每个用户的网络特点、电力环境都不相同,电源保护要求也随之变化。用户在使用科士达UPS电源时可能遇到的种种问题也不尽相同,用户希望自己购置的是完全适合实际需求的产品和服务,而且关心设备投资的短期、长期回报率及投资风险。而现实是,绝大多数用户缺乏这方面的专业人员,所以,优质的服务体系和主动的服务态度也成为用户选购科士达UPS电源时必须考虑的一个重要因素。
科士达UPS电源技术参数是UPS质量优劣的重要指标,是选型的主要依据。针对于科士达UPS电源能否正常安全地向负载设备进行纯净且不间断供电,这需要对它的性能参数进行详细的了解,其主要技术参数考虑如下:
1、科士达UPS电源输入参数:输入电压范围,根据我国电网质量不高的情况,应选择较宽范围的科士达UPS电源,目前用可控硅设计的UPS范围为-15%、+10%,用IGBT整流器设计的范围为-25%、+23%;频率范围最好选择范围较宽的50Hz±5Hz;交流旁路电压范围选择±10%,如超过此值将增大科士达UPS电源的故障率;科士达UPS电源应具有三相输入相序错误和三相缺相输入的自动保护功能。
2、科士达UPS电源输出参数:输出电压的静态稳定度,中、大型UPS为±1%;输出电压的瞬态电压波动值,中、大型UPS小于±5%;输出电压的可调范围,中、大型科士达UPS电源从额定值起最小可调节±5%;输出频率,中、大型UPS为50Hz±0.1%;输出过载能力,中、大型科士达UPS电源在10分钟以上时满足125%负载,在1分钟以上时满足150%负载;具有带三相100%不平衡负载能力,其三相电压差不应超过±3%;输出电压的谐波失真度<2%,并带100%线性负载。
3、科士达UPS电源额定运行参数:额定输出功率;额定最大输出、输入电流;额定输出输入频率,我国都为标准50Hz;标称输入、输出电压,根据进、出线的方式来确定,主要有单进单出、三进单出、三进三出方式,大、中型科士达UPS电源采用三进三出的进出线方式。
4、其它参数:平均无故障时间为20~40万小时(大型UPS电源),15~22万小时(中型UPS电源);并机能力,要求科士达UPS电源具备直接并机输出能力,各台科士达UPS电源输出电流的均流不平衡度为2%~5%,此值应越小越好;应具备远程监控、故障报警、运行状况记录功能;应具备防雷击抗浪涌抑制,抗静电放电功能。
科士达UPS电源串联的特点是,两台科士达UPS电源均为完整的具有独立旁路的在线式科士达UPS电源单机。两台科士达UPS电源除了电源线的连接外不需要其他信号的连接。在正常情况下,主机100%的给负载供电,从机的负载为零。
那么什么样的科士达UPS电源可以组成串联系统呢?必须具有如下技术条件:
1、必须是在线式科士达UPS电源,这样逆变器才能保持和旁路的同步;
2、科士达UPS电源具有整流器和旁路双重输入端;
3、科士达UPS电源能够承受100%的负载跳变。
与并联相比较其具有的优点为:
1、结构简单、安装方便;
2、价格便宜;
3、不同公司,不同功率的科士达UPS电源也可串联。
与并联相比串联的缺点为:
1、不能扩容;
2、主从机老化不一致,从机电池寿命降低;
3、当负载有短路故障时,从机逆变器容易损坏。
并联备份技术是近年来发展起来的采用更复杂技术的一种备份方式,并联备份解决了串联备份主从科士达UPS电源老化不一致的问题,并且能够实现增容功能(如两台100KVAUPS电源并联可输出200KVA功率),但是并联备份不可避免的出现了环流问题。目前采用科士达UPS电源并联备份的厂家环流最大的为8%--10%,最小的为2%--4%。
