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发表于 2006-2-1
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弱电工程UPS电源如何安装？如何配置计算？故障如何处理？
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! e' p: U- P, \' \; E: P, x# Z/ U; q; W: \- J3 p; N
一个典型的数据中心供电系统，由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机等设备组成。其中，UPS的主要作用，是在市电电源中断、发电机启动之前，确保所带的负载持续供电。' H2 B" I' V( {% }0 @) X( Q* J( U* `0 |
% s" L# }: {4 I* V1 `) e
) l1 s$ V: M) f( KUPS系统是数据中心供电连续性的重要保障，UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性，同时，在绝大多数数据中心，UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。了解ups是机房建设的重要环节。
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- {2 R. b# q0 G! F5 \本文将详细了解ups常见的四大问题：1 E- @' A/ n5 W4 h. q
1、ups的品牌选择/ U# j! a- ^1 c8 m8 y
2、ups的配电计算; \+ j0 f) n' o y! K9 T
3、ups的安装
+ |5 \" k6 R) J; {: T4、ups的六大故障处理
& V- Y) T+ O3 c9 z
( F# j4 c6 _. J% j: V一、ups的品牌
" M0 N0 e. a" l+ G
K0 g' o' _! x6 H* x Yups不间断电源的大小牌子有很多，平时我们在项目中用的比较多主要有下面一些牌子（排名不分先后）。5 d9 k1 b2 r( \& W/ o6 n' l* w
, W3 I; V1 V$ D+ F+ C! N
; t2 c" J; ~: X+ ?
, q: q& e9 D2 B其中山特、艾默生、科华、科士达等牌子我们在项目中经常会看到。当然除了上面这些牌子，动力源、任达、宝星等这些也是不错的，在实际项目中可以根据情况选择使用。
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二、ups配置计算. F. z4 L4 E R) ?
1 ~. V5 Q, S- ?5 B. a, Y% z W1 n/ m- G
" P0 j: x+ b: }" M0 `
对于ups的公式计算，我们在之前曾提到过，算起来比较复杂，很多人也不理解，那么今天我们来了解下简单的计算方法。7 c- M( w3 L) J6 v
9 c' i; r0 \" g4 m4 z2 W9 [
" d; L7 @' N8 j. }# g9 s使用时按下列公式计算：. f0 @4 }! |0 [
1 G% }1 B# |) \2 U所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA/每组电池块数" V% l1 e% T2 N: `' i
B' ], d& ]- I
" k( N0 p" D( P/ A" G2 M
7 T/ y9 l; o' M
: h! n- {4 d5 a* k8 F. p6 D& O, e- m$ y- a: ]
举例一：
+ ?4 ?5 b) m$ ^# ~3 d
3 }% {3 X) s, J1 l+ }8 U例如：对于109Ah•块/kVA设计UPS电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，要求后备时间60min(即1h)。6 v+ V5 ~9 _8 a& |" T% ` r
$ |. k) s8 I5 o$ l" P8 l3 ]7 {* K7 _3 \3 B' T) |9 X
7 P: i: c/ b$ B, E6 z. X
则所需电池容量为（60min）：
0 p, Q2 G( W% ] @! w120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,
. p4 O$ N1 l( N, B- n9 J, O, {: t8 l) B0 T7 E7 F, j3 @5 \
13080Ah•块/32块=409(Ah), Q F d( u6 Z9 K3 G" w
) S* X* h* U; g
即可选12V，100Ah电池4组(32块/组)。
" G- G, u& v1 p; H3 W; p
# v* `& p/ Z6 E# T) a6 W注意：实际后备时间不足与60min接近。
8 N/ D- n$ a5 T9 L4 O) G' r2 f1 W- F
$ I' b- e" ]* j1 V
6 @, Z4 h# `7 n7 s" _+ F如果每组33块，则13080/33=396Ah，同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。
& Y' |# U9 v) X. Q6 ^4 |% S2 L0 K8 T$ F- X
注意：33块/组实际后备时间超过60min(超出一点)。
5 C) I @3 k" p8 ?9 W. ~3 l, ^+ e) m" B# j! a6 W( V/ X# M
6 m3 c4 W1 _8 U
