浅析UPS电源供电系统故障原因及解决措施

彭若尘

浅析UPS电源供电系统故障原因及解决措施

彭若尘

（中国民用航空西北地区空中交通管理局 陕西西安 710082）

UPS电源系统被广泛应用于通信、电力、国防等多个领域，其供电可靠性比较高，如果交流电网输入发生异常，则UPS可向负载继续供电，保证正常供电。本文首先介绍了UPS的几种分类，然后对UPS电源供电系统故障及原因进行了分析，并且对UPS电源供电系统故障问题解决办法进行了详细探究。

UPS电源；原理；故障

1 引言

随着科学技术的不断发展，计算机技术逐渐得到普及，在人们的日常生产和生活中发挥着十分重要的作用。在计算机供电系统当中，为了保护供电系统的稳定性，UPS系统已经得到广泛推广和应用，在保障电源持续供应方面发挥着十分重要的作用。因此，必须对UPS系统的故障问题进行深入研究，并且提出合理的维修养护措施，保障其正常运行。

2 UPS分类

2.1 后备式

如果有市电存在，通过充电器内整流对蓄电池进行浮充充电；如果市电掉电时，则由逆变器向负载供电，自动稳压器可粗略稳压及吸收部分电网干扰。后备式一般适用于小功率范围（2kVA以下），电路简单，价格低廉。由于转换开关存在断合时间，当市电掉电时会有4～10ms的转换时间。后备式UPS电流主机原理结构图如图1所示。

图1 后备式UPS电源主机原理结构图

2.2 在线互动式

“在线”指的是逆变器工作，但不输出功率，处于热备份状态，同时兼顾对蓄电池充电，以此增加UPS在市电正常时的功率容量，同时减少市电掉电时的转换时间，提高输出电压的滤波作用，在线互动式一般适用于功率多在5kVA以下。在线互动式UPS主机原理结构图如图2所示。

图2 在线互动式UPS电源主机原理结构图

2.3 双变换在线式

如果有市电存在，则整流器实现AC-DC转换功能，一方面向DCAC逆变器提供能量，一方面向蓄电池充电。该整流器一般是可控硅整流器，但也有IGBT-PWM-DSP高频变换新一代整流器。逆变器完成DCAC转换功能，向输出端提供高质量电能，无论由市电供电或转由电池供电，其转换时间为零。当逆变器过载或发生故障时，逆变器停止输出，静态开关自动转换，由市电直接向负载供电。双变换在线式UPS电源主机原理结构图如图3所示。

图3 双变换在线式UPS电源主机原理结构图

3 UPS电源供电系统故障及原因分析

3.1 UPS系统电阻器失效

电阻是UPS系统的重要组成部分，在UPS系统长期处于运行状态，很容易由于热量过高而烧毁。因此，在UPS系统的实际使用过程中，由于电阻器烧坏产生的故障较为常见，主要原因与电阻器内部构造和电阻器的使用条件有很大关系。

3.2 UPS系统电容器失效

在UPS系统的实际使用过程中，由于电容器失效而造成的故障问题较为常见。导致电容器失效的原因主要是电容器被击穿，或者电容器参数退化，电容器中的电解液发生泄漏等。电容器发生击穿现象主要是因为介质出现问题引发的。

3.3 UPS系统继电器模块失效

继电器模块发生失效主要有三种情况。①继电器模块发生故障时，继电器的线圈产生短路或者断路，这样就会导致驱动三极管发生损坏，进而导致继电器模块失效。②继电器驱动端的三极管发生短路，这样就会导致继电器始终在吸合状态，进而引发继电器模块发生失效。③继电器在使用过程中，触点因为接触不良而导致继电器模块发生故障，这样继电器在使用过程中触电状态就不会改变，进而造成UPS系统继电器模块在使用过程中出现失效的情况。

4 UPS电源供电系统故障检测办法

4.1 观察法

（1）“看”是接触故障的第一步，包括：①看设备有无外物搭接引起的短路；②看有无严重损伤的导线，特别要注意导线或其他绝缘部分是否受到严重损伤；③看有无元器件发生形变或开裂；④看设备的连接螺钉有无松动、各接插件的接触是否良好；⑤看有无烧焦或冒烟的情况。

（2）“听”是听设备在运行过程中有无异常声音。UPS在运行中，接触器、继电器的吸合会发出声响，这些声音都有规律，元器件发生故障会使声音也发生变化，根据声音的变化可发现UPS的故障所在之处。

