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UPS电源使用过程中人为造成的故障

把UPS不间断电源使用于不同类型的敏感电子设备，比如计算机、工作站、重要设施、通信系统、处理控制系统时，可以防止电子设备因为市电质量问题或者市电中断而给系统带来的各种问题。一般说来，UPS不间断电源，除了内部的冷却风扇在转动，其他元件都是静止的，日常的维护内容也是非常少的，所以只要保证内部环境的清洁和冷却。可是在日常的使用过程中，却屡屡出现UPS发生故障，仔细分析一下故障原因，我们就会发现，大部分是由维护者的人为因素造成的，所以，我们把这类故障也称为人为故障。
所谓的人为故障，就是指由于操作人员的操作失误，或者是对故障现象的错误判断以及采取不当的措施，经验性臆断等造成的故障。UPS不间断电源的故障大致可以分为知识性故障、操作性故障、延误性故障、维护性故障、经验性故障、环境故障等6类。
1、知识性故障
一般来说，出现这种情况是因为维护人员缺乏最基本的理论知识所导致的。
还有就是一些用户，误解了UPS输出短路保护功能，认为做短路试验时只要将输出端用一根短路线碰一碰就可以了。实际上却不是这样的，这么做对有的UPS可以，有的就不行，这是什么原因呢？当UPS由逆变器供电时，对过载和短路的保护是通过切断控制信号的方法使逆变器截止。逆变器采用晶体三极管或MOS管时，用这种方法效果就较好，但是不奏效的时候也有，这主要是因为电流传感器电路的反应时间太长，在控制信号被切断前，功率管就已经损坏了；在用IGBT作逆变器时，引起损坏的概率相对高一些，这是由于IGBT不可克服的缺点造成的，即IGBT的结构中寄生了一只晶闸管，它具有擎住电流效应，即一旦通过功率管的电流超过晶闸管的擎住电流时，这时即使取消了控制信号，IGBT照样导通，一直到烧毁。因此，在没有特别需要的情况下，操作人员应尽量不要做这样的短路试验。
2、延误性故障
这类故障主要是由于操作人员的疏忽，没有及时的发现故障隐患，或者是发现了，却没有及时的采取相应措施，从而导致的UPS故障。比如说，在对蓄电池的维护的过程中，个别电池虽然浮充电压稍低，但是却还没到完全不能使用的程度，而在下一次市电停电时，有一组电池却完全不能放电。所以，一旦发现电池有故障时，要及时进行更换，以免酿成事故。
3、操作性故障
因为UPS所带得负载的重要性，所以为了保证UPS安全可靠地运行，各种产品都有自己的一套安全操作程序，并写进说明书以供用户参照执行。但是仍然有个别维护人员却对此不以为然，并且也不按照规定的程序操作，而是按照自己的理解随意操作，结果有时就出了问题。
4、经验性故障
即使是有了好几次的相同的处理故障的经历，而得到的经验，操作人员也不能死搬硬套。当然，对一些简单故障的判断和排除，经验是有用的，不过要灵活运用，具体情况具体对待。 不能一概而论，也不检查一下，上来就操作，这是万万要不得的。
5、维护性故障
总体来说，UPS的周期性维护内容虽然较少，但这些内容却是非常必要的，而且这些维护要有一套严格的程序。不按要求定期地维护设备，是导致故障的重要原因之一。比如说，有的UPS长期不维护不保养，一旦发现设备工作不稳定，就只好请求维修。待维修人员打开机壳一看，电路板和元器件上的灰尘积了厚厚一层，其实只要用吹风机和吸尘器将这些灰尘清理掉，设备即可恢复正常。
6、环境性故障
一般来说，这类故障都是由于用户不重视设备的使用环境而导致的。比如说，一个公司将一台20kVAUPS安装在一间简易屋顶房内，一次大风大雨过后，UPS逆变器关机，充电板被烧毁，检查发现是因为屋顶的泥水由上出风口灌入机器内所致。

其实，上面所说的这些故障都是可以避免的，不过由于这样那样的原因，一部分用户都没有有效地规避掉这块的风险，不仅让自己的设备处于各种不稳定因素之下，还常常为此需要花上一笔费用来维修UPS电源。