. k$ K$ `. z j( K6 N) O& J# s如果要求后备时间为30min时：" g/ v$ r3 E6 t4 `: f" U) K
4 V8 E7 _' I9 U1 d7 C7 |
则
7 l" r; s- Z/ U3 X3 D5 v
; F2 A4 v# C) J/ x# U" Y @0 f109×120=13080Ah•块
# j, y) k* m9 V2 k0 _. o% w. r) g/ q8 r9 j; D
13080/32=409Ah，( K0 e' p! D m/ p, @2 D" I
3 J" k8 h. |% }, t* u
409/2=205Ah。
! @3 K0 I" [8 w- W由于电池的放电功率与放电时间不是线性的，即不能只简单除以2，还需乘以修正系数。见下表1，因此205×1.23=252Ah。即可选12V、65Ah电池4组(32块/组)。
3 Q% T! {2 ?* f# M& |5 h9 i* a9 Y
8 S# y5 i7 v9 n6 n5 V$ H k$ u5 R, {0 t
4 t9 r. e1 h n" G/ N注意：实际后备时间超过30min(超出一点)。
0 r2 A. N& K' C5 j0 B9 D: o) z! [0 x
& B7 _1 y* m/ ~# d h$ ~4 w- S
+ P8 Y4 O- G( s5 O9 q如果要求后备时间20min时：1 H: J! F: S) K! L5 Z, s
% ^$ M3 ?/ y, l5 D( ]则409/3=136Ah，还需乘以修正系数，见表1,136×1.41=192Ah，即可选12V、65Ah电池3组(32块/组)。
! L6 Z" o/ p2 b8 [. p% P7 k' @9 h1 _, e) {% C: [* E" f& K* H
注意：实际后备时间超过20min(超出一点)。6 \# ]! v% X% Q
; g9 `* ^3 c$ a
其它情况，以此类推。
2 f7 m! s. M$ |, E; E0 W
; m0 |5 _4 z, [& H, U1 ?3 ~
+ w+ \4 h* o0 u# y# X举列二：
8 D" M8 S9 t' a: g) k4 D4 W
! w( U6 M& e2 x3 F" Z. u4 j. n对于126Ah•块/kVA电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，- l. Y7 M S) {5 v* [
2 U5 p4 W" d8 Z: N6 Q0 B/ c- a
如果计算时间是一小时以上，要在按上述计算后再除以一个修正系数，见下表。
0 B$ p4 }( \8 ^4 q4 F4 ?
- D7 I6 s. x# B# D8 ^6 ?' o! z* F5 w# t4 Y% a0 `3 P! e9 m5 B
计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样。% \& Z9 R/ A+ [7 W+ l
) |9 Q9 F# h! [7 }" u" x: \7 B
' D- f, ]. u: m# d* D( k) z/ ~- z! h9 j* s# X4 k$ i
例如：+ H/ j& ?& j8 d# C0 N9 ]
7 e g$ M. [* |& O& g1 l前例的后备时间是3h：
; a* m$ `: p$ s4 M7 o3 h, d1 b% s
3 V3 I: y% }1 w3 i则126×120=15120Ah•块，
0 `( I. O1 C) J8 K3 [1 W8 e& ?. Q: e; F0 f& d
13080/32=472Ah，
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$ T/ P) g) s" U; O6 D% \. u) @472×3=1417Ah；5 z+ H0 ~5 T" O& ] f3 F( |5 O, H; @& R- R
9 L( Q3 a& r8 }( [" O. d0 w# ~
还需除一个修正系数，1417/1.25=1131Ah。
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2 L7 T4 _( s8 F( p& _
. J' ~) \2 p7 z* R% h4 v* A; Z0 s
! a4 D/ Q7 d2 C- C% Q e/ s$ ?则需要配置即选12V、300Ah电池4组(32块/组)。
( I; S1 B9 o9 A. M% K, }& Z- s' [1 _" K6 [' D4 k8 g+ E* ~9 V# D
7 e' c1 G. p Q K+ C, A t. ~
+ o; ~. k# x3 D1 e( k按照能量守恒原理，以上方法对于三相/单相或单相/单相UPS是一样的。
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0 o$ d2 k, m! B4 ~* N' L0 K一般中大功率的UPS所配每组电池都是32块；电池并联数最好不要超过4组，以免影响电池组的均流和充电效果。1 ^, D1 [6 A( w! K @( n2 ]
+ |+ R. O5 }3 j) e+ C) N9 E) S
) l' f. V' b( t3 f I
6 V# u; b# e2 F6 m以上是快捷的估算，不是特别精确。但可以做为参考，要想得到精确的结果，应参照电池厂家给出的电池放电特性。
+ L7 ^* m+ M& ?- x `) L8 K/ c! _& _: c* ^ e' a3 h
三、ups如何安装
5 s: o: m* r$ w9 ^ n! X
. f( i# n& a# s9 b: B3 d" K对于ups的安装，一般厂家都会提供安装标准与连接示意图。2 _# j. g& S z, ?; y- ]
