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行業資訊

UPS電源系統的使用要點-精密空調蓄電池

文字:[大][中][小] 手機頁面二維碼 2021/2/2     瀏覽次數:    
UPS電源使用并沒你想的那么復雜
1.UPS電源系統的使用要點
UPS電源對保障數據中心關鍵業務有重要作用。經建設期的良好調試和驗收之后,UPS使用者需要注意以下幾點:
1.1正確的態度
首要一點其實是使用者的認識和態度,這是一切方法手段的前提。要知道,UPS是內部最高可達800V電壓、保障高價值數據業務的電氣設備。使用者只有對電氣足夠敬畏,對UPS足夠了解,在使用和維護過程中才不會草率和想當然,從而確保人身和設備安全,最大限度減少隱患。

1.2規范的操作
(1)正確開關機
雖然UPS越來越智能,通常都具備豐富的檢測和保護功能,但仍然建議使用者能夠按照技術手冊上的開關機步驟來操作。因為這是廠家經過綜合考慮后給出的流程,盡量規避了各種工況下可能發生的風險。另外,一般負載在啟動瞬間會產生電流沖擊,因此當負載率較大時,建議使用者開機時先啟動UPS,再逐一開啟負載;關機時先斷開負載,再將UPS電源關機,這樣也利于關機設備的散熱。
(2)正確切維修旁路
盡管同為交流電,但UPS輸出的電源是由設備調節控制、波形純凈的電源,和市電或多或少都會存在差異,二者若直接匯流在一起,輕則產生環流,重則沖擊甚至損壞設備。因此,UPS電源的內部維修旁路和配電柜上的外部維修旁路不可隨易閉合,請務必嚴格遵照技術手冊的指示操作。
(3)并機UPS電源的旁路市電要同源同一并機系統的各臺UPS主路輸入可以不同源,但旁路輸入必須來自同一路市電。否則并機系統切旁路后,各臺UPS旁路的電源之間便會發生短路。對于早期模擬控制電路的UPS來說,旁路不同源還可能會導致并機控制信號的混亂。需要強調的一點是,同一并機系統的各臺UPS旁路輸入最好直接連接在同一輸入配電柜內,以確保在任何工況下旁路均同源。
(4)并機UPS電源的外部輸出開關不可輕易斷開并機系統為實現均流控制,各臺UPS都會根據自己的輸出電流與系統平均電流的差異來調節輸出電壓,從而調節均流。由于大部分UPS電源輸出配電柜都沒有反饋開關狀態信號給UPS,所以當使用者斷開并機運行中某臺UPS的輸出配電開關時,UPS無法獲知此操作,但它檢測到自己的輸出電流突然變為0,遠低于系統平均電流,于是會嘗試調高輸出電壓,期望拉升電流;而其他UPS正好相反,會逐漸調低輸出電壓,以期降低電流。最終,UPSUPS之間的輸出電壓會相差幾十伏,若此時再草率閉合輸出配電開關,壓差產生的瞬間沖擊電流則很可能會使UPS保護。
1.3合理配置負載
(1)三相平衡
UPS電源的額定容量是平均分配到三相的,所以使用時確保三相負載平衡可以讓UPS利用率最大化。而且,三相負載平衡可以降低零線電流,在一定程度上抑制零地電壓的升高。
(2)不超載使用
若負載電流超出功率器件的容量,發熱量長時間超出UPS的散熱能力,會導致UPS保護停機甚至器件損壞。
(3)盡量避免沖擊性負載
沖擊性負載指的是大功率電機/壓縮機類設備,其在運行過程中會頻繁啟停,而且每一次啟動都會產生可能高達5~7倍的沖擊電流。故UPS應盡量避免帶沖擊性負載;若確實需要,則應對UPS電源進行放大選型,或為負載配置變頻/緩啟的功能。
(4)關注負載的容性無功
視在功率(KVA)包括有功功率(KW)和無功功率(Kvar)兩部分,其中無功功率有感性和容性之分。由于自身的固有特性,通常UPS電源帶容性負載的能力都比帶感性負載的能力要弱一些,故當負載呈容性且功率因數PF<0.9時,UPS的實際帶載能力可能就要降額。