什么样的UPS电源才是优质的？

一、UPS主机要对电网环境有较强的适应能力
安装一台UPS，首先要考虑它对复杂的电网环境适应的能力，包括由柴油机拖动的适应能力。要考查的性能指标有输入电压允许变化范围，输入功率因数和UPS双向抗干扰的能力。输入电压允许变化范围小时，会使UPS频繁进入电池供电状态；输入功率因数低时，意味着输入存在较大的非线性电流成分，这不仅会破坏环境，还会导致供电设备及传输的容量配置的扩充，浪费电能；抗干扰性能包括能抑制电网中存在的各种干扰和反向对电网形成的干扰。
二、UPS对各种负载的适应能力
这里指的不是诸如电压稳定度、波形失真度、频率稳定度、动态响应时间、后备转换时间等常规指标，而要注意的是在一些特殊负载配置下，UPS是否能正常运行。诸如强容性负载、冲击性负载、整流滤波输入负载、带有同功率线性变压器输入的负载。要考查的性能指标有带非线性负载的能力(输出功率因数)、带周期性冲击负载的能力(波峰系断)、带随机性冲击负载的能力(瞬间过载或短路的耐力和保护能力)、三相不平衡负载的能力等。
三、提高电池性能，加强对电池的管理
关于电池，要注意两个问题，一是要选用性能优良的电池、二是要考虑UPS对电池的使用和管理能力。目前一些先进的UPS厂商在这方面做的工作是很有成效的。诸如根据电池的物理化学特性配置充电电路，随时监测电池充电状态，通过软件自行设置充放电维护，对电池浮动电压进行温度补偿，在正常工作状态下可热更换电池等。
四、系统配置的灵活性和冗余功能
当一台UPS容量不满足需求时，可用多台并联，为了提高可靠性，可以采用多台冗余配置，这件在UPS系统配置就出现了模块化技术、多台并联技术、串并联冗余技术，旁路维修技术等，这些对提高供电系统的灵活性、可扩容性、可维护性和提高可靠性都是有明显作用的。
五、智能化和网络保护能力
UPS的智能化和网络保护是一个新的技术，对于使用者来说有个逐渐认识和不断扩大使用范围的过程，选用时要注意以下三个问题。第一，软件的功能，通常应包括安全关闭系统，状态测试记录系统，UPS自身管理系统，甚至还包括环境监测系统。第二，软件可支持的操作系统的种类(兼容性)和可操作性。第三，所提供的软件最好得到有关的操作系统厂商的检测和认证。
六、对UPS硬件系统的考察
硬件系统是决定UPS主机运行是否可靠的关键性因素，要考察的内容包括生产厂商的技术水平和成熟程度，生产能力和工艺水平；所选用的元件的品种和质量；电路的先进性和成熟程度等。讲到电路形式和先进水平，在目前各种型号的UPS都能满足使用要求的情况下，确切的结论水平高低和性能优劣是很难的，也是无益的，但是电路结构的不断改进必然给UPS带来新的性能，例如SANTAKUPS的互动式电路结构，尽管各家的电路形式仍有差别，电路成熟程度不一，但是它们有一个共同点，他们都使用了交流调压电路中的功率补偿原理，这对提高效率降低逆变器工作强度，从而提高整机运行的可靠性是绝对有好处的。
七、UPS工作效率
好的UPS电源应具有较高的整机效率，一般UPS的整机效率为90%，这样的UPS将浪费10%的电量，特别是在大功率应用上这项尤为重要，一台100KVA的90%UPS一个小损耗10度电，一年下来损耗电量10*24*365＝87600度电，所以UPS工作效率越大越好，有些UPS采用ECO经济模式，整机工作效率高达98%。

