淺析UPS日常維護(hù)中的人為故障

摘要：根據(jù)日常維護(hù)中接觸的一些案例，針對(duì)UPS在人為故障方面的一些事項(xiàng)進(jìn)行了歸類(lèi)分析，提出了正確使用和維護(hù)UPS的方法及應(yīng)避免的人為故障。

關(guān)鍵詞：UPS；人為故障；維護(hù)

0 引言

UPS用于不同類(lèi)型的敏感電子設(shè)備，如計(jì)算機(jī)、工作站、重要設(shè)施、通信系統(tǒng)、處理控制系統(tǒng)等。可防止因市電質(zhì)量差或市電中斷而給系統(tǒng)帶來(lái)的一系列問(wèn)題。它的內(nèi)部除了冷卻風(fēng)扇在轉(zhuǎn)動(dòng)，其它元器件都是靜止的，日常的維護(hù)內(nèi)容非常少，只須保證環(huán)境清潔和冷卻。但在日常的使用過(guò)程中，卻屢屢出現(xiàn)UPS發(fā)生故障的現(xiàn)象，仔細(xì)分析故障原因，大部分是由維護(hù)者的人為因素造成的，稱(chēng)之為人為故障。

所謂人為故障是由于操作、維護(hù)人員的誤操作、對(duì)故障現(xiàn)象的錯(cuò)誤判斷以及所采取的不當(dāng)措施或經(jīng)驗(yàn)性臆斷等造成的故障。

UPS的人為故障大致可以分為知識(shí)性故障、操作性故障、延誤性故障、維護(hù)性故障、經(jīng)驗(yàn)性故障、環(huán)境性故障等6類(lèi)。

1 知識(shí)性故障

這類(lèi)情況的出現(xiàn)主要是由于維護(hù)人員缺乏基本的理論知識(shí)所致。比如，有一臺(tái)新安裝的30kVAUPS向一臺(tái)設(shè)備供電，設(shè)備接好電源開(kāi)機(jī)后發(fā)現(xiàn)該設(shè)備中一個(gè)電源模塊被燒壞。于是用戶(hù)認(rèn)為是由于UPS的三相電壓“零點(diǎn)漂移”所致，并向UPS廠家提出交涉，要求馬上對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查或更換并對(duì)損壞的設(shè)備進(jìn)行賠償。既然用戶(hù)提出這樣一個(gè)既專(zhuān)業(yè)又嚴(yán)重的問(wèn)題，廠家立即派技術(shù)人員對(duì)該UPS進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查，三相輸出電壓分別為220V、219V、219V，對(duì)稱(chēng)性很好，零點(diǎn)并未漂移。經(jīng)仔細(xì)檢查分析，確認(rèn)設(shè)備電源模塊的損壞是因?yàn)槠滟|(zhì)量有問(wèn)題，經(jīng)更換電源模塊后設(shè)備正常運(yùn)行。

對(duì)于三相相電壓，一般來(lái)說(shuō)其偏差2％可以不計(jì)。目前，大多數(shù)UPS在三相負(fù)載100％不平衡時(shí)，都具有自動(dòng)調(diào)節(jié)其電壓不平衡度2％的能力。所謂三相負(fù)載100％不平衡，是指UPS的負(fù)載一相或兩相滿(mǎn)載，而另兩相或一相空載的情況。比如30kVA的UPS一相的滿(mǎn)載值是10kVA（即10kVA/220V=45A）。并不像有人理解的那樣：一相電流為1A，另一相為2A，就認(rèn)為他們的不平衡度是50％，實(shí)際上不能這樣理解。反過(guò)來(lái)說(shuō)，如果一相的電流為1A，另一相電流為零呢，豈不是他們的不平衡度也是100％了！從字面上理解似乎是對(duì)的，但定義并非如此。

又比如，有的用戶(hù)給UPS配置的是工作壽命為3～5年的電池，而環(huán)境溫度夏天經(jīng)常超過(guò)30℃，而且兩年多市電從未停過(guò)，開(kāi)機(jī)后維護(hù)人員也從未對(duì)電池進(jìn)行過(guò)核對(duì)性或容量測(cè)試性放電試驗(yàn)，電池的運(yùn)行狀況不得而知。偶遇市電停電，電池的放電時(shí)間不到額定時(shí)間的1/3UPS就關(guān)機(jī)了。于是用戶(hù)就向廠家發(fā)出了索賠通知，等廠家的維修工程師指出故障原因，出示了操作說(shuō)明書(shū)上關(guān)于電池保養(yǎng)的有關(guān)內(nèi)容，并詳細(xì)分析了電池容量降低的原因后，用戶(hù)無(wú)法再提索賠要求，但這對(duì)廠家聲譽(yù)造成的影響卻是嚴(yán)重的。

