充功能,其实在电源行业已经存在了很多年,就是电池均充,通过高电压、大电流的方式来实现快速充电。均充还能起到活化电池的作用。不过错误的均充会导致蓄电池发生热失控,因此应根据电池技术参数的要求,正确设置充电电压和充电限流点,并避免均充时间太长。
2.机房UPS电源的维护策略
UPS虽然越来越智能、可靠性越来越高,但这并不代表数据中心基础的维护工作可以省略。
任何环节的疏漏仍然有可能导致UPS失效,影响关键业务。良好的维护工作能显著降低UPS系统的故障率,延长其使用寿命,对运营效率的提升以及综合成本的控制都有着相当积极的作用。
2.1维持良好的供电环境

(1)保证市电输入的电能质量尽管UPS电源除了提供不间断电源的功能外,还具有净化电源的作用,并且对较差的市电具有较强的耐受能力,但其作为一款电气设备,正常运行还是有一定条件的。比如输入市电不可严重超压超频、防止高压窜入、电压谐波含量和频率不可过大,否则都有可能触发UPS的保护动作导致停机,甚至损坏其内部器件。
(2)控制零地电压
供电系统的零地电压控制容易被人忽视,不过突变或过大的零地电压都有可能会影响机房设备的正常运行,导致UPS误动作以及后端服务器误码率的升高。零地电压的控制相对复杂,是由多方面因素共同决定的,如线路的长度和阻抗、电缆的布放、零线和地线电流、高次谐波等。
(3)做好防雷接地
雷击对电气设备而言是天敌,UPS电源也不例外。UPS安装在重要设备的前端,雷击发生时首先抵御冲击的便是UPS,而且UPS被越来越多的接入外部监控系统,这些信号线也成为雷电脉冲入侵的通道。尽管不少UPS自身带有防雷装置,不过通常都是D级防雷器,防雷是个系统工程,仅靠此处一级是完全无法达到良好防雷效果的。因此,整个数据中心都需要做好内外结合的防雷工作,保证包括UPS在内的各个机房设备对雷电都有良好的屏蔽和接地保护。比如,完善机房外部的防雷系统,做好机房的联合接地;采用多级防护措施,选择合理的位置安装B/C/D级浪涌保护装置,分层次对雷电能量进行泄放和削弱。
2.2保持适宜的机房环境
机房环境看似简单,不过对UPS电源的使用效能和寿命有着非常重要的影响。良好的机房环境是确保UPS稳定工作的前提,保持适宜的使用环境也就成为UPS维护工作中的重点之一。
(1)温湿度
使用者应控制好机房的温度和气流组织,并确保UPS电源的进出风道通畅,散热空间充足,避免局部过热。需要特别强调的是,不能忽视温度对电池寿命的显著影响:电池在环境温度20℃±5℃的时候,表现出最好的电性能和使用寿命;当环境温度超过25℃以后,每上升9℃,蓄电池的寿命就会下降一半。使用者也要控制机房的湿度保持在50%左右,既能有效避免凝露的产生,也能防止静电在设备内部的堆积。

(2)洁净度
灰尘是电源设备的主要“杀手”之一,灰尘无孔不入,当空气中漂浮的灰尘较多时,UPS电源风机会将灰尘带入设备内部,然后大量沉积。不仅严重影响通风散热,而且会积蓄静电,可能导致电源信号紊乱。若积尘内含有大量的导电介质,如切割施工产生的金属粉尘、楼板加固使用的碳纤维、汽车尾气和装修材料中挥发出来的硫离子,都会造成UPS内部短路拉弧。因此,使用者应做好机房的防尘与定期除尘工作。
(3)漏水防护
电气设备应尽可能的避免与水接触,做好漏水防护工作。如空调风管不可布放在UPS等设备的上方,以免出风口的冷凝水滴落;消防水管、空调加湿盘管和排水管等都是渗漏检查的重点关注部位。
2.3良好的维护管理
使用者应根据UPS电源设备的配置和特性,结合现场具体情况,制定出一系列有针对性的维护规程,例如根据巡检周期的不同,分别制定出日常巡视/月检/季检/年检的内容,巡检项目依次递增。
合理有序的巡检工作,可以及时发现UPS隐患,保障设备的稳定运行。完善详细的应急预案和抢救措施,可以将突发事故的影响与损失降至最小。良好的设备文档、维护记录和备件的管理,可以实现工作的可追溯性,并利于维护的宏观管理,提高工作效率。
2.4定期进行设备保养
通常UPS电源系统的使用寿命可达10年左右,然而其部分关键部件的设计寿命却只能达到5~6年左右,比如交流滤波电容、直流母线电容、散热风扇以及蓄电池,这些就需要通过设备大修来进行更新替换。
UPS电源在经过多年的使用运行之后,电气参数必然会有所漂移,需要重新校准;内部板件、信号线和导体的固定必然会有所松动,需要进行紧固;灰尘必然会大量堆积,需要进行清理;设备的软件逻辑和切换功能也应该进行检测验证。这些都需要UPS定期停机维护才能实现。
3.结语
UPS电源是当前机房中不可或缺的保障设备,对机房中其他设备和关键业务的运行有着十分重要的作用。严格遵循UPS的使用要点,并及时根据UPS的使用现状采取适当的维护策略,对其稳定可靠的履行供电职能、提升工作寿命有着非常突出的意义。
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