汉中市气象局 张继光

如何正确使用UPS电源

汉中市气象局 张继光

随着电子技术的不断发展，大量的自动化、信息化等设备广泛应用于各行各业中。同时，对高质量的供电也提出了越来越严格的技术要求。如何保证自动化、信息化设备能够安全正常的运行，UPS不间断电源在这里就显得尤为重要了。而如何正确配置和使用UPS电源是必须引起我们足够重视的问题。本文就如何正确配置和使用UPS电源作一下简述。

UPS电源；安全使用

如何正确使用UPS电源，使其发挥最大功效，来保证自动化、信息化等设备的安全正常运行。首先，选型、功率配置不可忽视。其次，正确使用及维护也非常重要。

目前，市场上销售较为普遍的几种类型UPS电源装置的工作原理和维修技术已得到详细的研究和讨论。它们是：

(1)后备式UPS电源：该类产品供电效率高但供电质量相对较差，其输出波形为正弦波和方波，大多为方波。它存在切换时间，一般为4-10ms，但对于一般的计算机设备的工作不会造成影响。只适用于要求不高的场合。

(2)在线式UPS电源：该类产品一般采用了双变换模式，无论是市电正常或是由蓄电池逆变供电，逆变器始终处于工作状态，这就从根本上消除了来自电网的电压波动和干扰对负载的影响，真正实现了对负载的无干扰、稳压、稳频以及零转换时间。比较适合于用外加蓄电池的方法改成长时间不间断供电系统。在线式UPS输出多为正弦波，电压和频率比较稳定，所以，它多被用在供电质量要求很高的场所。

(3)在线互动式：在线互动式UPS是介于后备式和在线式UPS工作方式之间的UPS设备，它集中了后备式UPS的高效率和在线式UPS供电质量高的优点。在线互动式UPS的逆变器一直处于工作状态，它具有双向功能，市电正常时UPS的逆变器处于反向工作状态，给蓄电池组充电。市电异常时，逆变器立刻转入逆变工作状态，将蓄电池组的直流电压转换为交流正弦波并输出。其转换时间比后备式UPS短。但由于充电器与逆变器共用一个模块，在给蓄电池组充电时，由逆变器产生的高频谐波成分很难被滤除，使充电效果不是非常令人满意，因此不适合作长延时的UPS。

1.UPS的选型及及功率配置

1.1 UPS电源的选型

UPS的选型包括主机的选择和蓄电池组的选择，应考虑以下几点：

(1)首先应满足运行设备能够正常运行，即根据所运行设备的技术要求选择合适的并保证所选主机的技术性能为技术权威部门和社会认可的产品。

(2)根据所运行设备的总功率选择具有一定功率余量的UPS主机。

(3)根据运行设备所要求的待机时间配置相应的电池组。

1.2 UPS电源的功率配置

正确的选择UPS及后备电池容量，对UPS的正常运行至关重要。电池容量选择偏小不仅不能满足UPS后备时间，还会因电池放电倍率太大，严重影响电池的性能及使用寿命，同时给系统的稳定运行带来极大的隐患。

UPS电源主机的配置应考虑所有需要作电源保护的运行设备的总负载。通常情况下，一台计算机的负载功率约250W；计算机网络常用的服务器约700W；路由器约100W，HUB交换机约100W。举例如下：

假如：一个计算机房有PC机8台，服务器2台，路由器2台，网络交换机2台需要2小时以上的电源保护，计算如下：

第一步，先计算出运行设备的总负载：

第二步，UPS主机容量计算：

在线式UPS一般功率因数为0.8，则3300W÷0.8=4125VA，考虑UPS容量的冗余，一般以20%到30%（因为UPS的最佳工作状态就是负载的70%到80%）；所以设计推荐UPS容量应该为4125VA X 1.3 = 5363VA，从而可以得出选用6000VA的UPS。

第三步，蓄电池容量的计算：

在选择UPS之前，要查阅所选品牌的功率因数。如山特在线式C6K(S)UPS，它的功率因数为0.8，所以。6000VA的实际功率就等于6000×0.8＝4800，该机型的电池电压为192V，根据公式W=I×U，则I=W÷U=4800÷192=25A，也就是说，所有运行设备延时一小时需用25AH的电池。若需延时2小时，即需要50AH的电池。

目前，常用的蓄电池容量有：24AH-12V；38AH-12V；65AH-12V；100AH-12V。根据以上计算，可选用65AH-12V的蓄电池。由于UPS常用的电池电压为12V，而山特在线式C6K(S)UPS的电池电压为192V，所以，需配置电池的节数应为：192V÷12V=16（节）