還有的用戶(hù)誤解了UPS輸出短路保護(hù)功能，認(rèn)為做短路試驗(yàn)時(shí)只要將輸出端用一根短路線碰一碰就可以了。實(shí)際不然，這樣做對(duì)有的UPS可以，有的UPS就不行，這是什么原因呢？當(dāng)UPS由逆變器供電時(shí)，對(duì)過(guò)載和短路的保護(hù)是通過(guò)切斷控制信號(hào)的方法使逆變器截止。逆變器采用晶體三極管或MOS管時(shí)，用這種方法效果較好，不奏效的時(shí)候也有，這主要是因?yàn)殡娏鱾鞲衅麟娐返姆磻?yīng)時(shí)間太長(zhǎng)，在控制信號(hào)被切斷前，功率管就已經(jīng)損壞了；在用IGBT作逆變器時(shí)，引起損壞的概率相對(duì)高一些，這是由于IGBT不可克服的缺點(diǎn)造成的，即IGBT的結(jié)構(gòu)中寄生了一只晶閘管，它具有擎住電流效應(yīng)，即一旦通過(guò)功率管的電流超過(guò)晶閘管的擎住電流時(shí)，這時(shí)即使取消了控制信號(hào)，IGBT照樣導(dǎo)通，一直到燒毀。因此，在沒(méi)有特別需要的情況下，盡量不要做這樣的短路試驗(yàn)。

2 操作性故障

因?yàn)閁PS所帶負(fù)載的重要性，為了保證UPS安全可靠地運(yùn)行，各種產(chǎn)品都有自己的一套安全操作程序，并寫(xiě)進(jìn)說(shuō)明書(shū)以供用戶(hù)參照?qǐng)?zhí)行。但有個(gè)別維護(hù)人員卻對(duì)此不以為然，并不按照既定程序操作，而是按照自己的理解隨意操作，結(jié)果有時(shí)就出了問(wèn)題；也有無(wú)意識(shí)的操作故障，比如，在維修或保養(yǎng)期間，因拆卸某一器件時(shí)不小心將臨近的器件碰壞而未發(fā)現(xiàn)，開(kāi)機(jī)加電時(shí)形成二次故障；在檢查故障時(shí)表筆誤將某兩點(diǎn)短路；連接外部電池時(shí)誤將正負(fù)極搞錯(cuò)；有單節(jié)或幾節(jié)電池連接條未擰緊或電池開(kāi)關(guān)未閉合，市電停電時(shí)電池放不出電而導(dǎo)致UPS停機(jī)；供電局進(jìn)行線路改造或維修時(shí)將原來(lái)的相序搞錯(cuò)，也會(huì)導(dǎo)致UPS無(wú)法啟動(dòng)或切換失??；UPS加電后忘記啟動(dòng)逆變器，在市電斷電時(shí)同樣會(huì)導(dǎo)致停機(jī)；由于值班人員在機(jī)房?jī)?nèi)亂放食物而招來(lái)老鼠，啃咬電纜或竄入機(jī)內(nèi)導(dǎo)致線纜或元器件之間的短路故障；無(wú)屏蔽的遠(yuǎn)程信號(hào)電纜與交流線并行布線，由于耦合干擾而導(dǎo)致的故障等。

3 延誤性故障

由于維護(hù)人員的疏忽未及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，或發(fā)現(xiàn)了卻未及時(shí)采取相應(yīng)措施而導(dǎo)致的UPS故障。比如，在UPS雙機(jī)并聯(lián)冗余系統(tǒng)中，負(fù)載被均分到兩臺(tái)機(jī)器上，有時(shí)，由于某種巧合而導(dǎo)致其中的一臺(tái)逆變器關(guān)機(jī)，這時(shí)負(fù)載被全部轉(zhuǎn)移至另外一臺(tái)UPS上，如果維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)了，只要將關(guān)機(jī)的UPS逆變器重新開(kāi)啟即可；如果維護(hù)人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，遇到市電中斷時(shí)，就變成單機(jī)供電，一方面過(guò)載能力減弱，另一方面電池后備時(shí)間減半，此時(shí)，一旦過(guò)載就會(huì)造成所帶負(fù)載全部中斷；又如電池在不理想的條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按時(shí)對(duì)電池進(jìn)行維護(hù)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有容量明顯降低的電池，應(yīng)立即更換。因?yàn)?，電池的損壞過(guò)程有的是逐漸積累造成的，也有的是瞬間發(fā)生的，即昨天還是可用的，今天就無(wú)法放電了。我們?cè)趯?duì)蓄電池的維護(hù)中就遇到過(guò)此類(lèi)情況，上次月檢時(shí)，個(gè)別電池雖然浮充電壓稍低，但還未到完全不能使用的程度，而在當(dāng)月市電停電后，有一組電池卻完全不能放電。所以，一旦發(fā)現(xiàn)電池有故障時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行更換，以免釀成事故。

