浅谈UPS的常见故障及日常维护

平阴县融媒体中心（平阴广播电视台） 谷绪华

UPS具有市电输入的隔离、稳压、防雷、不间断供电、多路配电、雷电浪涌吸收、抗电磁干扰等功能目前已在通讯、航空、航天、广播电视等领域已成为必不可少的电源设备。但再好的设备也有寿命，也会出现各类故障，如果维护工作做得好可以延长使用寿命，减少故障的发生。本文介绍了几例UPS的常见故障、选型、使用及日常维护中应注意的问题，以供大家在以后的工作中参考。

UPS又称不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种将多节相同型号的蓄电池(多为铅酸免维护蓄电池)相连接组成的电池组与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。它主要用于给电脑设备、通信系统、广播电视播出发射系统、工业自动化控制设备及航空控制设备等对于电源稳定性要求较高的设备，提供稳定、不间断的电力供应。

当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电源稳压器，同时它还给所用电池组内的电池充电。在市电中断时，UPS会无时间中断地从备用电池上提供后备电源，保障设备的安全和正常运行。另外，在过载或逆变失败情况下，UPS会转换到旁路状态，由市电供电；若过载情况消除，UPS会自动转回到逆变器供电状态（在线式UPS)。

1 因温度过高引起UPS均不供电（死机）一例

故障现象：6月19日21：52分左右，值班人员反映平阴台发射的DTMB信号部分台的节目突然中断，并且用于发射这些节目的两台发射机也突然停机，另外专门给这两台发射机供电的UPS也显示异常并不时发出报警声。

故障检修：接到故障报修后，值班技术人员立即起动应急预案，迅速把发射机电源切换到备用的5KVAUPS上恢复了DTMKB信号的正常发射（这样也就排除了发射机自身故障）。信号恢复发射后技术人员随即对发射信号用的20KVAUPS进行了仔细检修，通过查看20KVAUPS的历史记录发现在19:29:33s时就接连发生旁路电压异常、市电异常，紧接着电池放电发生，到了21:38:38s电池电压低发生，到了21:52:20s左右电池EOD、均不供电发生UPS停止给发射机供电，发射机停机。因历史记录中有旁路电压异常，市电异常的记录，所以首先技术人员要排除是否是市电有异常，因发射台外部电源为双电源（一路外电，一台自备100KVA三相交流柴油发电机组），中间用双电源自动转换开关连接当市电停电时发电机组自动启动供电，当市电恢复时，发电机自动停机恢复市电供电。发射机、激励器、授时器等主要播出负荷采用双UPS（一套20KVAUPS，一套5KVAUPS）供电，完全实现了24h不间断供电，从而有效避免了因发电机从启动到正常电压输出造成的近一分钟的无电状态。技术人员就查看了同这套UPS为同一生产厂家的5KVAUPS的历史记录并未发现有任何异常记录，同时也询问了当时的值班人员他们也反映市电并没有停，这样可以证明当时外电并无异常。接着技术人员又对UPS智能一体化电源的UPS主机部分和电池部分进行了检修，因在6月5日时，中心请上海松丰电源设备有限公司的工程技术人员对主要播出负荷不能满足30min以上的这套20KVA三相UPS的电池组进行了整体更换，共更换DJW12-7.0电池80节。但通过检修发现除了UPS部分有一些尘土外，其他并无异常。随后技术人员又对稳压器部分、隔离变压器部分和送排风部分进行了检修。发现稳压器部分除了有一些尘土外，其余的也并无异常。但是送排风部分就不那么乐观了，除了有大量尘土外，6个风扇坏了4个。这样一来就极大的影响了设备的散热，时间长了会因为温度过高而发生设备停机死机现象。随后维修人员清理了这套20KVA智能一体化电源每一部分的灰尘，更换了风扇，然后逐一推上开关上电试机，电压输出正常。信号发射机切换回20KVAUPS，DTMB信号正常，故障排除。

原因分析：现在使用的这台20KVA智能一体化电源是2016年上半年在上海松丰电源设备有限公司购买，当时主要用于中央广播电视无线数字化覆盖（DTMB）工程17频道和38频道的发射控制设备和信号源等设备供电使用。这套设备具有：市电输入的隔离、克服零点漂移、滤除谐波、抗电磁干扰、尖峰抑制、雷电浪涌吸收、不间断供电、2ms稳定电压、多路输出、动力环境集中管理、远程监测、监控等功能，用了这几年没有出现过任何问题。所以在2019年下半年，我台又购置了一台5KVAUPS用于省广播电视无线数字化覆盖（DTMB）工程23频道的发射控制设备和信号源等设备的供电使用。出现这次故障的原因有三个：一是设备自买来安装使用后，因清理和维护设备内部必须有专业人员执行，所以平时的日常维护只是擦拭总体设备和每台分设备的表面，对设备内部的灰尘没有打开清理过。二是发射台建在山的顶端，四周有平房拆除、楼房在建工程10余处及周围的厂矿企业整天灰尘（烟尘）不断，再加上机房的密封条件不是很好，所以时间长了在设备内部沉积了许多尘土。三是因设备内部的尘土没有得到及时清理，致使UPS一体化电源送排风部分所用的风扇由于进入大量灰尘常时间产生摩擦而损坏，因此UPS一体化电源的逆变器部分、隔稳部分、电池部分等产生的热量不能及时排出，从而导致了这次故障。