科士达UPS电源并联备份的特点是:两台或多台科士达UPS电源的输出端直接短接在一起,同时给负载供电,每台科士达UPS电源均分负载,没有主从机之分。当一台科士达UPS电源的逆变器出现故障时,立即自动脱机,负载由余下的科士达UPS电源均分,不存在切换问题。
要实现并联备份必须解决以下技术问题:
1、各科士达UPS电源逆变器输出波形保持同相位,同频率;
2、各科士达UPS电源逆变器输出电压一致;
3、各科士达UPS电源能均分负载;
4、科士达UPS电源故障时能快速脱机。
并联备份技术既提高了科士达UPS电源的可靠性又可以实现电源系统的扩容,并能按照不同的需要组成多种配置,是目前较为流行的技术。此技术也得于广泛使用,很多公司也都采用了。
科士达UPS电源电池因为开路状态下就有直流电压,并存储一定的能量,正负级短路的电流理论上无穷力量,足以让极柱融化,安装工具(如扳手)损坏,同时会打火发光,如短路回路中无易分断点,短路现象不能及时消失,则电池连接线会因长时间过流而使保护层融化,电池的极板弯曲变形,直至燃烧,造成火灾事故。在安装不规范的科士达UPS电源系统中,由于某种原因造成直流短路,而回路中的断路器又失效时发生的电池燃烧的事故已经发现,安装电池虽很危险,但是只要保持头脑清晰,安装仔细,安装电池也是件很容易的事。
科士达UPS电源电池的连接方法
科士达UPS电源蓄电池上架前要进行物理检查,并测量开路电压,以免返工;连接线的一端与电池相连时,另一端应进行绝缘保护或握在手心,防止搭到不该搭的地方,造成打火。
连接线的一端已接好,另一端再连接时应轻轻点一下要连接的极柱,即使连错了也只是在极柱上和连线上打一点火而已,不至于酿成大祸;或测量要连接的两点的压差,为零则可以连接。
电池组串联完毕后,科士达UPS电源组的正和负之间电压比较高,在向MCCB(电池开关)连接时,每根线都应先连到MCCB,再连到对应的电池端;或在电池组中留一断点,完成MCCB与UPS蓄电池组的连接后再连接断点;对于多组并联的电池组,应每一组都留断头,并在MCCB端连接后分别用万用表检测极性再将断头连接。
在此还需注意的是,科士达UPS电源电池的新旧电池、不同类型电池不可混合使用。由于新旧电池、不同类型电池的电池内阻大小不一,电池的充放电时差异明显,如串联使用会造成单只过充或欠充;如果并联使用,则造成充放电偏流,各组电池的电流不一致。
通过对科士达UPS电源维修工作中各种故障的统计可以得出这样的结论:后备式科士达UPS电源,由电池引发的故障超过了总故障的50%。在线式科士达UPS电源,因为它的电路设计合理,驱动功率元件容量所取的余量大,因而电源电路故障率很低,相比之下,由电池组所引发的故障率上升至60%以上。可见,正确地使用和维护好电池是延长电池组寿命、降低科士达UPS电源总故障率的关键因素之一。
定期检查
定期检查各单元电池的端电压和内阻。对12V单元电池来说,在检查中如果发现各单元电池间的端电压差超过0.4V以上或电他的内阻超过80mΩ以上时,应该对各单元电池进行均衡充电,以恢复电池的内阻和消除各单元电池之间的端电压不平衡。均衡充电时充电电压取13.5~13.8V即可。经过良好均衡充电处理的电池绝大多数都可将其内阻恢复到30mΩ以下。
科士达UPS电源在运行过程中,由于各单元电池特性随时间变化而产生的上述不均衡性是不可能再依靠科士达UPS电源内部的充电回路来消除的,所以对这种特性已发生明显不均衡性的电池组,若不及时采取脱机均充处理的话,其不均衡度就会越来越严重。
重新浮充
科士达UPS电源停机10天以上,在重新开机之前,应在不加负载的条件下启动UPS电源以利用机内的充电回路重新对蓄电池浮充10~12h以上再带载运行。
