论文部分内容阅读
【摘 要】随着我国高速公路机电系统的快速发展，大量使用了UPS不间断电源设备。一方面，因UPS电源系统故障，造成通信中断或计算机数据丢失的情况，在高速公路机电设备故障中时有发生。另一方面，由于高速公路用电设备比较分散，大多采取就近取电的用电模式，电源的可靠性和质量存在着较大的隐患。UPS在这种条件下使用，必然增加发生故障的几率，所以需要加强对UPS的维护力度，本文就着重讨论UPS电源的使用和维护问题。
1 概述
高速公路机电系统使用时间长，可靠性要求较高，而高速公路中的UPS电源系统目前还存在较大差距。针对这种情况，笔者在平时的日常工作中发现，很多的故障情况是由于使用和维护的不当造成的，因此，本文侧重从实际工作的角度，简要介绍UPS电源及蓄电池的正确的使用和维护方法，希望能有助于提高高速公路UPS电源设备的管理水平，减低设备的故障率，为高速公路机电系统提供更加稳定、可靠的电源保证。
1 UPS电源的使用和维护
1.1 UPS电源的正确使用
正确合理的使用UPS电源，不但可以降低UPS的故障率，而且能够有效的延长其使用寿命。UPS在使用中应注意以下几个问题。
注意电网电压的变化不能超过UPS设备输入电压容许的范围。UPS输入电压变化范围通常为额定输入电压的±15﹪，如电网电压的波动长时间或频繁的超出该变化范围，一般应在UPS前端增加交流稳压器等保护措施。
注意UPS设备需要足够的摆放空间并保持室内清洁与合适的温度，否则容易造成主机故障。特别在夏天，UPS设备温度很高，加之缺少通风设备致使UPS故障。专用的UPS电源机房一般应安装空调保证其环境温度在25度上下。
注意UPS设备输出功率应和负载的用电功率相匹配，不管哪种类型的UPS电源都不宜长期处于满载和轻载状态下运行。满载容易造成UPS逆变器及整流滤波器的损坏。轻载易损坏UPS配置的蓄电池，比较适合的带载量应为UPS电源的额定容量的50﹪-80﹪，否则会使UPS故障明显增多。UPS电源的输出功率多用视在功率S（单位千伏安）表示，而用电设备的功率采用有功功率P（单位瓦）表示，两者之间的差异主要取决于负载回路的功率因素及UPS电源设备的自身效率。考虑到负载的功率因素，一般负载功率最大只能为UPS电源输出功率的80﹪。因此，应当使所有接到UPS上的负荷功率总和不超过UPS额定功率的80﹪，如10千伏安的UPS，其额定输出的视在功率为10千伏安，但只能提供8千瓦的的负载有功功率。另外，在计算负载功率时还需要考虑到某些设备要求的启动功率。如打印机、电动栏杆机等设备的启动功率都大于其额定功率，在计算负载功率时要充分考虑到这些设备的因素。
注意掌握UPS电源到发电机供电的切换时间。因仅靠电源蓄电池提供电量时间有限，所以高速公路的各个站点基本上都配有发电机作为后备电源。很多收费站都是在市电停电后马上启动发电机发电，在发电机启动后立即使UPS切换到发电机供电，其实这样做是不科学的。因为在发电机启动初期，输出的电压和频率都还不够稳定，UPS使用这样的电源，容易对其造成不良影响，从而缩短其寿命。正确的做法是等发电机发电20分钟之后，UPS再切换到发电机供电是比较适合的。
1.2 UPS电源的正确维护
为使UPS电源能够长期稳定的运行，除了合理使用UPS电源外，还要做好以下几方面的日常维护工作：
注意UPS接地电阻不能大于4欧姆，要经常测试接地情况，以确保人身、设备安全。
注意开关电源的正确操作。UPS内部电器元件的额定工作电流一定，瞬间的的冲击电路过大也可能造成电器元件的非正常损坏。因此，开机时不能带载开机且应逐步加载，正确的操作应该是，先开启UPS的市电输入开关，稍后再逐一接通负载回路开关，先接通冲击电流大的负载，再接通负载电流小的负载，最后开启逆变器开关，使UPS进入正常的工作状态。关机时先关闭负载回路，再关闭逆变器开关，最后关闭UPS市电输入。