2 因UPS主输出电缆外皮破裂引发的故障一例（输出火线接地短路引起UPS自带输入空气开关跳闸）

故障现象：有线电视工作人员在台中心机房敷设回传光缆时，发现刚安装不久的用于机房播控、上传、制作节目的30KVA/24KW不间断电源(UPS)主机突然跳闸断电致使UPS所带的所有设备全部停电。

故障检修：接到故障通知后，值班技术人员立即启动应急预案。迅速把这台UPS所带的所有设备切换到市电输入端，恢复了所有设备的正常运行。维修人员随即对这台UPS所用的主机、电池组及输入输出连接线逐一进行了检查。发现在UPS主机地板的下面的铁制布线槽内有连电打火的痕迹，并且与之接触的电缆上也有明显打火烧焦的痕迹，把电源线与铁皮分开并用绝缘胶布包好，上电开机，主电切回UPS，各台设备供电恢复正常。

原因分析：仔细检查这段电缆，发现这段电缆的外皮还有明显被铁皮划伤的痕迹，所用的铁利布线槽在UPS主机下方被锯开后没有做任何的保护，被锯开的铁皮像刀子一样锋利，再加上这段时间机房里施工的比较多（刚搬完机房，需要敷设各种线缆），施工人员经常挪动UPS主机，因主机下的电缆长度有限，再加上又没有做任何保护所以时间长了，线缆的外皮被铁皮割开，发生了这次事故障。建议以后在机房地板下面安装布线槽时尽量不要使用铁制布线槽，如果必须要用一定要给布线槽的每个出口及所要接触的各类线缆所做好防护措施。

3 UPS智能一体化电源无触点稳压器内驱动板损坏及蓄电池蓄电能力下降引发的故障一例

故障现象：发射台值班人员反映20KVAUPS智能一体化电源突然停止工作，发射机停机并且无触点稳压器内有冒烟现象发生。

故障检修：接到故障报修后，维修技术人员立刻启动应急预案将信号切换到市电输入端恢复了信号的正常发射。信号恢复发射后维修技术人员随即查看了发生故障并有冒烟现象发生的无触点稳压器，发现无触点稳压器内所用的驱动板坏了三块，保险丝已断开并且驱动板上的压敏电阻发生了爆炸，另外稳压器内的灰尘也比较多。接着维修技术人员又査看了这套UPS的历史记录，发现UPS在发生故障前曾四次显示旁路电压异常，两次显示市电异常，最后是因为旁路电压异常发生、市电异常发生，造成均不供电发生，接着电池放电发生，但因电池组的蓄电能力减弱没能及时更换致使没有电流输出，造成了电池无发生，UPS停止给发射机供电，发射机停机。因历史记录中有旁路电压异常、市电异常的记录，所以维修技术人员要排除是否是市电有问题，维修技术人员就给供电公司打个电话询问当时的供电情况，供电公司的电工反映当时确实有电压不稳瞬间突然升高的情况发生。另外，维修技术人员通过观察还发现这台UPS带的负载明显偏多（一部3KW的模拟信号发射机+三部300W的地面数字电视广播发射机+一个装有和这几部发射机配套使用的信号源设备、GPS授时器等设备负荷在1500W左右的机柜及值班室的电视屏幕墙和空调）基本上达到了或超过这部UPS的最大负荷（UPS最大负载量应该是其标称负载量的70%-80%）。维修技术人员首先将值班室的电视墙和空调用电由UPS改成了市电直供，另外清理了无触点稳压器内的灰尘，并更换了无触点稳压器内所用的三块驱动板（型号ZBWSCR5A）和保险丝，上电试机，电压输出正常故障排除。

原因分析：一是稳压器内驱动板损坏，导致保险丝断开；冒烟现象为驱动板上压敏电阻爆炸所致。二是稳压器内尘土过多散热不好。三是主干动力线路（市电）电压突然升高，导致无触点稳压器内驱动板损坏。四是UPS负载过多，超过或接近所能承受的最大负荷。五是这组UPS智能一体化电源是2016年上半年购买的到现在已经用了4年多的时间了，再加上平时对电池的维护也不是很及时，造成了电池的蓄电能力及充放电能力减弱，所以关键时刻电池组没有电能输出，致使发射机停电（在电池组蓄电能力正常情况下，即使UPS智能一体化电源的隔稳部分发生了故障如果UPS主机部分没问题，UPS主机也会通过逆变器或变换器给发射机等负载供电）。