科士达UPS电源长期处于浮充状态而没有放电过程,相当于处在“储存待用”状态。如果这种状态持续的时间过长,造成蓄电池因“储存过久”而失效报废,它主要表现为电池内阻增大,严重时内阻可达几Ω。
我们发现:在室温20℃下,存储1个月后,电池可供使用的容量为其额定值的97%左右,如果储存6个月不用,它的可使用容量变为额定容量的80%。如果储存温度升高,它的可使用容量还会降低。
因此建议用户最好每隔20°C个月有意地拔掉市电输入,让科士达UPS电源工作于由蓄电池向逆变器提供能量的状态。但这种操作不宜时间过长,在负载为额定输出的30%左右时,约放电10min即可。
减少深度放电
电他的使用寿命与它被放电的深度密切相关。科士达UPS电源所带的负载越轻,市电供电中断时,蓄电他的可供使用容量与其额定容量的比值越大,在此情况下,当科士达UPS电源因电池电压过低而自动关机时电池被放电的深度就比较深。
实际过程如何减少电池被深度放电的事情发生呢?方法很简单:当科士达UPS电源处于市电供电中断,改由蓄电池向逆变器供电状态时,绝大多数科士达UPS电源都会以间隙4s左右响一次的周期性报警声,通知用户现在是由电池提供能量。当听到报警声变急促时,就说明电源已处于深度放电,应立即进行应急处理,关闭科士达UPS电源。不是迫不得以,一般不要让科士达UPS电源一直工作到因电池电压过低而自动关机才结束。
利用供电高峰充电
对于科士达UPS电源长期处于市电低电压供电或频繁停电的用户来说,为防止电池因长期充电不足而过早损坏,应充分利用供电高峰(如深夜时间)对电池充电以保证电池在每次放电之后有足够的充电时间。一般电池被深度放电后,再充电至额定容量的90%至少需要10~12h左右。
注意充电器的选用
科士达UPS电源用的免维护密封电池不能用可控硅式的“快速充电器”进行充电。这是因为这种充电器会造成蓄电池同时处于既“瞬时过流充电”又“瞬时过压充电的恶劣充电状态。这种状态会使电池可供使用容量大大下降,严重时会使蓄电池报废。在采用恒压截止型充电回路的科士达UPS电源时,注意不要将电池电压过低保护工作点调得过低,否则,在它充电初期容易产生过流充电。
当然,最好选用既具有恒流,又有恒压的充电器对其进行充电。
保证电源环境温度
电池可供使用的容量与环境温度密切相关。一般情况下,电池的性能参数都是室温为20℃条件下标定的,当温度低于20℃时,蓄电他的可供使用容量将会减少,而温度高于20℃时,其可供使用的容量会略有增加。不同厂家不同型号的电池受温度影响的程度不同。据统计,在-20℃时,蓄电池可供使用容量只能达到标称容量的60%左右。可见温度的影响不可忽视。
一、数字化
1、科士达UPS电源中多块电路单板上设计采用分散式数字处理器(DSP,CPU,CPLD),彻底改良了传统应用大量模拟器件电路的弊端,并能有效解决传统模拟电路参数漂移的固有问题。
2、系统内单板间检测、控制信息的交互传输大量应用超高传输速率和高抗扰能力的CAN总线环形设计。
3、系统检测和控制更加快速、精确、稳定,全面提升科士达UPS电源的可靠性、供电质量和产品一致性。
二、新型IT(容性)负载适应性
1、随着低碳经济的到来,各国政府都将节能减排提到了战略高度,对IT负载的节能要求也显著提高,IT设备已加入功率因数校正,其输入PF从滞后0.7提升到超前0.9,从而降低能耗和减少电网污染。
2、鉴于此新一代科士达UPS电源输出功率因数普遍从0.8提升到了0.9,甚至更高到1,考虑到大多机房功率因数超前的实际情况,新一代科士达UPS电源充分考虑了超前负载特性,更改和优化了设计,在滞后0.9至超前0.9范围科士达UPS电源均可以带满载运行,更适应于新型带PFC功能的容性负载。
三、智能化
