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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？% p: |) i! _' C6 D) H1 w z9 _
& p0 [$ T1 s1 L) |( x) o
$ k3 I. p M6 w. o. e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。9 W, [% {6 N& p" O1 v
& Y6 h" i r6 ?* C2 r( {
9 I( M( T. T6 a7 fUPS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。/ z0 q, E2 p& H" a# ]3 C( o
1 Q5 p9 D; c. W$ c# ^7 G本文将详细了解ups常见的四大问题：, H$ ]% q) `$ D+ X6 Q' f% V
1、ups的品牌选择. c( v/ e6 P. ?# d
2、ups的配电计算& O7 \1 A4 j+ M4 c
3、ups的安装
9 p, {+ y# I4 D4 ^+ k L- F4、ups的六大故障处理, I' w8 u5 `, w
U2 M: N. v: |2 k: _( }* g一、ups的品牌
& g* D8 }) r: g2 A; [. a) \. O7 q) E8 ]: P S, v
ups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）。
. f) O! g% Q7 N) p7 _, {% l4 x8 A6 e' e" P
' `$ i0 m `; `* l. N9 _3 f
5 i- V' |+ [: u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。" e2 Q) m$ j5 a' u
* Y* s7 v: u" W8 \3 x二、ups配置计算
n; W5 _% B: P8 {/ y+ L- I. o, c) {9 I' `3 l5 V! T Q" |# X
6 D- t% W; \' z4 B' ~% T, v1 D
2 E% M) A( [* e5 p5 q- u' y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。5 u: ^' V- _; w8 O4 |3 q
/ `2 X4 [1 w) ^ o
* `8 y( M& _4 k' x! L# B$ ]9 K1 |
使用时按下列公式计算：
$ i" i- `* ?. z5 h/ S! j( _9 u+ I; A# U0 z$ v
所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA/每组电池块数
4 Q: z: H$ l, N! z, n9 Q
- m6 }5 |6 J* M& c4 x0 A* P, ^- C: l( b/ B3 a, R" ^3 U
! p6 p! \6 u# g' p6 t/ X' P
( }0 ~2 l! P- |& ]# S% X& j2 h8 q& l; D5 u% @
举例一：; L3 L% x7 }1 k! U6 B2 F
C% e; U% f- P- i" d5 u* g* I
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)。2 Z4 {. o- h3 ]$ G# M
( Q& h2 g9 c" o' ?# z
* X% E9 u! x& ~6 J
7 G" C0 g& J# g
则所需电池容量为（60min）：; m+ p/ i+ e; [- j: ?( O
120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,
4 T$ K% @% N, @0 f
$ M5 H/ Y. ]4 r& _9 _4 J+ |13080Ah•块/32块=409(Ah),
: X3 e F2 V7 Z. q" s! r9 \6 G+ X9 o+ H+ E C3 h
即可选12V，100Ah电池4组(32块/组)。% g8 \. O8 z3 P" |/ m
e# {* \" b! T% m/ U. U
注意：实际后备时间不足与60min接近。
; t& U) R$ G) y
8 Z) R+ n- F1 r( k( O
8 _6 H" u5 @8 ^% R' m
" B2 a/ e2 s# |2 A1 v如果每组33块，则13080/33=396Ah，同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。! @/ \, _0 q" P3 k$ t, g
* m3 n) o, i, {3 W+ m ]4 g, q注意：33块/组实际后备时间超过60min(超出一点)。
+ P, @3 O2 o' E8 j% B, x! s. j8 o. k) G% V
' t2 ~; l- ^; k( D( l* T
( f+ S+ V0 g& u. r8 Z, r如果要求后备时间为30min时：
+ D% v9 Z6 @1 O( e. e9 J- [. n c1 h. T5 A7 d0 o* v4 q8 K( U
则
8 L$ I1 \7 V/ |1 O6 y# a( m0 [& M3 s
109×120=13080Ah•块
/ u. M! X5 y3 A+ I4 o! H4 {1 p, X2 H, s
13080/32=409Ah，
. D( E. T9 p! D3 v
! k. w; _" r7 M+ l: y# K+ P409/2=205Ah。. {4 h |4 Z) }& q