4 C( H3 v* _ q, e5 I
一般ups的安装顺序如下：
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1、 到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。5 d6 E! ~5 R( X$ ]* o
0 l' G3 {- x( j3 d
: l2 ~! N* e8 Z( A" Q
9 h9 l2 K6 b w* s2 Q5 T1 D' Q2、 安装电池连接线。
, W* k( C7 D" f' C0 L
1 F0 G) W" a( E4 QA、确定电池开关所在的位置，确定电池在电池柜中的正负极方向，安装好电池柜上的空气开关和接线端子。
, T6 t5 w5 P" ?% ~$ d+ M
q- T- L* k8 U: J1 ~( V- X8 ZB、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。5 [* c3 L a5 o
) i! L$ B$ j1 f- Q2 U4 d. R4 wC、从下一层到上一层的电池线要用胶布包好，防止意外碰到短路，检查螺栓的拧紧情况。% T% |0 S( b: a
! \( q+ C i" j( z
D、最后留出的正负极分清楚，防止接错，正极从空气开关上接至连接端子，负极直接从电池的负极接线柱接至接线端子上。
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E、查看电池柜里有没有无关的东西。
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F、从电池柜将电池线连接到主机之前，用万用表测量电池的电压，并检查正负极出线有没有接反。' G) o2 M# ?' v7 o$ ^7 N9 M
9 M: m5 Z3 [2 U4 `
1 q( b6 O3 F! c( |# `! `
# s# o- u" E9 r7 B7 N! V% N
3、主机的安装接线
2 |* v- _$ V9 E; g/ j" @
: q' j& f" v8 m# y# R A、正确的连接UPS的输入、输出以及电池柜到主机之间的电池连线。! V) e, c* ?" L; C) e
0 C, y- L* p* k; t7 K* E9 D2 Y* s
B、用万用表测量主机接线端子上的连接线有没有短路的现象。) q, |9 s$ J' S- H: j" {! G
; N; S3 J, g7 L( D% N1 f
C、断开主机上的市电输入、输出、电池的开关，分别合上配电柜的输入开关、电池柜柜上的电池开关，测量电压是否异常。. X/ I) J' n6 l5 ~3 H9 H# Y
8 M1 C% i: W& K
; N# ?1 V2 }) v3 \+ M! u/ _
8 u9 H! v' O8 _1 _) J5 v4、主机的开机
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以上的步骤全部确认正常之后，按照开机流程步骤开机，进行市电、电池的转换，测量输出电压是否异常, s- e1 x# G( c0 U/ {# V6 g
5 l3 |$ p, m% A& F' H/ n7 ]* T: `1 s8 Z( q, d
& B4 y; w3 t0 o6 N5、接入负载，看带载是否正常# I' ^1 \: j5 |. X3 f- R
* m; x: ^6 v* [# _. L! i
UPS及设备安装完毕并通电开始调试。
& j9 G7 U8 O; D
1 H0 h3 b( M$ `& {' W + G& e# C1 K* ?$ P( Y
6 p/ u9 ~5 j+ _$ o4 U4 {+ Z* {% ^! U8 _; k6 u8 u
9 Z' V* [* s- z( U四、ups常用六大故障处理
6 M% I; E( P1 j/ a1 p0 A
+ S0 ^9 D3 D* R# t! H! w+ S6 [; ^5 ?7 O9 l; w
: d$ t* I K6 i
1、市电有电时，UPS出现市电断电告警+ j# Z% k/ i% m& L4 ], P
) Z5 C! ]* h8 `, V2 C3 x可能原因：
& R( ? U7 q0 t
8 H' h6 [ }7 g* r1 q市电输入空开跳闸；
9 K" X* y) R0 a! k) Q; v( Y& B+ ~4 @* o) u5 x/ }+ A% N4 b
输入交流线接触不良；! l( V5 G' c" q! N/ P) z
. M2 V7 t6 b" ]2 d) M
市电输入电压过高、过低或频率异常；0 ?0 W3 k% l9 e" S4 m N
7 ?( v: A3 ^& A* L, \0 F* QUPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；" m% Z4 |' ]9 I T
1 X" C9 |1 S8 ~
UPS内部市电检测电路故障。) [7 a8 p7 E- W- v, ~2 t
3 P2 Y4 }9 [7 l# a
# |2 @% \8 _# V) \5 ~; N
! d. q! x! Z& _/ w/ G4 _" ^处理方法! a" N$ T4 |6 ^+ {/ |4 j# J
! Y @- B% a+ X1 i! `0 Q检查输入空开。检查输入线路；
: F V v9 A2 B( i; R5 O' Y7 B9 n6 d7 S( Z
如市电异常可不处理或启动发电机供电；
% Y# D8 s. M' j) Z" @& a' ?% C- H# M- [: e6 T) G. O, _# j
更换损坏的空开、开关或保险丝；
& V {" C) i% r5 c( {5 `" V Q9 ~( W5 z; J' C6 ?