高频机UPS电源不适合大功率设备的原因

现在高频型UPS电源应用的越来越广泛，具有体积小、效率高、造价低等特点，在小功率的应用中，基本上已经进入“高频机时代”，可是在大功率的应用中，我们都建议选择工频机，因为工频机的可靠性高。我们有理由相信发展了几十年的工频机更完全适应大功率的应用。而高频机如果作为大功率的应用，会存在几个问题：
1、 IGBT整流器可靠性偏低
据说：由于高频机结构UPS至今还没找到大磁通量的材料，以致使其“升压电感”温度过高，使可靠性降低。甚至还断言：正因为如此（指没找到大磁通量的材料），导致UPS产业迟迟未能制造出可靠性足够高的大功率高频机型UPS。
2、高频机结构UPS存在“零偏故障隐患”
这个问题就是所谓的另一个“致命弱点”。意思是说高频机型的UPS会产生一种“在其它UPS机型上不会出现”的这种现象。这个观点是说：在上游交流电源（比如“输入1”到后备发电机“输入2”）经ATS切换时，UPS输出就会形成8ms以上的输出电压闪断。据说这可导致数据中心机房长达几十分钟到几小时的瘫痪事故。
3、高频机型UPS零地电压偏高
高频机受 “零地电压”偏高的机制：某处说“零地电压偏高”也是个“致命弱点”，这种观点也值得商榷。据说：来自IGBT脉宽调制整流器和逆变器的高频PWM型的干扰电压以幅度值较高的“零地电压”形式通过零线被直接反馈到UPS输入供电系统和输出供电系统的零线上，从而危害用电设备的安全运行”。在这里应该说明的是，工频机型和高频机型UPS的IGBT逆变器是一样的器件、一样的频率，一样的工作原理，所以“干扰”也应该是一样的。而整流器则不然，可控硅整流器的干扰远比IGBT整流器大得多，即使是12脉冲整流加11次谐波滤波器（增加了相当大的重量、体积和造价）一般也不能完全达到达到IGBT的指标。按照此处的说法，高频机的两项干扰就能直接加到UPS输入供电系统和输出供电系统的零线上，从而危害用电设备的安全运行；干扰更大的工频机型UPS这两项就加不到这些地方？实在令人匪夷所思。至于零地电压是如何能加到用电设备上，后面有专门的讨论。的确高频机型UPS零地电压和工频机型UPS相比因无输出隔离变压器的次级接地环节，有时是“偏高”了一点。这是由于在单电源结构中电路结构多了一只管子的压降。

4、高频机型UPS在市电断电后，电池放电时系统效率降低2%
当市电断电时，就由电池组GB放电。一般在10kVA 以下或30kVA以下容量情况下，电池组GB的电压比较低，比如3节12V，4节12V…甚至10节12V。总之，电压远达不到半桥逆变器工作的电平。因此还必须仍由Boost升压电路将其升高到两个400V。就是说，市电尽管停止了供电，这里工作的不像工频机UPS那样仅由逆变器工作，Boost升压电路还必须接着工作。这样看来高频机就比工频机多了一个工作环节，所以就比工频机逆变器多消耗能量，就算效率就降低了2%。