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)。. B- w. }8 g% a. j2 k. i c
% V8 j4 t: q) L* l+ O% T9 L) _
$ `8 | B& n% g+ R5 c
" U9 t) z5 b6 m% |注意：实际后备时间超过30min(超出一点)。- c7 U1 V4 o: w+ P7 D: f
- g% e7 r3 ^$ P# r% _
" T5 J4 B) S# a% P; P* m
# G" N: @- I, I' ^/ D7 p如果要求后备时间20min时：) j8 g. U4 _) p i9 i2 w# D, J
8 S3 Z" C3 X, F6 C
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)。3 n; C6 |% s+ R, ?2 O D
( F( B4 ^3 B S' X( z- m$ I. _4 l注意：实际后备时间超过20min(超出一点)。
( h5 I& S3 h; m- N9 Z: [8 Q8 K, x# m/ p! E" J9 c' l% o N! U
其它情况，以此类推。) _+ l: z: Y. ~' n
$ v4 }- Y4 N1 T: C9 o 9 k4 w+ x# t0 W9 a0 ]
举列二：/ W7 t3 @" y$ a( @1 L8 r! V
8 H3 P2 l# \( M) }对于126Ah•块/kVA电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，3 C3 m2 D( O4 q: U+ q0 ]. e+ }
$ n* c2 l' Q a6 Z; D: @
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。2 b( {: c! F# H. H& A% ^9 X
# T/ m8 _; J5 E* i6 p8 q0 t! f. H$ B, V3 q5 q
计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样。( t8 X- l- L/ Y3 P$ C
8 \: l$ ^6 ?1 e2 F. u
# ^7 m2 r7 d( b! i p' Z" E: f8 ~
z. g! l# n- Q6 w 例如：8 \. P5 h, R/ v+ t T: t
( ^ V& a( E+ E4 `. ]0 E) X; e前例的后备时间是3h：
% W5 [: K. V0 r3 t$ R( R( h7 S# e1 C& y
则126×120=15120Ah•块，
( J c" F* L; ^4 c. }" g! X
# q4 X9 q) P; p9 a* {8 R13080/32=472Ah，+ d$ a* D# W: c# h' d
8 D) ~/ O( c8 I! s. W7 f; }
472×3=1417Ah；* P1 g4 g' B/ E3 Y9 s
7 f2 f: ^7 d/ m5 R% ^8 B1 L
还需除一个修正系数，1417/1.25=1131Ah。
( v. ~- I+ x* Q: f/ ~% H2 }
( t! R' S* s4 R1 K6 a
2 E: F) q- _( P$ j
3 j2 v' ~) t1 p# F q5 ?: K/ E( N则需要配置即选12V、300Ah电池4组(32块/组)。 P/ @% a/ F' d5 u
7 F& o0 A) P' C
' s+ n3 |/ d8 x* L3 _+ A9 R
4 s+ W& E/ _: d" L( z; n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。
- _6 b6 s9 x( @6 g5 ~" O. M1 G7 S
- y. k E5 w: H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。. x$ `; @+ H" y* w3 j/ R2 i
* _$ E& |! B, G
6 c. B* |3 ]1 c' u, F! M' Z! p
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。" h% f6 h r, a7 Z8 J. U
' h O. e) j+ c4 @) R& K4 _三、ups如何安装$ M2 g, P2 p4 Y& ]9 C' X7 \/ j
: c- p2 X; |' B' q. [' N; W
对于ups的安装，一般厂家都会提供安装标准与连接示意图。
/ Y M& F( V' t% p" n7 f; |* ~- }8 w6 G1 K; B' ^: U- x2 m
一般ups的安装顺序如下：
) B+ ^) {( d3 E- ?( r2 I
# g/ {7 q: E2 e1、 到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。
# l& I, f. |% O& a# }, s, V2 W' N5 I, U: f' q/ B
0 w# e! v0 \9 S$ p5 i _0 m& x( T+ ]7 b
, z, ]4 i( t$ @3 g
2、 安装电池连接线。
) \7 n* c- N% t/ t. m r
' {( z8 r* P( A) ^A、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。
9 c8 ^$ b/ V. z% I, y) U! f& f7 {) J' \" D' u& m% ?