2.UPS电源的安全使用与维护

2.1 UPS电源的安全使用

UPS电源的正确使用，不但可以减少UPS电源发生故障的机会，而且能够有效的延长其使用寿命。日常使用中应当注意以下几点：

(1)使用UPS电源时，应务必遵守产品说明书中的有关规定，保证所接的相线、零线及地线符合要求，不得随意改变其相互顺序。

(2)给UPS主机供电的市电配电箱内所使用的开关不宜使用闸刀开关，因为闸刀开关在接通或切断电源瞬间有拉弧现象，会对电网产生干扰。应采用空气开关，这种开关不仅有消弧和负载短路时响应速度快的特点，而且还有漏电保护和过热保护等功能。

(3)市电电压波动范围应符合UPS输入电压变化范围的要求，如市电电压波动较大，应在UPS前级增加稳压设备。

(4)禁止将不同安时数、不同品牌的蓄电池组合使用。

(5)要注意UPS主机与电池箱的有效屏蔽和接地保护，为防止寄生电容耦合干扰以及保护设备和人身安全，UPS必须做接地处理且接地电阻不大于1Ω.

(6)UPS的工作环境应保持清洁、通风，避免阳光直射，环境温度应在25℃左右。这一点对蓄电池而言尤为重要，因为温度的过高或过低都会严重影响蓄电池的容量和使用寿命。

(7)按照正确的开、关机顺序进行操作。开机时，先开UPS进线开关，稍后再开负载的电源开关，且要一个一个的开启，先开负载大的，后开负载小的，避免突然加载或减载。关机时，先关闭负载，再关闭UPS主机，最后关闭市电开关。另外，要切记不要频繁关闭和开启UPS，否则UPS可能处于启动失败状态。

(8)对于绝大多数UPS来说，当处于逆变供电状态时，一般要求它的负载特性为纯电阻性或电容性。当负载为电容性时，其功率因数应大于0.8。而对于电感性负载，因其启动电流超过额定电流的3～4倍，会引起UPS瞬间超载，影响其寿命。

(9)禁止超载使用UPS，所带负载应该控制在UPS标称负载量的80﹪以内。如果超载使用，在逆变状态下极易造成逆变三极管击穿。

(10)不宜在UPS电源的输出端带相对于UPS电源的额定输出功率的大功率可控硅负载、可控硅桥式整流型负载及半波整流型负载。否则，UPS的故障率将明显增加。其原因是UPS的输出电流会在正负半波出现电流突变，使逆变驱动晶体管工作在严重不对称的状态，极易烧毁逆变器中的功率驱动元件。

2.2 蓄电池的安全使用

正确的使用和维护蓄电池是保证UPS电源系统能否正常工作的关键。那么，如何保证蓄电池组的容量不下降、充放电特性不变以及延长电池组的使用寿命，在使用UPS电源过程中应注意以下几种事项：

(1)避免电池的过度充放电。过充，会造成电池内部极板的变形以及极板上的活性物质脱落，使电池容量下降。过放，会造成电池内部极板表面硫酸盐化，导致电池的内阻增大，消耗大量的电能，使待机时间大大降低。

(2)定期充放电，UPS电源如果长期处于浮充状态，而没有放电过程，会导致电池内阻增大，造成蓄电池失效报废。所以，UPS电源在使用过程中，要每隔15～30天人为的对蓄电池进行一次放电，即关闭市电输入，让UPS电源处于逆变状态下工作。为防止过放电造成蓄电池损坏，放电时间控制在10min～15min为宜。

(3)对于长期处于市电电压偏低或经常停电的UPS电源使用者，为防止蓄电池长期充电不足造成损坏，可避开用电高峰时间而选择深夜对蓄电池进行充电。

(4)蓄电池的容量与环境温度密切相关，通常情况下，蓄电池的性能参数是在室温20℃的条件下进行标定的。使用环境的温度过高或过低，都会影响蓄电池的可供使用容量。所以，工作环境温度应控制在25℃左右为佳。

3.结束语

UPS电源系统因其智能化较高，给使用带来了便利，但在使用过程中应在多方面引起注意。不但要正确使用，还要经常维护，尤其是蓄电池的正确使用与维护。这是因为UPS电源系统在使用中所发生的问题很大程度上都是蓄电池的问题。

[1]周志敏,周纪海.UPS实用技术—应用与维护[M].人民邮电出版社,2003,11.

[2]李成章,王淑芳.新型UPS不间断电源原理与维修技术[M].电子工业出版社,1998,1.

张继光，陕西省汉中市气象局技术保障中心工程师。