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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？
* T5 }0 w, y l/ P( U* S f0 s: b% ?7 N2 B! p6 O' n
& \+ F( a* Z$ d9 o' F
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。7 A9 z4 S- w# g, B0 ~6 d: J/ C0 m+ C
+ G& y/ [1 q `- T
3 A7 b" t# F6 y! ?) k2 F9 R, ~; JUPS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。
# q9 D# A& W5 j
; I" B3 M; ^2 V. u% Q0 t8 L本文将详细了解ups常见的四大问题：
; o% m" U: O7 ]4 l' m! Y- y1、ups的品牌选择
& j' \1 D) ]7 Y& D' O% o& h2、ups的配电计算
' D; B* F: U4 a. `3、ups的安装, n. {1 ^) Z/ b1 D7 u; ^. \
4、ups的六大故障处理& c/ ~) ?2 ~( `1 \# d3 p
# r2 a- d; l( y, j$ i一、ups的品牌
! k6 E% c6 i1 a
2 u: H' q9 F: V1 h& n4 w, Gups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）。: d. ?$ r7 E. v
& E' e, U" m9 ]. _
" s6 O! b/ U" L3 D1 z+ h# u
% H/ { }1 \" d& l0 E8 x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。
' _4 `5 e6 P; P% \" R2 K" H4 E9 D- S
& V: Z% g/ Z- o P* f2 }+ X+ H二、ups配置计算' v, Q( T, d" |# x H* ?2 B
( A4 h B+ o' D* L5 B# t1 _. i4 C3 l8 s& ^0 h
) S" z( q4 J+ a3 `) e# ^
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。, b L! H- N" n$ g: l
- z2 U) H) W0 @1 b# N/ K. }
' i7 l x8 d1 t# _6 f+ _使用时按下列公式计算：
Z! @# C5 ~' j' y( ]) P' C8 M* x) A; E$ K: B- x$ R% ]2 D) G
所需电池容量(Ah)= UPS容量（KVA）×109（Ah.块）/KVA/每组电池块数$ l$ { H: E% j6 ~; v
7 ~% `! q2 @2 A/ B0 x; m
+ i) O$ a0 x' g+ k7 T! a- y! j6 |+ m3 |* h
! V! v6 o# W5 q* g: i' m% M0 H- ?
D K' X7 H- O" A举例一：
; _5 H) ~7 S* @8 d* j) `/ Y1 M1 s: f$ C- o( t8 d
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)。
* W K* h/ t0 p2 u0 @' f' i$ A+ b/ \$ y- o% x
1 \1 M7 E+ K# g
0 d' d3 Z% e J* y
则所需电池容量为（60min）：
4 l. K2 Q6 Z% p120kVA×109Ah•块/kVA=13080Ah•块,2 Q9 ?, ?; U$ b4 B2 w+ l+ e- D
! i2 A0 H8 V& H; E13080Ah•块/32块=409(Ah),
8 G/ B+ G% y2 h7 e6 ~+ z0 \
4 j3 J- c m' A" L+ l! b即可选12V，100Ah电池4组(32块/组)。
; i# A4 V+ y/ W0 ?& \0 _1 B0 L4 W* o0 g4 _3 h
注意：实际后备时间不足与60min接近。, O1 |0 @0 r, U. w+ J& {
+ i: S. v l7 }) J6 p) \7 E' N, ]5 h( E7 L, R ]6 z/ [
% h! j2 q1 r& @- \
如果每组33块，则13080/33=396Ah，同样可选12V、100Ah电池4组(33块/组)。$ T4 J7 P2 l4 v- B
+ e/ L# P1 W5 i6 F注意：33块/组实际后备时间超过60min(超出一点)。
7 W, K7 H) P. d+ P: L! p* `8 h
3 z% R1 f5 l* ?6 \3 G( K
$ v) @* C D9 M9 l9 A6 Z6 i: i4 [0 R; f- ]( q/ E c