1.4蓄電池的保養
蓄電池是UPS電源系統中的一個重要組成部分,是實現電源輸出不間斷功能的重要保障,因此蓄電池的保養也不容忽視。
(1)合理存放
蓄電池存在自放電效應,已安裝起來了的電池組自放電會更加顯著,所以對于還未安裝并帶包裝的電池,通常存放時間達到六個月就必須進行充電;對于因故需暫時停用的UPS電源,最好不要完全下電,保持充電器工作。
(2)合理放電
不可過放電,放電深度越深,蓄電池循環壽命越短,當放電深度超過蓄電池的安全閾值(通常在1.7V/Cell左右)后會嚴重影響活性物質的恢復,絕大部分UPS都會有EOD保護電壓參數可以設置;
放電電流不要超過電池的最大承受能力,例如400KVAUPS電源的最大放電電流可達近900A,而100AH電池的理論承受能力約1000A,故當400KVAUPS只配一組100AH甚至更小的蓄電池時就會存在較大風險;
既不要頻繁過大電流放電,也不要長時間小電流放電,否則對電池的容量和壽命也會有較大影響,因此UPS電源電池配置要合理,負載率最好在20%以上。
(3)定期放電保養
穩定可靠的市電令蓄電池長期處于浮充狀態,也會導致電池容量出現一定程度的降低,建議以季度或半年為周期對連續浮充的蓄電池進行適當放電活化。目前大部分UPS電源電池周期性自檢功能的結束閾值是20%,這個放電深度既能起到保養電池的作用,又兼顧了后備時間和負載安全,并盡量減少了對電池壽命的影響,是廠家綜合各方面因素得到的一個平衡點。
(4)定期檢測內阻
由于串聯關系,一兩節明顯落后的蓄電池即可嚴重影響整組的放電性能,故及時發現并更換掉落后電池尤為重要。而內阻是反映電池性能的一項重要指標,定期檢測電池內阻可以及時安全的發現異常蓄電池。若借助電池監控系統,不但可以省卻繁瑣的測試過程,還可以方便的進行歷史數據統計和趨勢分析。
(5)合理均充
當前在手機行業大受追捧的快充功能,其實在電源行業已經存在了很多年,就是電池均充,通過高電壓、大電流的方式來實現快速充電。均充還能起到活化電池的作用。不過錯誤的均充會導致蓄電池發生熱失控,因此應根據電池技術參數的要求,正確設置充電電壓和充電限流點,并避免均充時間太長。
2.機房UPS電源的維護策略
UPS雖然越來越智能、可靠性越來越高,但這并不代表數據中心基礎的維護工作可以省略。
任何環節的疏漏仍然有可能導致UPS失效,影響關鍵業務。良好的維護工作能顯著降低UPS系統的故障率,延長其使用壽命,對運營效率的提升以及綜合成本的控制都有著相當積極的作用。
2.1維持良好的供電環境