（3）“嗅”是利用嗅觉器官去感知设备。导体或元器件的绝缘层因通过大电流而烧焦产生刺鼻气味，此气味可提醒工作人员设备运行出现了异常，仔细查找怪味发生源即可排除故障。

（4）“摸”是用手与一些易出现故障的元器件相接触，发现并排除故障。“摸”要求工作人员在平时工作中要有一定的经验，不可随便乱动，尤其是温度或电压较高的地方，防止伤害人身或者影响设备安全运行。

4.2 分级压缩测试法

分级压缩测试法一般被应用于范围并不明确的故障问题诊断中，然后再逐级测试，缩小故障查找范围。由于设备故障类型不同，因此分级压缩测试法也有一定的区别，常见的有中分测阻法、中分测压法等。这些方法都离不开静态和动态两种方法。静态法用测阻法，检查电路是否正常，最后把故障压缩到点。动态法通过设备工作时检测相关电路的电压、波形是否正常来压缩故障范围。这两种检修方法都是通过采用分段压缩方法来提高检修速度的。在分段压缩法的实际应用中，需要对电流值、电压值进行测试，并对波形进行分析，进而判断电路是否出现异常。一般的重要工作点有交流电源输入端、整流器的输入和输出端、逆变器的输入和输出端、大功率开关器件及各印刷电路的工作电源等，其次是各控制电路中的有关电压点、波形点。将测试情况与正常值比较，就可分析故障的范围。

4.3 其他特殊方法

对于某些特殊故障现象或故障点，普通的方法较难排除，可利用特殊方法进行检查压缩。例如，冷焊、虚焊、触电的磨损、氧化、锈蚀等引起的接触不良，会造成UPS设备运行时好时坏。对于这种故障一般采用敲击振动法来检查，需要注意的是，敲击振动不可过重，只能适度敲击，并且不可以使用金属物体敲击，防止刮痕或引起短路。

温度升高会导致UPS的运行出现故障，对此，可以停机一段时间，然后当温度降低时重新开机，设备即可重新工作。但是，随着温度的升高，还会产生其他故障问题，对此，可以采用局部加热法，对有疑问的位置加热使其升温，热源可以采用热吹风或者安全加热体。如果在局部加热时，设备出现故障问题，则说明故障部位在加热区。

5 UPS电源供电系统维护要点

5.1 主机的维护及注意事项

一般UPS的主机是智能型的，要保持机房环境的温度、湿度适中，室内卫生要保持清洁，避免灰尘预潮湿引起主机控制计算机板工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；更不要让UPS电源长时间处于满载或经常超载。

5.2 蓄电池的维护及注意事项

现在使用的大都是免维护蓄电池，但从延长其使用寿命来说，定期进行维护还是很有必要的。自放电效应是蓄电池的一个共同特点，当其处于30℃环境中，一般的蓄电池在存放8个月之后，电量会消失一半，因此，如果是新购买使用的UPS蓄电池，在初次使用时，要进行初充电，并且要持续较长时间。蓄电池的初充电电流应按0.1C（蓄电池充电电流一般以C来表示，C的实际值与蓄电池容量有关）来充电。在放电终了后可对蓄电池进行再充电，这成为正常充电。铅酸蓄电池的放电产物是硫酸铅，若不及时转化掉，会使蓄电池处于充电不足状态，从而降低蓄电池放电容量和缩短蓄电池使用寿命。因此，必须使蓄电池组处于充足电状态，对不同情况，可分浮充充电、均衡充电和脉冲充电。要避免蓄电池大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短。另外，不可接入空调、外来临时施工设备等高耗电负载。另外，一定不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池串联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。同时要定期做好UPS负载率和蓄电池的检查、测量，并做好记录，建立档案。

6 结语

综上所述，UPS电源供电系统应用范围比较广泛，但是温度升高、元器件变形、外物因素影响等都会造成UPS电源供电系统出现故障。对于故障问题，必须进行仔细观察，采用合适的检测方法进行故障排查。在UPS电源供电系统的日常使用过程中，也应该加强维护和管理，这样才能使UPS电源处于高效工作状态。

[1]梅建琼.UPS电源的应用及故障处理措施[J].北京电力高等专科学校学报：自然科学版，2012，29（09）：36～37.

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[3]史松梅，卞伏虎.UPS装置存在的问题分析[J].电力安全技术，2011，13（4）：56～57.

TN86

A

1004-7344（2016）31-0103-02

2016-9-19

彭若尘（1981-），男，助理工程师，本科，主要从事空管电力维护工作。