北京弱电数据中心机房工程UPS电源及蓄电池维护保养解决方案-凯源恒瑞北京监控安装工程公司

1.UPS维护的一般要求

UPS主机现场应放置操作指南，指导现场操作。

UPS的各项参数设置信息应全面记录、妥善归档保存并及时更新。

检查各种自动、告警和保护功能是否正常。

定期进行UPS各项功能测试。

定期检查主机、电池及配电部分引线及端子的接触情况，检查馈电母线、电缆及软连接头等各连接部位的连接是否可靠，并测量压降和温升。

经常检查设备的工作和故障指示是否正常。定期查看UPS内部的元器件的外观，发现异常及时处理。

定期检查UPS各主要模块和风扇电机的运行温度有无异常。

保持机器清洁，定期清洁散热风口、风扇及滤网。

定期进行UPS电池组带载测试。

各地应根据当地市电频率的变化情况，选择合适的跟踪速率。

当输入频率波动频繁且速率较高，超出UPS跟踪范围时，严禁进行逆变/旁路切换操作。

在油机供电时，尤其应注意避免该情况的发生。UPS应使用开放式电池架，以利于蓄电池的运行及维护。

2.UPS维护项目及周期表

2.1    UPS日检项目：

主要内容有：检查控制面板，确认所有指示正常，所有指示参数正常，面板上没有报警；检查有无明显的高温、有无异常噪声；确信通风栅无阻塞；调出测量的参数，观察有无与正常值不符等。

2.2    UPS周检项目：

周检的主要内容有：测量并记录电池充电电压、电池充电电流、 UPS三相输出电压、UPS输出线电流。如果测量值与以前明显不同，应记录下新增负荷的大小、种类和位置等。

2.3    UPS月、季、年维护项目

3.UPS的电池管理

电池是UPS的重要组成部分，在UPS的诸多故障中，有很大比例是由于电池问题引起的，电池性能的好坏直接影响到系统的可靠性。为了保证电池的服务寿命，除了维持正常温度和日常的维护外，电池的自动管理是至关重要的因素。

UPS电源对电池自动管理包括自动均浮充转换控制、电池预告警关机、定期自动维护、手动电池自检等多项可提高电池使用寿命的先进功能，同时还具备电池故障检测、电池放电后备时间预测及电池特征曲线管理。

3.1    自动均、浮充转换

电池充电过程能自动根据电池电流实现均充、浮充自动转换，设定的均充转浮充判据为：I≤0.01C。

3.2    电池浮充电压温度补偿：（以2V电池为例）

电池在浮充状态下，浮充电压可以根据温度进行补偿，温度补偿以20℃为中心点，在10℃-40℃内全补偿，计算公式：

温度T>40，T=40；若T<10，T=10

电池平均单体电压应调节为：V=V0+(20-T)×0.003

其中，V0为电池厂家给定的在20℃下的单体浮充电压，可以根据不同电池在初次上电时进行设置，默认为2.23V。对均充电压不补偿，默认的单体均充电压为2.35V。

3.3    均充限时

如果连续12小时处于均充状态，控制系统将强制转浮充状态，此设置的条件是均充时间达到设定值时，自动转为转浮充状态。

3.4    放电管理

设置电池放电的截止电压为每单体电池1.8V，实际截止电压会随电池老化程度不同而在此值附近向下浮动，截止电压为每单体电池1.8V的选取，已经考虑到了大功率放电情况下电池容量的衰减。

3.5    UPS电池自动测试

UPS蓄电池的容量测试可人工测试或利用UPS的电池自动测试功能实现。人工测试的方法可参考直流供电系统中蓄电池的容量测试方法进行。下面对UPS的自动测试功能进行介绍。

该测试只有在以下情况下才能进行：

逆变器在运行；

逆变器不超载；

备用电源（旁路供电）存在并且符合要求；

逆变器与旁路电源同步；

电池必须充足电。

UPS电池自动测试功能根据以下三点设置：

时间间距（测试周期可设定为10天―150天）

电池自动测试的日期和时间

电池有问题时默认的报警方式

启动电池测试时，整流器电压将下降到电池组额定电压以下，而在逆变器关机电压以上，如果电池在规定负载和规定时间内可以按要求放电，UPS就给出一个肯定的信号，表明电池是好的；如果电池在规定负载和规定时间内不能按要求放电，UPS就给出一个否定的信号，表明电池需要更换。但这时由于整流/充电器电压大于逆变器关机电压值，故整流/充电器电压仍然向逆变器供电，使输出电压并不间断。