检查UPS市电检测回路。 k3 a+ F. t7 G3 y0 Y
+ }7 @1 `( Z3 B% i- D2 M' a" p( T2 w; R1 L* {+ C
7 O. ?: R, H1 P2、市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电5 m. S# n8 Q; n$ u8 b6 H
# X* |) L, e7 T# V2 K" D' b" {' c可能原因
! z+ \3 w8 ^. \. t! r
* y1 r/ v! ^3 G8 \由于市电经常低压，电池处于欠压状态；
$ ^/ [9 X( h% l) l2 c1 [ i' v( D+ k
UPS充电器损坏，电池无法充电；1 [8 y5 ?6 e3 ~
* u; o' D% T& t9 \% O电池老化、损坏；
0 c& s* h! z( n- p ]' a, V- e- M( k* `* I( Q
负载过载，UPS旁路输出；3 n+ h* V: x( a; G9 r# K
" X$ |+ U$ o! l. Z C负载未接到UPS输出；
* x; @+ y+ @! T' @1 a! }9 L& Y8 j5 S/ t+ ~) r
长延时机型的电池组未连接或接触不良；" C9 V$ Y$ c0 \- ?
6 c* O3 M2 o! f/ Q+ k' b7 C
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；% \6 d2 D% g) @3 k$ x6 w, b! y
3 x8 l: u6 g. U4 l逆变器损坏，UPS旁路输出。
) }! r) W1 x. ^/ P0 y$ n! o
, u- k& Q) M( b4 G5 D! V
$ w" Z* c+ Q& Q8 v9 N# g
+ N' U- f+ s5 C9 _/ y k: }$ t' K1 F/ [2 S处理方法
3 z3 [/ e) d" k6 d" n p1 T
( A6 g3 d: W6 H5 d/ O. v; N0 ~+ q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；
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Q- }$ M3 s* }$ r8 T" t
7 W( H' ?4 h/ b, M7 O) A$ l检查充电器。更换电池；
' x# r' K" M7 o4 s; B6 B$ i) _! z% A9 K3 L- A4 D
减少负载。将负载接到UPS的输出；
) c4 K9 a3 H/ S: e. u$ ?, r1 O3 _2 E" B: c/ d
检查电池组是否接对、接好；
" f* Y1 x) Z/ B, o" H
2 K; a$ H& J! `: D/ B* G" u启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；
2 G" M* ^! F, e. _) ^2 ^4 U, r. T
检查逆变器。
( _ F1 c8 P3 Z: l
; ~ s, F5 R+ P9 e; p- z. R0 O' c( [5 V& z1 Q% w. M1 M: V
) y6 U0 A5 `9 R( u3、UPS无法启动
1 L9 H ?& Z6 c. I# T9 M" T
9 {- K/ G* J# \% r* m+ Y. c, ?/ L可能原因
3 Z! h5 k1 E. K$ P5 i1 c
. {$ ` E5 ?% D- R9 J电池长期放置不用，电压低；
) l8 _& P% y( w1 d; c3 @
4 m! f0 [- m* W$ u! A输入交流、直流电源线未连接好；
; {# K; H! I# z$ V* b% V
+ L1 {2 Z; }* H( AUPS内部开机电路故障；
# C( L7 ]" D! A0 ~( t8 Y, \. q! r
! R5 d/ i+ m( u$ ?$ KUPS内部电源电路故障或电源短路；
% _, S2 ]6 F0 H% d. V. z J7 P( \$ E# _ ]0 p t- e, y& u
UPS内部功率器件损坏。
6 A+ a) M# Q! l5 x) J7 B( E" O V9 o" F
+ H0 i1 K- r8 `0 e0 x# k' q
+ D ]; y& X) b% c0 C( M% \处理方法6 }" c3 d# h0 o2 W& \
1 t3 I5 O* o0 Y/ H( f% O+ u将电池充足电；
: z; b( b- }' Z# z6 r1 {) i$ J3 F) j* p; A# n# L
检查输入交流、直流线是否接触良好；, f5 f$ F" d* H$ X) Z# V0 j
5 `( X H: P+ D
检查UPS开机电路；+ s @' Z$ d9 U) H5 W3 k4 ]+ G
1 C7 F7 D( U. e检查UPS电源电路；' Z/ O0 `/ T, |! u$ U
3 |$ f% O7 l7 ?0 ^3 T) p检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。, N/ O: W! G) S/ y7 r& h) Y
% U' ?$ B" G8 h6 X