B、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。: @ {- |' |2 M/ y
$ o- x" Y$ t2 w1 `( p8 Q; M7 w
C、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。
9 R7 y$ D! Z5 V" f; w$ j
4 I c: m0 }" V/ V! ^- D9 `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。) u1 f: Q0 @6 B' U/ } w
% W' `$ C) T9 NE、查看电池柜里有没有无关的东西。
8 v% H2 ]$ W2 } |+ i. [' \! K# m7 k8 [% d! f5 B( w4 u' U
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。
" b% r5 n) u- S6 q. [% o9 S3 I* n3 V1 n, Z0 Q
w9 x& N2 ]: l( S/ x
: s* a- Q/ Z4 ~6 _3、主机的安装接线
9 k w' n$ p& P' C4 G$ \8 X
! N5 {, Z- n( ?2 c$ T 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。
3 `. F* {% M" R/ m2 H* b0 {4 N& J3 d
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。
! r7 a5 }* O: j e4 z) D
3 v a, G3 J! N3 R5 D2 L, y- s 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。
& t* w6 a! f4 C4 p% d4 \0 I) W9 X' L1 w# e" L% C
# Y6 ?- b$ ? e+ o: d4 O' u* m' n ?# h/ [3 r
4、主机的开机
( d2 P" u3 l* |5 s6 s( W
3 d8 E# n _: O. Q5 Q6 X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
) h" }$ N3 z: U- x8 t6 a% _( p4 e* w+ e" I! _4 A
* p7 G- m: A$ X, {+ [0 M
( C/ r0 @/ l3 h6 k& I
5、接入负载，看带载是否正常
0 p T( `- S* V+ a4 @4 |& i& p6 Z b& c+ O/ k' v* |* w$ o
UPS及设备安装完毕并通电开始调试。- e3 o# G8 E' `/ n* r# Q. z: b. W
2 H- K5 A# T7 v4 S
& P0 S9 B) h; }& l
" L, f; p. ~8 i2 W
0 j9 v' I8 I* \& \( D+ M: ^) m
7 y: l; m4 ^) u- e2 x9 F四、ups常用六大故障处理' W! A2 P! a6 F7 C, E- m5 N. J$ m
1 _0 I# c7 r# c8 r4 D @
% T7 m7 y7 ~" }, W
# O7 l/ r. N! X i6 A' a1、市电有电时，UPS出现市电断电告警7 @" Z: p# J; l- A0 N' l
+ ]7 @# U5 V2 h4 \ w/ g) U S
可能原因：
. p* n1 ^" s t3 m0 L" R8 A) T2 R7 M) T$ f1 k8 k* V
市电输入空开跳闸；7 G: V, F$ @ {9 P$ {* \
* v/ J0 M) T) w6 w3 d0 M0 |6 W
输入交流线接触不良；
& j! i6 N! \) p; [
8 [9 m( t; a& U8 G市电输入电压过高、过低或频率异常；8 n5 R' B9 F; J5 U9 x
% e* Q3 U( W; P3 Z |9 u1 v. b- @7 jUPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；% N8 o# t9 B9 ], q, w# x9 m! {
) q4 G5 q+ D I) _UPS内部市电检测电路故障。) `9 J0 p6 k# t7 v: A) |2 Q6 o, N
, L9 g5 D6 j8 [/ E7 {3 P0 U# W! G9 c1 s; t: J, ]
+ Q! G* m4 W0 j处理方法" F$ N4 j9 W: Q) {
/ ~! M3 {6 x6 @
检查输入空开。检查输入线路；- }9 ~. H$ R6 j) P& o+ U7 d. P
" q/ `9 X2 p7 ^, k如市电异常可不处理或启动发电机供电；# ~9 V6 z& F: f2 M* r
. N7 G! M! O3 D: J) y8 O% s更换损坏的空开、开关或保险丝；8 T: a5 d1 N. f2 y/ b' i1 M
( Y% ~6 ~# f4 g) j2 Q0 `
检查UPS市电检测回路。3 s" r, `, d Q" ~: N6 f+ h: N
" z @* m# |2 m: `- c" y z* T, Z6 z! _+ J+ r% |& X- w# t
! R4 S* T- r1 T! q# E- h; \
2、市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电
7 B: \7 o6 h! I3 v" \