4.UPS常见故障处理

4.1    市电有电时，UPS出现市电断电告警

可能原因：

市电输入空开跳闸；

输入交流线接触不良；

市电输入电压过高、过低或频率异常；

UPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；

UPS内部市电检测电路故障。

处理方法

检查输入空开。检查输入线路；

如市电异常可不处理或启动发电机供电；

更换损坏的空开、开关或保险丝；

检查UPS市电检测回路。

4.2    市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电

可能原因

由于市电经常低压，电池处于欠压状态

UPS充电器损坏，电池无法充电；

电池老化、损坏；

负载过载，UPS旁路输出；

负载未接到UPS输出；

长延时机型的电池组未连接或接触不良；

UPS逆变器未启动（UPS面板控制开关未打开），负载由市电旁路供电；

逆变器损坏，UPS旁路输出。

处理方法

在市电电压正常时对电池充足电；启动发电机对电池充电；在UPS输入端加稳压器；

检查充电器。更换电池；

减少负载。将负载接到UPS的输出；

检查电池组是否接对、接好；

启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；

检查逆变器。

4.3    UPS无法启动

可能原因

电池长期放置不用，电压低；

输入交流、直流电源线未连接好；

UPS内部开机电路故障；

UPS内部电源电路故障或电源短路；

UPS内部功率器件损坏。

处理方法

将电池充足电；

检查输入交流、直流线是否接触良好；

检查UPS开机电路；

检查UPS电源电路；

检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。

4.4    UPS开机时，输入空开跳闸

可能原因

输入空开容量太小；

UPS内部短路；

UPS内部功率器件损坏；

用户的市电空开有漏电保护。

处理方法

更换输入空开；

检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；

检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；

更换为无漏电保护的空开。

4.5    UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警

可能原因

用户有大负载或大冲击负载启动；

输出端突然短路；

UPS内部逆变回路故障；

UPS保护、检测电路误动作。

处理方法

负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；

检查UPS的输出是否短路；

检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。

4.6    UPS工作正常但负载设备异常

可能原因

UPS输出零地电压过高；

UPS地线与负载设备地线没接在同一点上；

负载设备受到异常干扰。

处理方法

检查UPS接地，必要时可在UPS的输出端零地间并一个1-3KΩ电阻；

将UPS地与负载地接到同一个点上；

重新启动负载设备。

5.UPS电源维护和管理

在目前使用的计算机设备中，其内部供电系统都装有高速欠压保护电路，其主要的作用是当电网欠压时，依靠滤波电容中的能量来维持工作，一般能够维持10ms左右，由于市电电网的供电质量达不到计算机系统对供电的要求，因此在大型的和比较重要的计算机机房，计算机设备的供电基本上都是由UPS供电，以保证计算机系统的正常运行。对于大、中型UPS的售后维修服务不容忽视，因为它保护着你更大的投资，因停电而导致损失将无法估计。所以对大、中型UPS做定期检测和做好后续保养服务，保证设备的正常运行和出现故障时能及时解决问题，得到专业的维修服务。

1.1.UPS的维护与管理

由于在UPS中除了冷却用的风扇和断路器开关具有机械移动部件外，它主要是由大量的固态电子元件构成的。所以基本上不存在机械磨损问题，因此为了使UPS电源能够长期地工作在最佳运行状态之中和及时发现可能出现的故障苗头，以防止故障隐患扩大，从而达到提高UPS电源设备的利用率的目的，我们必须使UPS工作在适宜的工作环境，同时要做好日常维护和定期维护工作。