4 維護(hù)性故障

UPS的周期性維護(hù)內(nèi)容雖然較少，但這些內(nèi)容卻是非常必要的，而且這些維護(hù)要有一套嚴(yán)格的程序。不按要求定期地維護(hù)設(shè)備是導(dǎo)致故障的重要原因。如有的UPS長(zhǎng)期不維護(hù)不保養(yǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作不穩(wěn)定，只好請(qǐng)求維修。待打開(kāi)機(jī)殼一看，電路板和元器件上灰塵積了厚厚一層，只要用吹風(fēng)機(jī)和吸塵器將這些灰塵清理掉，設(shè)備即可恢復(fù)正常。再例如有一臺(tái)UPS維修完畢后，維修人員將市電加到輸入端，而忘了啟動(dòng)逆變器或閉合電池開(kāi)關(guān)，等到下一次市電停電時(shí)，UPS因逆變器不能啟動(dòng)而關(guān)機(jī)。

5 經(jīng)驗(yàn)性故障

即使是由幾次處理故障經(jīng)歷得到的經(jīng)驗(yàn)，也不能死搬硬套。如有一次，有一個(gè)具有甲種品牌UPS操作經(jīng)驗(yàn)的用戶(hù)去操作新安裝的乙種品牌UPS，也不看說(shuō)明書(shū)，就憑經(jīng)驗(yàn)直接進(jìn)行直流啟動(dòng)。因?yàn)椋煜さ腢PS都可直流啟動(dòng)，哪知這臺(tái)機(jī)器就沒(méi)有直流啟動(dòng)功能，當(dāng)然啟動(dòng)不了。于是他就打開(kāi)機(jī)箱用螺絲刀見(jiàn)繼電器就捅，逆變器雖然啟動(dòng)了，但馬上就冒出一股煙，功率管損壞了！他不知道具有直流啟動(dòng)功能的UPS在啟動(dòng)時(shí)是有一定程序的：當(dāng)打開(kāi)直流啟動(dòng)開(kāi)關(guān)后，首先控制電路工作，然后才去驅(qū)動(dòng)逆變器，即正常啟動(dòng)；但此臺(tái)UPS無(wú)直流啟動(dòng)功能，控制電路正在工作的同時(shí)，逆變器也在啟動(dòng)，過(guò)渡中的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致逆變器的兩個(gè)功率管同時(shí)導(dǎo)通而燒毀。還有的維護(hù)人員在培訓(xùn)時(shí)，自認(rèn)對(duì)UPS的原理已經(jīng)掌握，只要求學(xué)一些排除故障的方法。而短期的培訓(xùn)只可能學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單故障的判斷方法，具體故障要具體分析，經(jīng)驗(yàn)僅做參考。比如，UPS交流輸入保險(xiǎn)燒斷的原因有很多，諸如整流器擊穿、濾波電容擊穿、逆變器擊穿、輸入整流管兩端的RC網(wǎng)絡(luò)短路，以及由此而波及到控制電路的損壞等都會(huì)造成保險(xiǎn)燒斷。當(dāng)然，對(duì)一些簡(jiǎn)單故障的判斷和排除，經(jīng)驗(yàn)是有用的，不過(guò)要靈活運(yùn)用，具體情況具體對(duì)待。

6 環(huán)境性故障

這類(lèi)故障是由于用戶(hù)不重視設(shè)備使用環(huán)境而導(dǎo)致的。比如，有一臺(tái)30kVA的UPS被用戶(hù)長(zhǎng)期放在堆滿(mǎn)雜物的倉(cāng)庫(kù)里，倉(cāng)庫(kù)沒(méi)有空調(diào)也不通風(fēng)，夏天溫度高達(dá)30～40℃，濕度又大，這樣導(dǎo)致UPS內(nèi)元器件性能降低，蓄電池容量也大打折扣，當(dāng)這臺(tái)UPS被安裝投入使用后，故障頻頻發(fā)生，電池容量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。又如，一證券公司將一臺(tái)20kVAUPS安裝在一間簡(jiǎn)易屋頂房?jī)?nèi)，一個(gè)風(fēng)雨夜過(guò)后，UPS逆變器關(guān)機(jī)，充電板被燒毀，檢查發(fā)現(xiàn)是因?yàn)槲蓓數(shù)哪嗨缮铣鲲L(fēng)口灌入機(jī)器內(nèi)所致。還有的地方市電條件很差，經(jīng)常停電，致使電池長(zhǎng)期處于虧電狀態(tài)，壽命急劇縮短；也有的地方市電電壓上經(jīng)常疊加著很高的干擾電壓，配電柜內(nèi)的二級(jí)防雷器屢屢燒毀，并有時(shí)擊毀UPS，進(jìn)而損壞用電設(shè)備。

7 結(jié)語(yǔ)

由以上幾點(diǎn)可以看出，對(duì)UPS的維護(hù)應(yīng)制定并嚴(yán)格遵循一套科學(xué)有效的方法，才可能避免上述的人為故障，使UPS的故障率大大降低，真正做到不間斷地為設(shè)備提供安全、可靠的潔凈電源。