9 x; I( H. M, \3 }$ E
# Q- o: Z1 p# b2 {+ F$ z3 x% c, v
4、UPS开机时，输入空开跳闸" z( c- E {6 h/ O. v. \5 C _
( ^; Q1 C0 Q0 r# f- i
可能原因
' r; j- C; j9 k8 |7 ]( B
7 j' p/ S% `4 O0 W; R输入空开容量太小；
; ^1 V- ]& z, o& |/ f V' R
6 y# K4 d* S0 _+ k8 q w" g q1 ]; lUPS内部短路；/ G' G1 \# |& t; U, \9 J
9 D7 E( Z- A: e( z$ JUPS内部功率器件损坏；
# Q" i/ V1 k- r8 c1 U
$ ?: @1 q- m Z( w! x- d4 x7 V用户的市电空开有漏电保护。
8 ^$ S0 L/ O a8 _% a
* q6 {2 t3 Y1 r& i* E& x. A. J
) ^, `1 A8 g. Z7 } K
. k7 E* N: ~5 l5 F2 B, e处理方法
" z- H8 Y- P+ N' w# m& \& P, r+ [+ p1 d
* b' ?4 @" d$ l+ M更换输入空开；
) y, i, r$ l: t T* C6 z$ f2 M4 y- |/ C/ k* M7 v
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；
% [% q/ \( ?- p5 ?' i6 g' y5 {4 E! l# H3 [
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；4 q" l0 g" w, {$ ?1 M
9 K/ `9 k3 {% f- d更换为无漏电保护的空开。. Q- E' U5 t6 C( ~: f. W
y7 U( y6 ?1 s8 z5 m0 T+ y1 b) j) ]2 Y ? C
5 v! B. |* Z9 ^) h. H# S4 V
5、UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警
7 D7 {5 G- [6 g: l8 I
+ i6 k$ }+ F1 r5 Q7 G, ?可能原因# U/ W4 g; m' ?) y& R6 w
. @$ _; v- T! N
用户有大负载或大冲击负载启动；9 P+ {- u b& _0 i( S# m
9 t1 ]# K$ K t5 `
输出端突然短路；9 L6 E* k- `$ w D3 ?7 a
6 m# k% f/ O# @: G) u; N) D0 L
UPS内部逆变回路故障；# O( g: i! e0 O1 i+ P
5 {3 D$ L5 U- E6 E; q' BUPS保护、检测电路误动作。
9 D& e3 g" k: j5 `0 t4 [
& R# V# {. n* }' d9 |4 m0 g
" V+ u6 h, `! _# \! ~+ |3 A$ U( o( w- M. z$ V0 B. e/ K9 x
处理方法/ d, y* v/ v3 d% ], k! L
% }1 n& C( k% o, O- W. f
负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；# }: P4 W. g7 O2 U
* v$ J! g! Q" h: `8 ^/ D
检查UPS的输出是否短路；7 S0 b. d2 b+ n/ b4 O4 n M* b
: P6 ^' Y5 N1 `6 M1 _- |! Y; e检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。7 h1 s8 d" ~8 h4 b) W2 p" v! G
& p- Y5 t$ ~1 Q% S$ w" a. Q
3 Y; ^/ D& L( a+ e/ i" b
' e! V/ f1 w$ r6、UPS工作正常但负载设备异常' Y ]/ J0 X) V" W+ J( M
4 c1 W, s3 t, e& e0 s4 X0 j J
可能原因
9 d' t$ I8 [" ^8 M9 T0 Q
9 j: y- u5 O5 c' a. E# n$ l5 tUPS输出零地电压过高；
; K# v9 E4 d7 e! @- T$ r `! ? ], z! i
UPS地线与负载设备地线没接在同一点上；: J5 C6 l5 h5 h# u$ }# S5 I
) k2 d3 |% o8 a( u0 \( K
负载设备受到异常干扰。
, s3 j" p+ n- B9 p
/ c T, K. {- z+ i3 d
! v& f$ ?4 Q& j8 y* T! V/ |7 k9 Q; d. s- z; O
处理方法
2 @. l- R8 l: J c- [0 z' q
$ f9 h1 Y$ O; L" S/ @/ ?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；
j. y0 v s0 ^* o+ C6 U. {
4 L8 X: W) Z5 B2 Q: P& F0 \& k) a将UPS地与负载地接到同一个点上；
+ V1 ^! P! ]/ B6 Q# q) S* R8 H1 B% e9 _: @. q
重新启动负载设备。 |
|