1.2.UPS的日常维护与保养

1、日常维护

在UPS的日常维护工作中，我们需要每日进行例行检查，其主要目的是为了积累UPS电源的运行经验和及时发现故障苗头，一般的状况下，每日的例行检查项目有： 

1）市电电网的主电源和交流旁路电源的输入电压及电流； 

2）市电电网的输入频率； 

3）UPS电池组的端电压及充、放电电流； 

4）观察UPS电源的三项输出电压值，看是否是三相平衡； 

5）检查UPS逆变器模块的三相输出电流，如果发现它们的输出电流值明显偏离原来的正常值，应查明外接负载的变动情况。其中尤其要注意是否有大的可控硅负载和大的电感性负载接入； 

6）注意听UPS电源发出的噪声是否有明显的变化或异常状况； 

7）检查UPS电源冷却用的通风管道中的过滤网格是否有阻塞现象，如有，应更换过滤网； 

8）检查UPS工作间温度是否正常。

2、UPS系统日常记录数据：

Vrs、Vst、Vtr为市电的输入电压，Iri、Isi、Iti为输入电流，第一个Freq为市电电网的输入频率，第二个Freq为UPS的输出频率，Irect为整流器的输出电流，Vbatt为电池组的端电压，Ibatt为电池组的充电电流，Temp为UPS工作间的温度，Iro、Iso、Ito为UPS的输出电流；在日常值班工作中，一般每两小时巡回检查一次，并填写好记录表格。

3、UPS系统维护人员工作职责：

1）能够熟练地对UPS进行各种功能操作，在UPS处于带电运行的条件下，对UPS电源应具有的各项控制功能进行动态检查，以便及时发现可能存在的事故隐患； 

2）能够正确判断出UPS系统出现故障的原因及是什么类型的故障并且能够逐步排除故障； 

3）定期测试UPS的各种工作性能参数； 

4）定期给蓄电池组充放电； 

5）定期测量每个蓄电池的容量和性能参数； 

6）总结同类故障出现的原因； 

7）能够通过目测，发现可能出现的元件老化或损坏迹象：电容是否有膨胀或漏液迹象；磁性元件是否有过热或分层迹象；电缆连接触点及电路板插件是否有松动或过热迹象。

4、UPS维护注意事项

1）重视UPS电源的使用管理：UPS电源不是起一般作用的电源，也不是一般稳压电源，UPS电源是计算机正常的保障电源。据统计，计算机有50%以上的故障是由电源引起的。要保证给计算机系统提供高质量的电能，必须保障UPS电源的正常运行。要使UPS电源处于正常的工作，一定在重视UPS电源的作用和管理。 

2）专门的工程技术人员去维护管理：UPS电源的维修和管理要有专门经过培训的工程技术人员完成。特别是大、中型UPS电源不能随便开开关关。如果由于管理不当，造成设备提前气报废，将给国家财产带来重大损失，给正常工作带来不便。 

3）UPS电源要有一个良好的工作环境：UPS的工作环境应该与计算机的工作环境相同。UPS工作间的温度应控制在5℃以上，22℃以下；相对湿度控制在50%以下的范围，误差不超过10%。所以我们在平时对UPS工作间的日常管理工作中一定要使其达到UPS所需要的工作环境；当然，和这些因素同样重要的还应保持UPS工作间的清洁、无灰尘、无污染、无有害气体，因为这些因素同样影响UPS的使用寿命和引发故障。 

4）UPS电源在正常使用时，应连续工作，不要停机，经常开关UPS电源，最容易损坏设备。特别是采用场效应管（MOS—FET管）做逆变器功率元件的UPS电源，频繁的开关会在线路上产行频繁的冲击，增加场效应管损坏的机会。有的UPS电源制造厂家告诫用户，开关电源要控制在400次以内，就是要避免频繁开关时大电流的冲击。大、中型UPS电源开机后，一般不要停机。 

5）要定期给蓄电池充放电：在正常工作时，蓄电池一直处于浮充状态。如果长时间不让蓄电池放一部分电能，对蓄电池正常化学反应不利。建议每月人为的断电一次，让蓄电池放一部分电能，放出电能占蓄电池组总容量的20~30%。这样做是为了激活蓄电池的惰性，恢复蓄电池的容量。恢复正常供电后，蓄电池组应及时充电，一般应连续充电24小时。最低不应少于连续10小时充电。 