1、先进的自诊断技术:实时监控逆变器、整流器等电路工作状态,检测电池的容量和状态,检测设备工作环境温度,并可检测每个风扇的故障,且无需停电即可更换风扇。
2、数字校准功能:电压和电流可通过软件自校准,不需任何可调电阻。
3、采用独特的“母线”并机技术,标准内置并机板,在线扩容更加安全便捷:“母线”并机技术即同步频率母线和均流母线调控技术,可将最多8台科士达UPS电源直接并联形成对负载的并机供电系统,系统中所有各科士达UPS电源都直接同步跟踪市电,各台科士达UPS电源总是处于同频率、同相位和均流供电状态,其环流几乎为零。在可并联科士达UPS电源中为“环流”控制最好的技术。
四、强大、完备的冗余技术
1、三极冗余的控制系统:整流流、逆变均采用全数字双DSP(controlDSP+systemDSP)冗余控制系统,本身已大幅提升控制稳定性、可靠性及可移植性;此外,旁路加入CPLD控制冗余设计,即使主控双DSP发生故障,旁路控制板也能接管系统确保负载不停电,使系统可靠地切换至旁路供电。
2、冗余辅助电源板:1+3冗余辅助电源设计,支持在线热插拔,最大限度保证科士达UPS电源控制系统供电。
3、N+1风扇冷却系统:冗余的冷却风扇,即使冷却系统发生任一风扇故障,也可满载运行,并能精确定位故障风扇位置;此外,模块化的风扇设计,能够从容地进行维护更换。
五、高频化
1、已推广上市的艾默生第二代中大功率高频科士达UPS电源,采用新一代的高频、低功耗电力电子开关器件CoolMOS,结合了MOSFET低通态损耗和IGBT高开关频率的优点,器件损耗比IGBT小很多,开关频率高达24kHz;
2、并且采用了先进的三电平逆变电路,电感量小一半,损耗减小,效率得到很大提升;电感、电容体积更小,整机尺寸和重量都远远比上一代产品小,更节省空间和便于搬运;此外,三电平输出还具有良好的波形和较低的dv/dt,能有效减少电磁干扰。
3、三电平转换电路的特点:⑴电平数的增加使之具有更小的直流侧电压脉动和更佳的动态性能,在开关频率相比之前设计可降低50%,可很好满足对电流谐波的要求;⑵电平数的增加也使电源侧电流比两电平中的电流更接近正弦,且随着电平数的增加,正弦性越好,功率因数更高;⑶开关的增加也有利于降低开关管上的电压应力,提高装置工作的稳定性,适用于对电源稳定性要求较高的场合。
特殊测试
专项测试可用抽样的方式进行,其内容有:
(1)在额定负载为超前及滞后两种情况下,观测科士达UPS电源输出的稳压效果。
(2)小负载条件下的效率测试。在25%~35%的额定负载(滞后)条件下,质量好的UPS,效率可超过80%。
(3)频繁操作试验。此项试验包括频繁起动与频繁转换。
①频繁起动的目的在于检验逆变器、锁相环、静态开关和滤波电容的动态稳定和热稳定。其方法是起动科士达UPS电源,当逆变器起动成功,有输出电压和输出电流,并且达到技术要求后,带负载运行;然后减去负载,停机,再起动科士达UPS电源。这样连续多次操作。
②频繁切换试验。主要是检测转换时供电有无断点,在线式科士达UPS电源是不应该出现断点的。
(4)充电器的起动试验。为了保护蓄电池,避免充电器起动时对电网的冲击,一般科士达UPS电源的充电器起动,均有限流起动功能,充电器由起动到正常运行的过渡过程,时间一般在10s以上,电流一般限定在蓄电池容量的1/10。
(5)不带蓄电池加载试验。科士达UPS电源不带蓄电池时,科士达UPS电源只具有稳压功能。不带蓄电池情况下加负载,可以检验整流器的动态性能。一般要求在20ms内保证输出电压恢复到(100±1)%以内。对于这一功能,不同科士达UPS电源有不同的设计。