注意不能频繁的关闭和开启UPS电源。最小间隔时间不能少于6秒钟，否则容易损坏电源。
2 UPS电源蓄电池的使用和维护
U PS蓄电池作为不间断电源系统的储能设备，是UPS电源的系统的重要部件。如何充分利用电池的后备储能，尽可能延长电池的使用寿命，这对提高UPS电源的可用性起着关键作用 。目前UPS厂家广泛采用免维护的的铅酸蓄电池，其价格比较昂贵，在高速公路的UPS系统中往往配置长延时电池组，蓄电池的成本甚至超过UPS主机的成本。在UPS故障中，蓄电池的故障占到30﹪左右。有的收费站停电几分钟就出现UPS蓄电池低压报警，或者UPS电源出现保护性关机、断电。造成这种情况的直接原因就是蓄电池性能退化。在蓄电池电池组中，即使只有一个电池损坏，也会影响到整个电池组的充放电性能，致使电池组的后备供电时间远小于预期设计值。由此可见，正确使用和维护保养蓄电池是非常重要的。在实际使用过程中，要使蓄电池容量尽可能缓慢衰减，，作为设备管理者，需要注意下列事项：
2.1 避免蓄电池产生短路放电或过度放电。过度放电会造成蓄电池内部极板表面硫化，导致蓄电池内阻明显增大，严重时甚至造成个别电池出现“反极”现象或永久损坏。过度放电即使没有造成蓄电池永久损坏，也会降低蓄电池的再充电能力和蓄电能力，直接后果就是电池所能提供的电流的能力下降，使用寿命缩短，而且随着电池组过度放电次数的增加，电池组的实际容量、供电能力还会不断下降。为此，UPS设备都具有电池低电位保护功能，一般当电池放电至10伏左右时，UPS会自动关机。此时不能再强行开机以免过度放电，损坏电池。但是，UPS在轻载或空载条件下放电，这种预设的低电位保护功能对电池则起不到保护作用。而这种情况仍然会损坏电池组，减低使用寿命。在实际的使用过程中，用户可根据负载大小适当调整UPS低电位保护的门限电压。使其稍高于电池放电速率所允许的临界放电电压值，负载越轻，其门限电压应调越高，尽量减少电池深度放电尤其是小电流深度放电的时间和概率。
2.2 尽量避免蓄电池长期处于浮充状态而不放电。如果长期不停电电池会一直处于浮充状态而使其活性变差，内阻增加，带载能力下降，从而减少使用寿命。因此，对于很少停电的UPS使用场合，需要定期的让蓄电池充放电。保持其活性。在不长停电的场合，每个月要對UPS电池进行一次浅放电处理，每三个月应该进行一次中度放电处理，无论停电与否，每9个月要做一次深度放电。以上保养性的放电操作，UPS最好在50﹪以上的负载下断开市电，使之处于电池放电状态。为了补偿使用过程中电池消耗的能量，UPS电源在供给负载的同时会持续多电池组充电，为电池组及时补充能量。
2.3 做好电池组的定期检测与记录工作。定期对电池进行专项保养的主要检测方法和内容：检查电池组的连接线和端子是否锈蚀和松动，以及电池表面是否有杂物、电池架是否牢固，发现问题及时处理；观察电池外观是否正常，有无鼓胀、漏液等情况，如有上述情况立即更换电池；检测整组电池组蓄电池的浮充电压和单个电池浮充电压是否正常。
2.4 避免电池长期在高温或低温环境下运行。密封免维护电池要求的运行环境温度是15度到25度之间为宜。环境温度在25度基础上没增加10度，电池寿命减少一般；同时环境温度过低也会降低电池的有效放电量。当然，多数情况下主要是避免高温对设备造成损害。
3 结束语