6）定期测试UPS电源的工作性能参数，包括：输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、输出频率、功率因数、充电电压、充电电流等参数，条件允许的还应定期测量每个蓄电池的容量和性能参数，发现蓄电池有不正常状况时，应及时更换或采取补救措施。在日常值班工作中，一般每两小时巡回检查一次，并填写好记录表格。UPS电源工作情况记录，应由UPS电源值班人员完成。

7）UPS电源输出电路只能供计算机设备使用，在UPS电源输出电路上切忌接其它用电设备。特别是不要接电动机、日光灯、吸尘器、电吹风、电烙铁等一般用电设备。

8）在市电停电时的处理方法：在市电停电时，UPS电源会报警不止，UPS电源值班人员应通知计算机操作人员，及时处理机上工作。

9）经常检查UPS电源的地线是否良好，空调系统工作是否正常，发现UPS电源的故障、缺陷应及时排除，使UPS电源处于正常状态。

10）要定期对UPS主机内部进行清洁，防止积尘太多，影响主机的正常操作和因散热不良导致元器件过早老化或损坏。为避免此类情况的发生，所以要保持使用环境的干净清洁。

6.蓄电池的维护和管理

蓄电池是系统可靠性依赖的最后环节,也是系统可靠性最薄弱的环节,很多重大事故的发生都起源于蓄电池的失效。虽然有的蓄电池从安装到指定退出运行期限，好象没问题，实际情形能是从未使用到该电池组放电。一旦需要蓄电池供电，而未能确认蓄电池是否能供电，那将会造成重大损失，甚至是灾难性的。所以对蓄电池的测试、维护、保养，绝对不能掉以轻心。

1.3.影响蓄电池使用寿命的主要因素

在放电终止电压下蓄电池组能放出的最少电量的电池是衡量蓄电池寿命的主要指标，而与蓄电池容量有关的因素较多，如设计不周密、制造不精良、安装不正确、维护不完善等均对蓄电池的使用寿命有一定的影响。下面主要从使用维护的角度分析影响阀控式蓄电池使用寿命的主要因素。

1、环境温度

环境温度过高对蓄电池使用寿命的影响很大，温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。电池的额定输出容量是基于25℃（77F）的环境下标称的。环境温度的变化将改变电池的当前容量，缩短其使用寿命。在判定电池寿命与温度关系时，一个大致的经验是：平均温度超过25℃（77F）时，每升高8.3℃(15F)电池的寿命就缩短50％。 

2、过度充电

长期过充电状态下，正极因析氧反应，水被消耗，H^＋增加，从而导致正极附近酸度增加，板栅腐蚀加速，使板栅变薄加速电池的腐蚀，使电池容量降低；同时因水损耗加剧，将使蓄电池有干涸的危险，从而影响蓄电池的寿命。

3、过度放电

蓄电池过度放电主要发生在交流电源停电后，蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电到其电压过低甚至为零时，会导致电池内部有大量的硫酸铅被吸附到蓄电池的阴极表面，在电池的阴极造成“硫酸盐化”。因硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响，因此在阴极上形成的硫酸盐越多，蓄电池的内阻越大，电池的充、放电性能就越差，蓄电池的使用寿命就越短。 

4、长期浮充电

直流系统的开关电源提供的浮充电流对阀控式蓄电池而言有三个作用：供日常性负载电流、补充蓄电池自放电的损失、维持蓄电池内氧循环。若蓄电池在长期浮充电状态下，只充电而不放电，势必会造成蓄电池的阳极极板钝化，使蓄电池内阻增大，容量大幅下降，从而造成蓄电池使用寿命下降。

1.4.蓄电池的日常维护与保养

电池使用中应该考虑的因素就是对电池的维护和服务。虽然电池容量随时间逐步减小，直到失效，但对电池的维护可以最大程度地发挥电池的容量，简慢容量衰减的速度。电池需要定期的维护，通过电压检查、负载检测和重新连接都能有效地延长电池寿命。没有常规的维修和服务，你的UPS电池将出现以下的问题：在接线端子上产生热阻，过度充电导致电池发热损坏栅板，以及过度放电造成不可恢复的破坏性损伤等。在UPS中，一般由四大部分组成：整流充电器、逆变器、静态旁路开关和蓄电池组，可见蓄电池组在UPS当中的重要作用，蓄电池组的价格一般为UPS主机的三分之一，延时长的可达二分之一甚至更多，因此对蓄电池组的维护在UPS的维护中有着十分重要的意义。