. r% `$ l! J: c3 v, F( N* H; X可能原因3 A2 m, J' V( O5 S& v+ c* m0 v/ q: D
, f! e6 E0 h0 x9 U2 m1 Z6 T由于市电经常低压，电池处于欠压状态；
" F) o' H6 N4 M N% ]
- s4 b1 ]" L [" T7 wUPS充电器损坏，电池无法充电；
9 m1 w, Q2 E, f: \9 K2 A2 e% u( P& V
电池老化、损坏；
1 {4 Q# w5 w3 d) \ Q E4 q* |
4 D4 y+ n1 K8 N* _负载过载，UPS旁路输出；
" C5 l* ?6 d8 w' t% `- _+ y
+ p2 U0 O$ g. L3 g/ B负载未接到UPS输出；
+ u6 n- b2 s3 o2 T5 i
+ Q1 X3 T5 s) ]: |* y$ I9 ~长延时机型的电池组未连接或接触不良；
+ Q, I/ @) C$ s" \8 E
+ a W# ]3 E1 H! _/ FUPS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；/ y$ m! K! K) i
A2 N- ^( j$ r4 n3 V逆变器损坏，UPS旁路输出。
' W2 m' k: J A/ N8 N# T N$ r; g5 y2 y3 [" g
/ c# ?( v4 i6 y, E- S: `7 o7 D
6 Y5 n0 w5 u, S& X处理方法
6 O/ M4 N! e, u2 U( z' j# T4 X1 T3 p5 j5 \. o) V
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；5 K8 |8 x% ]" @1 g5 R- {3 g- y/ W
+ B2 s: W0 H& Z6 z( j& s% i4 [$ i) A+ l& ^# g3 M4 b ~( N9 ?/ {
! t0 x7 d" C `" Q+ _$ p. S检查充电器。更换电池；
- g a# c( m/ Z$ D8 i
4 Q( P9 J5 M# d1 |减少负载。将负载接到UPS的输出；' z) i; R5 T6 i* Q6 X
$ a& b$ ^2 h8 A* s$ c r
检查电池组是否接对、接好；- |+ a, W7 @, t: ^
6 J0 y& b! C Y7 L- j/ f启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；' \3 U t# X6 R+ D* A
5 b5 f& u) s& n2 u8 T
检查逆变器。
3 B o. ^, b/ e( g) |' K" t7 |9 o* r3 {: u D! f
% K# [3 \+ q9 q; @* B9 T" ~* ^- O- r! y( z" r
3、UPS无法启动
R6 D7 q) b/ L+ `: c: O, E! X! b& Z( ~% l4 a
可能原因
9 q8 t- \+ ]8 k7 F# t
. L: r7 ^& y" z N! G- S" C; K电池长期放置不用，电压低；" s3 |0 S: j+ v; x! A8 F2 M
+ P" k$ x4 [/ n1 l" p( ~9 V
输入交流、直流电源线未连接好；6 U5 }1 J ?0 A6 Q7 F( D( O
& M9 f7 b" L; X/ I# O" o9 X: i
UPS内部开机电路故障；# v2 F5 e+ ]' v# k, y
- B3 ?% W8 x6 X& B4 g* a- R4 ^UPS内部电源电路故障或电源短路；! S2 B0 R5 a5 o/ y8 _4 Z
2 u5 y ]( ^. T& B% m1 Q- |UPS内部功率器件损坏。8 f+ P; e1 ^2 N6 I- E
6 x' m) n r. d+ Q' N4 {& {: }
' P5 j9 D! o$ V/ @ _: t1 x7 M& }
9 T e4 e2 k* `& M7 z处理方法( t; ]: m; g% D0 [+ i% H( @+ _
. O7 R' o8 h' V3 O
将电池充足电；& u3 C4 P/ _* H" _' D* J, e( B
7 u; G( J6 P1 ?) K( D, r" |+ @检查输入交流、直流线是否接触良好；+ O$ s( l; m4 N# r; p& ^
: I& {# m; M. k! @: I检查UPS开机电路；$ M, K' H5 e9 S
) X: p# h! ?, ~7 r' A6 ~
检查UPS电源电路；
- m4 V% C. v5 u7 n- p
8 i. k3 J7 U: Y* {. Q( E f检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。
7 l, o2 m! f; {; G
+ s/ c" a3 X$ I% s* q
0 q+ g2 C" {1 Z
9 z( B2 T- @# B) B4、UPS开机时，输入空开跳闸
2 L1 K8 w5 ]' ]5 M3 ^
, I: t7 H' h# m% h+ A可能原因
$ l' a4 P( e( v9 \ k. H* {' Q+ k7 g* i# }+ K
输入空开容量太小；! b; a1 E$ B. M+ \5 R
! L0 X# T2 K4 g; R, k5 I5 _
UPS内部短路；( l' G$ m+ [0 i4 r6 @0 U! T
, J6 [; h7 u: e2 U+ }( yUPS内部功率器件损坏；
3 ]* \" {" H4 m+ ?9 e& Z8 ?" M1 D% `" B8 K) K
用户的市电空开有漏电保护。
* c/ M% V& v9 Y, C S5 ?