如果UPS系统蓄电池维护得当，使用寿命可打4-7年，而如果不维护或者维护不当，蓄电池可能很快报废，前面说过UPS蓄电池的价格是非常昂贵的，所以说正确使用和维护UPS电源系统所体现的经济效益是很明显的。同时正确使用和维护UPS电源系统可以很大的提高UPS系统的可靠性和稳定性，从而保证高速公路机电系统的正常、稳定运行，真正发挥其不间断供电的作用。
1 概述
高速公路机电系统使用时间长，可靠性要求较高，而高速公路中的UPS电源系统目前还存在较大差距。针对这种情况，笔者在平时的日常工作中发现，很多的故障情况是由于使用和维护的不当造成的，因此，本文侧重从实际工作的角度，简要介绍UPS电源及蓄电池的正确的使用和维护方法，希望能有助于提高高速公路UPS电源设备的管理水平，减低设备的故障率，为高速公路机电系统提供更加稳定、可靠的电源保证。
1 UPS电源的使用和维护
1.1 UPS电源的正确使用
正确合理的使用UPS电源，不但可以降低UPS的故障率，而且能够有效的延长其使用寿命。UPS在使用中应注意以下几个问题。
注意电网电压的变化不能超过UPS设备输入电压容许的范围。UPS输入电压变化范围通常为额定输入电压的±15﹪，如电网电压的波动长时间或频繁的超出该变化范围，一般应在UPS前端增加交流稳压器等保护措施。
注意UPS设备需要足够的摆放空间并保持室内清洁与合适的温度，否则容易造成主机故障。特别在夏天，UPS设备温度很高，加之缺少通风设备致使UPS故障。专用的UPS电源机房一般应安装空调保证其环境温度在25度上下。
注意UPS设备输出功率应和负载的用电功率相匹配，不管哪种类型的UPS电源都不宜长期处于满载和轻载状态下运行。满载容易造成UPS逆变器及整流滤波器的损坏。轻载易损坏UPS配置的蓄电池，比较适合的带载量应为UPS电源的额定容量的50﹪-80﹪，否则会使UPS故障明显增多。UPS电源的输出功率多用视在功率S（单位千伏安）表示，而用电设备的功率采用有功功率P（单位瓦）表示，两者之间的差异主要取决于负载回路的功率因素及UPS电源设备的自身效率。考虑到负载的功率因素，一般负载功率最大只能为UPS电源输出功率的80﹪。因此，应当使所有接到UPS上的负荷功率总和不超过UPS额定功率的80﹪，如10千伏安的UPS，其额定输出的视在功率为10千伏安，但只能提供8千瓦的的负载有功功率。另外，在计算负载功率时还需要考虑到某些设备要求的启动功率。如打印机、电动栏杆机等设备的启动功率都大于其额定功率，在计算负载功率时要充分考虑到这些设备的因素。
注意掌握UPS电源到发电机供电的切换时间。因仅靠电源蓄电池提供电量时间有限，所以高速公路的各个站点基本上都配有发电机作为后备电源。很多收费站都是在市电停电后马上启动发电机发电，在发电机启动后立即使UPS切换到发电机供电，其实这样做是不科学的。因为在发电机启动初期，输出的电压和频率都还不够稳定，UPS使用这样的电源，容易对其造成不良影响，从而缩短其寿命。正确的做法是等发电机发电20分钟之后，UPS再切换到发电机供电是比较适合的。
1.2 UPS电源的正确维护
为使UPS电源能够长期稳定的运行，除了合理使用UPS电源外，还要做好以下几方面的日常维护工作：
注意UPS接地电阻不能大于4欧姆，要经常测试接地情况，以确保人身、设备安全。
注意开关电源的正确操作。UPS内部电器元件的额定工作电流一定，瞬间的的冲击电路过大也可能造成电器元件的非正常损坏。因此，开机时不能带载开机且应逐步加载，正确的操作应该是，先开启UPS的市电输入开关，稍后再逐一接通负载回路开关，先接通冲击电流大的负载，再接通负载电流小的负载，最后开启逆变器开关，使UPS进入正常的工作状态。关机时先关闭负载回路，再关闭逆变器开关，最后关闭UPS市电输入。