4 UPS的选型

在选购UPS时，应根据自己的要求和实际情况来确定自己的挑选标准，首先要考虑产品的技术性能、可维护性、售后服务及价格。其次要考虑负载的容量、负载功率因数和蓄电池的后备时间，一般情应该在满足所有主要播出负荷正常使用的情况下，还有一定的余量（一般30%左右），UPS电池组后备时间应满足实际负荷工作30min以上。目前市场上按UPS的电路结构形式分后备式UPS、互动式UPS和在线式UPS三类。后备式UPS是指交流电输入正常时，通过稳压装置对负载供电；交流电输入异常时，电池组通过逆变器对负载供电。在线式UPS是指交流电输入正常时，通过整流、逆变装置对负载供电；交流电输入异常时，电池组通过逆变器对负载供电。互动式UPS是指交流电输入正常时，通过稳压装置对负载供电，变换器只对电池组充电；交流电输入异常时，电池组通过变换器对负载供电。俗话说的好“适合的才是最好的”，所以在选购UPS时，在条件都一样的情况下应选择对于我们的系统最适合的那一款。

5 UPS的使用

由于负载在启动瞬间存在冲击电流，而UPS内部元件都有一定的安全工作范围，虽然在选用器件时都留有一定的余地，但是过大的冲击波还是会缩短元器件的使用寿命，甚至造成元器件的提前损坏，所以在使用UPS时应尽量减少冲击电流带来的不利影响。

（1）在开机时先送市电给UPS，使其处于空载工作状态，再逐个加入负载，先打开冲击电流较小的负载，最后打开冲击电流较大的负载。这里应注意：在开机时千万不能将所有的负载同时开机，也不可带载开机。

（2）关机时先逐个关闭负载，再关闭UPS输入开关，防止感性负载在关机时的尖峰冲击。

（3）严格防止过载现象的发生，负载不超过UPS额定功率的80%为好，此时UPS的效率高、可靠性好。

（4） UPS带载运行的过程中，若发生电网停电需恢复供电时，负载必须逐步加入，严防数台设备同时启动，过大的冲击电流会损坏UPS。

（5）放置UPS的区域必须有良好通风，远离水、可燃气体和腐蚀剂。

（6）不要将磁性介质放在UPS上，否则容易导致UPS机内数据信息丢失而损坏机器。

（7）在使用UPS时最好不要使UPS长期处在满载或轻载状态下运行，一般选取额定容量的50%-80%为宜。

6 UPS的日常维护

国家广电总局《广播电视安全播出管理规定》无线发射转播台实施细则第二章第一节第五条规定：调频、电视发射台的发射控制设备和信号源设备宜采用不间断电源UPS供电，UPS电池组后备时间应满足实际负荷工作30min以上。正确的维护是使UPS设备及所用电池组能够进行最佳运行的关键，并且将确保UPS设备及所用电池组有较长的使用寿命。

（1）UPS的日常维护至关重要，需要有专人定期对UPS进行维护，另外每次维护检修一定要做好记录，以便以后的维修人员参考。

（2）注意UPS设备内部清洁，定期将设备内部灰尘清除干净，特别是通风系统（风扇或风机）。为了安全起见，清洁设备内部及外部时，一定要将电源断开，在确保设备没电的情况下进行，以免造成机器甚至人身伤害事故。

（3）必须保障不间断电源UPS电池组后备时间满足发射设备、信号源设备等主要设备实际负荷运行工作30min以上，如果达不到相应要求必须及时更换。另外一定要注意更换电池时必须有专业人员执行。

（4）因电池放电深度越深，其循环使用次数就越少，所以一定要避免电池深度放电。

（5）如长期不停电或不使用UPS，电池会一直处于充电状态，这样会使电池的活性变差，因此即使不停电，也需要每隔一段时间对UPS充、放电，以便使电池保持活性。

（6）更换电池时，应遵循数量一致，型号一致的原则，电池不宜个别更换，整体更换时应遵守电池供应商的指示标准。

（7）经常巡视UPS工作状态，监视输入、输出电压是否正常，是否有过载现象等。发现问题及时解决，以免损坏UPS设备。

随着电子科技水平的不断进步，广播电视的供配电系统也越来越完善，先进的UPS设备应用也越来越广泛，广电机房的供配电系统结构也越来越简单。为设备提供安全、稳定、高质量、不间断的电源，可减少电能损耗，节约资源，完全规避“零停播”，以稳定的供配电系统带动广电行业的高质量可持续发展。