/ u! p: H3 Y, L5 \' Z9 g" f# e$ `& a& _( G% l3 Y
0 {. e6 c0 {) f% [' b- s3 Z
处理方法
' A7 h; I* t! g; R) _7 k0 |
; N8 n t2 o: o更换输入空开；& {6 n+ [% A5 Q6 R5 r
- M& k# y9 y6 _- ]
检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；( x/ P% j9 t. j* p) y/ X6 f
" H; l* ?3 ^/ K u! Y" l6 {0 Z检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；% ]0 A8 F3 D, p- K& M) Z* ^5 N
. X4 V* w* O" K# }; [更换为无漏电保护的空开。1 w7 I( I8 i& u) E9 i
5 Q* i; `5 T9 z
1 m. g" x( P# P6 l, O
6 m2 ~& G8 Z6 n8 \! ]4 ^6 g5 O5、UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警/ w. G: G/ T- R' [ o) f1 c
8 W8 Z- z& |: L可能原因: L+ Q4 y4 s; J0 G2 m" V
- |+ w$ m& ?0 ~5 K" S3 u用户有大负载或大冲击负载启动；0 n2 {4 m; @, v
. K, ?! V* G" D输出端突然短路；
7 ]) v7 o' p: k+ P$ t ^/ J$ _( t! d @6 u$ ]0 P
UPS内部逆变回路故障；
9 E2 P& M) ^+ Q! C+ Z4 A0 `5 B2 S5 y+ h1 s2 X8 [% g
UPS保护、检测电路误动作。
3 u; Z2 A$ b6 ^' A
; w, H8 t K/ m; F6 z" {" P4 m, e2 `0 n3 [( {9 n3 }
& H- m. H& G9 u6 |
处理方法! t2 X+ z. @' G2 u) G) k4 n
$ K% ^) y5 s- m7 K; ?/ u负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；6 o/ @* b. x. M& O/ x9 j
9 w7 V6 R% i e7 _5 |5 J5 a1 K
检查UPS的输出是否短路；
8 `' H+ [5 w# k, {. a& v5 J: t8 v! \: m6 L2 w# Q7 e% r W. {! T5 F0 ?. d
检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。
2 \& b" j# W6 L" E
# ]5 n$ I; @4 x' n; g6 I) J A2 I2 P/ V
+ }0 J7 t+ t, |( `
6、UPS工作正常但负载设备异常
# h1 [' v, j- T% u& w, z5 A
7 N9 g. R+ @* F' o" [7 ~; i可能原因! Y1 |6 V+ x4 `# P4 p0 ~1 T7 z
% |+ n, [" \2 Q( x& tUPS输出零地电压过高；
7 v6 v( d. O1 }1 h
0 [! [2 I) N% Q4 h* JUPS地线与负载设备地线没接在同一点上；
- L" B; t% l5 {) _( T: l0 X8 q4 u4 U6 l& C- a$ R. }
负载设备受到异常干扰。) U0 `+ t: q/ A2 m* i+ q4 v
/ N+ \1 Q2 |' {; m
- `+ d- m! f& J6 Y( q1 n0 J
$ J9 H8 c0 U B& z! ~处理方法! s* w' B" F& `! ^$ I
0 t! G# `+ V' s* S# Y3 i
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；
: _, l; @; S& R& r' F- \# b }" c$ W/ a, @& y% Y2 H; Y+ ~* G9 ^
将UPS地与负载地接到同一个点上；
: `! {, u, n$ `$ ?) N+ V F3 S5 G/ K
$ L0 b, q2 j% i- I1 y2 S重新启动负载设备。 |
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发表于 2006-2-1 07:22:00