(1)保證市電輸入的電能質量盡管UPS電源除了提供不間斷電源的功能外,還具有凈化電源的作用,并且對較差的市電具有較強的耐受能力,但其作為一款電氣設備,正常運行還是有一定條件的。比如輸入市電不可嚴重超壓超頻、防止高壓竄入、電壓諧波含量和頻率不可過大,否則都有可能觸發UPS的保護動作導致停機,甚至損壞其內部器件。
(2)控制零地電壓
供電系統的零地電壓控制容易被人忽視,不過突變或過大的零地電壓都有可能會影響機房設備的正常運行,導致UPS誤動作以及后端服務器誤碼率的升高。零地電壓的控制相對復雜,是由多方面因素共同決定的,如線路的長度和阻抗、電纜的布放、零線和地線電流、高次諧波等。
(3)做好防雷接地
雷擊對電氣設備而言是天敵,UPS電源也不例外。UPS安裝在重要設備的前端,雷擊發生時首先抵御沖擊的便是UPS,而且UPS被越來越多的接入外部監控系統,這些信號線也成為雷電脈沖入侵的通道。盡管不少UPS自身帶有防雷裝置,不過通常都是D級防雷器,防雷是個系統工程,僅靠此處一級是完全無法達到良好防雷效果的。因此,整個數據中心都需要做好內外結合的防雷工作,保證包括UPS在內的各個機房設備對雷電都有良好的屏蔽和接地保護。比如,完善機房外部的防雷系統,做好機房的聯合接地;采用多級防護措施,選擇合理的位置安裝B/C/D級浪涌保護裝置,分層次對雷電能量進行泄放和削弱。
2.2保持適宜的機房環境
機房環境看似簡單,不過對UPS電源的使用效能和壽命有著非常重要的影響。良好的機房環境是確保UPS穩定工作的前提,保持適宜的使用環境也就成為UPS維護工作中的重點之一。
(1)溫濕度
使用者應控制好機房的溫度和氣流組織,并確保UPS電源的進出風道通暢,散熱空間充足,避免局部過熱。需要特別強調的是,不能忽視溫度對電池壽命的顯著影響:電池在環境溫度20℃±5℃的時候,表現出最好的電性能和使用壽命;當環境溫度超過25℃以后,每上升9℃,蓄電池的壽命就會下降一半。使用者也要控制機房的濕度保持在50%左右,既能有效避免凝露的產生,也能防止靜電在設備內部的堆積。

(2)潔凈度
灰塵是電源設備的主要“殺手”之一,灰塵無孔不入,當空氣中漂浮的灰塵較多時,UPS電源風機會將灰塵帶入設備內部,然后大量沉積。不僅嚴重影響通風散熱,而且會積蓄靜電,可能導致電源信號紊亂。若積塵內含有大量的導電介質,如切割施工產生的金屬粉塵、樓板加固使用的碳纖維、汽車尾氣和裝修材料中揮發出來的硫離子,都會造成UPS內部短路拉弧。因此,使用者應做好機房的防塵與定期除塵工作。
(3)漏水防護
電氣設備應盡可能的避免與水接觸,做好漏水防護工作。如空調風管不可布放在UPS等設備的上方,以免出風口的冷凝水滴落;消防水管、空調加濕盤管和排水管等都是滲漏檢查的重點關注部位。
2.3良好的維護管理
使用者應根據UPS電源設備的配置和特性,結合現場具體情況,制定出一系列有針對性的維護規程,例如根據巡檢周期的不同,分別制定出日常巡視/月檢/季檢/年檢的內容,巡檢項目依次遞增。
合理有序的巡檢工作,可以及時發現UPS隱患,保障設備的穩定運行。完善詳細的應急預案和搶救措施,可以將突發事故的影響與損失降至最小。良好的設備文檔、維護記錄和備件的管理,可以實現工作的可追溯性,并利于維護的宏觀管理,提高工作效率。
2.4定期進行設備保養
通常UPS電源系統的使用壽命可達10年左右,然而其部分關鍵部件的設計壽命卻只能達到5~6年左右,比如交流濾波電容、直流母線電容、散熱風扇以及蓄電池,這些就需要通過設備大修來進行更新替換。
UPS電源在經過多年的使用運行之后,電氣參數必然會有所漂移,需要重新校準;內部板件、信號線和導體的固定必然會有所松動,需要進行緊固;灰塵必然會大量堆積,需要進行清理;設備的軟件邏輯和切換功能也應該進行檢測驗證。這些都需要UPS定期停機維護才能實現。
3.結語
UPS電源是當前機房中不可或缺的保障設備,對機房中其他設備和關鍵業務的運行有著十分重要的作用。嚴格遵循UPS的使用要點,并及時根據UPS的使用現狀采取適當的維護策略,對其穩定可靠的履行供電職能、提升工作壽命有著非常突出的意義。
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