电池组的储存和使用有比较严格的环境要求 

而蓄电池的使用寿命影响的因素就比较多了，比较重要的除了温度的因素外，还与蓄电池的放电深度有密切的关系；环境温度对电池的使用寿命的影响主要表现为：在正常的环境条件下，以25℃为标准，温度每升高10℃，其使用寿命就减少一倍，环境温度对电池使用寿命的影响就可见一斑了；因此，我们在对电池组的日常管理中，一定要严格控制电池间的环境温度。 

放电深度对电池的使用寿命的影响主要表现见下表：

因此，我们在进行蓄电池组的使用和日常维护时应注意下面的问题： 

1、蓄电池组的工作环境应为：低温（25℃左右）、干燥、无尘、通风； 

2、避免大电流放电（当然这与电池的配置也有关），因为尽量避免大电流放电是延长电池寿命的重要因素； 

3、控制蓄电池的自放电：影响电池自放电的主要因素有环境温度过高、铅酸电池的电解液中含有杂质、电池正负极之间的灰尘及盐类等都可能造成电池的自放电；因此在我们的日常管理中要尽可能的避免以上现象出现； 

4、观察电池的极板有无变形现象，特别是在每次充放电之后； 

5、在每次充放电之后，检查每块电池的温度，并注意对比，若温度明显变高，则说明其内阻变大，电池性能变差，应及时查明原因； 

6、若用户使用的蓄电池为非密封型的普通铅酸蓄电池时，应特别注意：不能在电池附近或蓄电池机房内抽烟，它所排出的混合气体（氢和氧）是带爆炸性的； 

7、非密封型的普通铅酸蓄电池在日常巡回检查时，还应注意观察电解液的液体高度和电解液的比重，以判断电解液是否需要更换。

1.5.电池保养检测方法

1、目视检测电池外表是否有变形或膨胀漏液现象。

2、检查电池+、-极是否氧化?

3、检测电池端子是否松动。

4、量测电池端充电电压。(每一节12V电池的正常值为13.7~13.8Vdc)。

5、电池使用越久，定期保养应越密集，避免市电中断UPS无法延时供电。

6、建议使用的环境温度在20℃~25℃之间，避免阳光直射且保持清洁通风。电池的寿命取决于环境温度与充放电次数，环境温度越高，电池寿命越短；充放电次数越多代表化学反应次数越多，电池越容易老化。一般电池寿命约三年左右，因此客户装机三年后可通过测试并考虑是否需更换电池，以确保UPS续电功能正常。

7、负责电池保养的人员建议在专业工程师的指导下执行电池保养或请专业工程师执行，以避免触电情形发生。

8、注意绝对禁止不同容量和不同厂家的电池混用，否则会降低电池寿命。

9、电池放电时不可过放电。主机电池容量指示灯只亮一个时，最好在10分钟内关闭主机。

1.6.电池使用及注意事项

1、热量危害电池。避免电池与热源靠得太近。电池的允许工作温度范围为-15~50℃，建议循环工作温度为5~35℃。

由于电池可能性产生易燃气体，所以不要将电池安装在有可能产生火花的设备附近。

装有电池的房间必须通风良好。

当电池与电池之间进行连接时，电池之间必须有一定的空间，建议两电池之间的最小距离为5mm~10mm。

如果2组或2组以上的电池组并联，必须用等长的导线将其连在负载上。

为了获得电池的最长使用寿命，充电电流最好不要超过0.1C(A)。推荐使用的充电电压在浮充状态下为2.25V~2.30V/单格电池；在循环使用时为2.35V~2.50V/单格电池；

清洁电池外表时，只能用沾有清水的湿布擦净池壳。决不可使油类和有机溶剂如汽油、稀释剂等清洁池壳。

触及电池导电体时，可能会引起电击，因此在检查或修理电池时，应戴橡胶手套。

禁止拆开电池。如果由于机械损坏，酸液溅到皮肤或衣服上，应用大量自来水冲洗，并马上就医。

不同容量，不同使用时间，不同制造厂家的电池不能混合使用。