高频型UPS电源与工频型UPS电源各自有各自的优点，不是绝对的工频机好或者高频机好，根据您现在所处的环境以及应用，选择了对的就是最好的。

UPS电源预防性维护七大技巧

UPS电源系统的预防性维护，为您提供几点建议，以期待能够确保功率的波动不会威胁到您数据中心的设备方面有所帮助。
一、安全第一
每次进行电源维护时，切记生命和身体安全应胜过一切。当处理电源设备时，可能哪怕一个小小的操作失误也会造成严重伤害或死亡。因此，当处理UPS(或数据中心的任何电力系统)时，确保安全是首要考虑的问题：包括遵守设备制造商的建议，注重设施特殊的细节和标准的安全指引。如果您对于UPS系统的某些方面不熟悉，或不知道如何对其进行维护，请找专业人士寻求帮助。即使您了解您数据中心的UPS系统，仍然有必要寻求相应的外界援助，以便在涉及到某些潜在问题时能有头脑冷静的人给予您帮助，使您不会受压力困扰。
二、坚持定期维护
数据中心的预防性维修不应该成为您时而心血来潮的事情，尤其是考虑到其潜在的停机时间成本。对于您数据中心的UPS系统以及其他系统而言，应定期进行维护(以年、半年或任何时间框架为单位)，并坚持贯彻这一维护计划。这包括一份书面的(纸质或电子版)备案清单，记录好下一次维护活动和上一次维护的具体时间。
三、做好详细记录
除了安排好定期的维护计划，您的数据中心也应该有一份详细的维修记录(例如，清洗、修理或更换某些部件的记录)，以及在在检查过程中，发现的相关设备的具体状况。而当您需要向数据中心的领导汇报维护成本或每次停机时间所造成的成本损失时，进行成本跟踪也是非常有益的。一份详细的任务清单，如检查电池腐蚀情况，寻找过量扭矩的连接导线等，有助于维持一个有秩序的方法。而当在进行设备更换、不定期的维修、和UPS故障排除规划时，所有这些文档都可以提供帮助。除了做好记录之外，请务必确保这些文档始终放在一个方便得到且大家都知道的位置。
四、执行定期检查
上述三点建议适用于数据中心的几乎任何一部分：无论怎样的数据中心环境，加强安全、调度维护和保持良好的记录都是很好的做法。然而，对于UPS系统，需要有工作人员定期进行某些任务(这些工作人员应该熟悉UPS操作的基本知识)。这些重要的UPS维护工作包括以下几个方面：
1、围绕UPS和电池(或其他能量存储)设备进行的障碍物和相关冷却设备方面的检查。
2、确保没有发生运行异常或UPS控制面板没有发出任何类似于过载或电池电量即将耗尽的警报。
3、注意查看电池腐蚀或其它缺陷的迹象。针对那些特定设备，咨询制造商的指导方针和建议。在某些情况下，您应该严格履行设备制造商的维护建议(或聘请专业人士来做)。
五、认识到UPS组件发生运行失败是可能的
这似乎是显而易见的：任何具有有限故障概率的设备，最终都会发生运行失败的状况。伊顿的报告指出：“关键的UPS部件，如电池和电容器不可能始终保持正常使用状态。”所以，即使您的供电方提供了完美的动力，您的UPS机房是完全干净的，并且UPS设备是在适当的温度理想情况下运行的，相关组件仍然会发生运行失败的状况。正因为如此，您才需要对UPS系统进行维护。
六、确保您知道当需要相关服务或不定期的维护时，向谁求助
有时，在日常检查的过程中，您会发现某些问题，而这些问题不能等到下次维护的时候才解决。在发生这些情况的时候，您要确保知道联系谁能够帮你搞定，这样可以节省大量的时间和精力。这意味着您的数据中心必须确定一家或几家固体的服务提供商，在您需要时提供帮助。这些供应商与为您提供定期维护的供应商可以是同一家，也可以不是同一家。(如果某一家供应商那里有您数据中心完备的维修记录，他们将能够为您提供最有用的信息，所以要求该供应商到来。能够帮助您潜在的节省大量时间和金钱)
七、进行任务分配
“您不是应该上周进行检查?”“不，我觉得应该是您检查的。”为了避免这种责任不明晰的混乱，请务必确保安排合适的专门人员负责UPS维护任务。哪位工作人员需要负责每周检查设备?哪位工作人员负责联系服务供应商，安排年度维护计划(或者调整维护时间表)?特定的任务可能有不同的负责人，但是要确保知道谁负责您的UPS系统。
许多UPS维护事项最好留给那些熟悉UPS的人员。再次强调，安全是至关重要的：一个UPS系统中的电压的危险性可能致死，所以最好聘请专业人士进行，而不要冒险操作。预防性维护是数据中心的所有工作的关键，所以很多诀窍可广泛的应用，但UPS系统需要特别关注，因为它在短期内需要稳定的电力以提供给您的IT设备。通过执行定期的维修计划，可以很容易地防止由于电池电量耗尽、电容器故障、或空气过滤器堵塞，甚至过时的固件焊接继电器造成的停机事件。您只需要经过深思熟虑的执行上述几大步骤，采取预防性的维护程序，就可以帮助您的数据中心免去以后的许多UPS麻烦。