注意不能频繁的关闭和开启UPS电源。最小间隔时间不能少于6秒钟，否则容易损坏电源。
2 UPS电源蓄电池的使用和维护
U PS蓄电池作为不间断电源系统的储能设备，是UPS电源的系统的重要部件。如何充分利用电池的后备储能，尽可能延长电池的使用寿命，这对提高UPS电源的可用性起着关键作用 。目前UPS厂家广泛采用免维护的的铅酸蓄电池，其价格比较昂贵，在高速公路的UPS系统中往往配置长延时电池组，蓄电池的成本甚至超过UPS主机的成本。在UPS故障中，蓄电池的故障占到30﹪左右。有的收费站停电几分钟就出现UPS蓄电池低压报警，或者UPS电源出现保护性关机、断电。造成这种情况的直接原因就是蓄电池性能退化。在蓄电池电池组中，即使只有一个电池损坏，也会影响到整个电池组的充放电性能，致使电池组的后备供电时间远小于预期设计值。由此可见，正确使用和维护保养蓄电池是非常重要的。在实际使用过程中，要使蓄电池容量尽可能缓慢衰减，，作为设备管理者，需要注意下列事项：
2.1 避免蓄电池产生短路放电或过度放电。过度放电会造成蓄电池内部极板表面硫化，导致蓄电池内阻明显增大，严重时甚至造成个别电池出现“反极”现象或永久损坏。过度放电即使没有造成蓄电池永久损坏，也会降低蓄电池的再充电能力和蓄电能力，直接后果就是电池所能提供的电流的能力下降，使用寿命缩短，而且随着电池组过度放电次数的增加，电池组的实际容量、供电能力还会不断下降。为此，UPS设备都具有电池低电位保护功能，一般当电池放电至10伏左右时，UPS会自动关机。此时不能再强行开机以免过度放电，损坏电池。但是，UPS在轻载或空载条件下放电，这种预设的低电位保护功能对电池则起不到保护作用。而这种情况仍然会损坏电池组，减低使用寿命。在实际的使用过程中，用户可根据负载大小适当调整UPS低电位保护的门限电压。使其稍高于电池放电速率所允许的临界放电电压值，负载越轻，其门限电压应调越高，尽量减少电池深度放电尤其是小电流深度放电的时间和概率。
2.2 尽量避免蓄电池长期处于浮充状态而不放电。如果长期不停电电池会一直处于浮充状态而使其活性变差，内阻增加，带载能力下降，从而减少使用寿命。因此，对于很少停电的UPS使用场合，需要定期的让蓄电池充放电。保持其活性。在不长停电的场合，每个月要對UPS电池进行一次浅放电处理，每三个月应该进行一次中度放电处理，无论停电与否，每9个月要做一次深度放电。以上保养性的放电操作，UPS最好在50﹪以上的负载下断开市电，使之处于电池放电状态。为了补偿使用过程中电池消耗的能量，UPS电源在供给负载的同时会持续多电池组充电，为电池组及时补充能量。
2.3 做好电池组的定期检测与记录工作。定期对电池进行专项保养的主要检测方法和内容：检查电池组的连接线和端子是否锈蚀和松动，以及电池表面是否有杂物、电池架是否牢固，发现问题及时处理；观察电池外观是否正常，有无鼓胀、漏液等情况，如有上述情况立即更换电池；检测整组电池组蓄电池的浮充电压和单个电池浮充电压是否正常。
2.4 避免电池长期在高温或低温环境下运行。密封免维护电池要求的运行环境温度是15度到25度之间为宜。环境温度在25度基础上没增加10度，电池寿命减少一般；同时环境温度过低也会降低电池的有效放电量。当然，多数情况下主要是避免高温对设备造成损害。
3 结束语
如果UPS系统蓄电池维护得当，使用寿命可打4-7年，而如果不维护或者维护不当，蓄电池可能很快报废，前面说过UPS蓄电池的价格是非常昂贵的，所以说正确使用和维护UPS电源系统所体现的经济效益是很明显的。同时正确使用和维护UPS电源系统可以很大的提高UPS系统的可靠性和稳定性，从而保证高速公路机电系统的正常、稳定运行，真正发挥其不间断供电的作用。