(6)高次谐波测试。一般科士达UPS电源的高次谐波分量总和小于5%,可用谐波分析仪来测试。良好的科士达UPS电源能全部滤掉11次谐波以下的全部谐波,而且波形很稳。选用科士达UPS电源也应尽量选用不含11次谐波以下谐波的科士达UPS电源。
(7)输出短路试验。此种试验一般不予进行,以防损坏科士达UPS电源设备。这是因为有的科士达UPS电源的输出短路保护功能不够完善。对于具有旁路电源的科士达UPS电源,进行输出短路测试时,必须在断开旁路电源的情况下进行。否则当输出短路时,科士达UPS电源会在限流的同时,将负载切入旁路电源,会烧断旁路电源保险丝来进行保护。这样,既看不出输出短路保护的限流情况,还将烧毁旁路电源的保险丝,是应该避免的。
科士达UPS电源的测试内容还可以列举一些,如温升保护性能试验、工作温度试验、振动试验、耐压试验、蓄电池再充电试验、高温试验、高湿试验、可靠性试验和不同性质的负载试验等等。作为一个产品正式生产,尤其是批量生产时,上述内容都有必要测试。但作为用户对产品的鉴定和验收,一般进行静态测试、动态测试和常规测试就可以了。
故障原因:地线干扰
一次市电正常,大家都能正常上网,可科士达UPS电源总是跳转到电池组供电模式。在此模式下,蜂鸣总是不断地鸣叫提示。我们马上组织人员检查电路,分析故障原因。最后和机房的立式空调联系起来了,每次启动空调不一会,就自动转为电池组供电。显然这是市电输出受到大功率空调机影响所致。但是他们是分开两路单独供电的,是从不同的配电室里面的配电盘接来的,怎么会产生互相干扰呢?
带着这样的疑问,电工就顺着电线打开天花板、地板、接线盒等逐点进行排查。看是不是什么地方电路虚接到一起了,最后发现它们的零线和地线接到了一块。如此模糊的干扰,对科士达UPS电源的影响都能被体现到,果然是个精密设备,不能有一点的含糊。
我们决定对空调的地线进行分开处理。分开零线和地线后,再启动空调,发现没有再出现科士达UPS电源跳转电池组的情况。那么以前怎么没有表现出来呢?我们分析认为是夏天太热了,空调满负荷运转,加大了功率消耗。
电源的质量对企业网络能否稳定、安全至关重要。但网络电源安全实际上还有很多属性,如高性能、可扩展性、可靠性、功能性、准确性和可用性等。为了使企业网络电源能持续稳定地运行下去,除了平常的规范使用外,周期性地利用各种测试工具,对网络电源环境实施维护测试也是必须的。整个机房供电安全系统,需要技术人员认真维护,并要做好日常排查工作,及时发现问题,分析处理非计划停机造成的影响等。
.科士达UPS电源使用技巧
科士达UPS电源主要有在线式和后备式(离线式)两种:在线式科士达UPS电源工作时始终通过内部的逆变电路为用户提供稳定的电力供应,无论市电电压是否稳定。当市电停电时,由蓄电池提供能源;后备式科士达UPS电源能够在断电后为用户提供5-10分钟的供电,以便用户完成存盘等紧急的工作,一般体积小巧,蓄电池和逆变电路是做在一起的,适合于家庭用户。
科士达UPS电源输出方式有方波和正弦波两种:正弦波输出的科士达UPS电源适合阻性和感性负载,适用的范围越宽,其价格要高一些;方波输出的科士达UPS电源一般只适合阻性负载,其携带负载的能力低,当负载过重时,其电压衰减会很大。
单位局域网中一般配置在线式正弦波输出的科士达UPS电源。理论和大量的应用实践表明,不论采用哪种类型的科士达UPS电源,其故障约有60%是使用或管理不当造成的,因此,全面地掌握科士达UPS电源的使用技巧,是延长科士达UPS电源使用寿命,提高系统可靠性的重要环节。
2.1严格遵守开关机程序和要求
科士达UPS电源的开关机操作看似简单,却十分重要,不按照规范化的程序实施,开关机时过大的电冲击极易损害科士达UPS电源及其负载,我们对此应引起足够的重视。
2.1.1开机程序
开机总的原则是先启动科士达UPS电源,等科士达UPS电源工作正常和稳定后再依次接入负载。在线式科士达UPS电源应按以下顺序开机:储能电池开关→自动旁路开关→输出开关依次置于“ON”;按启动面板“开”键,科士达UPS电源系统启动,“逆变”指示灯亮,延时约1分钟后,“旁路”灯熄灭,科士达UPS电源转为逆变供电,完成开机。经空载运行几分钟后,按照负载功率由小到大的开机顺序启动负载。
2.1.2关机程序
科士达UPS电源不允许带载关机。应先关闭其负载,让科士达UPS电源空载运行几分钟,待机内热量排出后,再按与开机相反的顺序关闭科士达UPS电源。
2.1.3开关频度
不能频繁开和关科士达UPS电源。从科士达UPS电源的电路特点和工作过程可知,科士达UPS电源不能作短暂的开、关动作。经验上最好在关闭15秒以后再开启,否则很易损坏科士达UPS电源或使科士达UPS电源处于既无市电输出又无逆变输出的不正常状态。
2.1.4冷启动和开关间隔
在有市电的情况下,应禁止“冷”启动,即把市电断开使用科士达UPS电源启动,此时启动电流很大,容易损坏科士达UPS电源;若关机后需要重新启动时,一般需要等1分钟左右才能再次开启。
2.2科士达UPS电源所带负载功率
科士达UPS电源的最大启动负载最好控制在80%的科士达UPS电源额定输出功率之内,但对正弦波输出的UPS电源,当其负载少于30%的UPS额定输出功率时,输出波形又要发生变化。实践证明:绝大多数的科士达UPS电源将其负载控制在标称功率的30%~65%之内为最佳。在局域网系统中使用时,一般应将科士达UPS电源的负载量控制在其额定功率的50%~80%左右,最高不超过85%。不要把一些根本就没有必要进行电源保护的设备都连接到科士达UPS电源上,这样只能额外加重运行负担,缩短使用寿命。
2.3严格控制负载类型
在科士达UPS电源的输出端不要接入感性负载,如风扇、空调、打印机及其它通过大功率降压变压器工作的用电设备。因为这些感性负载的启动电流往往会超过额定电流的3~6倍,从而引起科士达UPS电源瞬时超载;也不宜带可控硅负载、可控硅桥式整流或半波整流式负载等。
2.4工作温度
科士达UPS电源的电池对温度要求较高,标准使用温度为25℃,平时尽量不要超过+15℃~+30℃。温度太低会使储电池容量下降,温度每下降1℃,其容量约下降1%。电池的放电容量会随温度升高而增加,使电池寿命降低,若长期在高温下使用,温度每高10℃,电池寿命约降低一半。因此科士达UPS电源要远离热源并配备空调设施或安装在通风散热良好的地方。
2.5供电条件
为了确保科士达UPS电源使用安全,与科士达UPS电源相连的配电柜应使用空气开关。科士达UPS电源输入端的电源电压、波形、频率、幅度等也必须满足要求,否则容易造成科士达UPS电源工作异常或损坏。
3.科士达UPS电源维护要点
由于科士达UPS电源大都配备免维护密封式蓄电池,因此许多操管人员误以为科士达UPS电源不需要维护,从而忽视了相应的维护保养工作。应该指出,这种观念和做法是不正确的,免维护并不等于不需维护,按照正确的方法维护科士达UPS电源,可以减少故障率,延长其使用寿命,提高供电质量和工作可靠性。
3.1科士达UPS电源主机维护
应尽量使科士达UPS电源工作在清洁的环境中。因为空气中漂浮的有害灰尘进入科士达UPS电源,会对其内部器件造成腐蚀或短路,从而影响科士达UPS电源的正常工作甚至损坏科士达UPS电源。对于环境较差的机房,应每半年或一年对科士达UPS电源内部进行除尘和检查,以防止尘埃聚集或大功率器件散
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