如果要求后备时间为30min时： `0 ?: x8 J# a Z+ N+ J1 A) h6 P1 _
6 _- e; F; r: c7 o
则
9 P6 R. h2 O5 n5 K" g1 s- h8 z4 W- ]! L( r6 r0 O( g; m: ^
109×120=13080Ah•块
) e' K! e% v$ ]! Q' K
0 j8 j, I3 H% y$ h13080/32=409Ah，
0 Z- U1 |+ h" _" N' i4 Q* r( H" {2 u9 t& t& B& |! _/ x& @) ?% i
409/2=205Ah。
0 o; R/ h! r3 T% F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)。0 }, r- }# r& v* ]- f* ]; T3 w
; t& [0 ~: N; n" S! a" Y
( D! E2 s7 X3 Y. ~! d/ Q& L& z6 D5 S: l! q$ |
注意：实际后备时间超过30min(超出一点)。/ a& A2 V, u& w, d" Z
5 G# N% ]4 v* k
$ ^2 T8 w: f" P7 [- p L9 W+ I* ~0 |8 b6 }( ~- F
如果要求后备时间20min时：# Z+ f& x9 V6 h6 V; j
; p, N& z: \" Y/ e; E+ [' |6 ^
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 `3 U5 j8 @& ~1 s" j- p( G
" O5 Z* j: s, m+ e注意：实际后备时间超过20min(超出一点)。
) G0 D/ E/ X* i7 l0 J' I+ b9 l2 t4 U! O0 X h7 {8 a$ p0 q# g
其它情况，以此类推。
' r7 {. `( J3 W, s0 m4 ?: x/ f% q
( N# ?9 b* z/ P3 Z- f 0 I$ s3 O2 e. e& V7 T4 [- y
举列二：- E' W9 G+ ]0 w, q6 E9 o
$ p& x/ H& i3 u! t- D! G对于126Ah•块/kVA电池容量的算法，一台120kVA的UPS，每组电池32块，: H B& [4 F1 ^3 S+ U9 k4 i( @8 I
" B3 ^9 S5 S; t0 {
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。
+ |1 C0 ]' t4 [; g- w! E
6 U5 ?7 g! X) g" h: `, Z8 `
7 S' @3 V4 C, c9 n
计算方法和需乘以修正系数与前述完全一样。3 h& a7 u; h. o# E
* x# }9 L U) k
4 f! w9 Z) m* @5 j; r! D7 c* V* y0 Z; ?
例如：
3 j8 O# o/ O4 Q5 j5 Y* u; ^9 d
" \1 u: v8 J Y3 D2 Y前例的后备时间是3h：
6 J* Y4 g0 i" G; U9 o' s2 c# ~# I. x- V
则126×120=15120Ah•块，
( R" t- S# `* i
4 Q n! b- I' Z13080/32=472Ah，9 n* E9 h& I( n
. x$ L8 d1 F- W) r& u472×3=1417Ah；
# z) n6 Y0 g" b% @- n& G+ u. U7 ] ~8 E* k
还需除一个修正系数，1417/1.25=1131Ah。
' M. ]# k8 c4 k. b7 d2 g+ L, H1 f" s/ V3 w) {
: [+ Q! m7 u( u( S9 v1 H
( i1 K& }) l4 x2 ^' m7 h
则需要配置即选12V、300Ah电池4组(32块/组)。
/ q# _% m g$ w6 q8 _8 C- }7 E: i
" h- g' I4 I6 S: W/ D- u, W$ }; k% I. _# v. z( V8 Q0 Y
4 X# [# _9 K# |" z+ q3 F1 P' ?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。
7 q. Y7 i7 {1 L( T
% l( b4 c. W& k% [5 l* g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。
' R- }8 e5 H2 E; N3 J' t
n# g: p7 i' e/ b% i' L" c, R. t2 [% r" m6 ?
0 Y: R$ `& A+ y
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。( l3 J4 u4 P8 f1 u# j
- _, K" u# K9 B+ ^/ b7 t三、ups如何安装
* T( X4 d3 J6 G- k
- z( C& Q, K- o0 m对于ups的安装，一般厂家都会提供安装标准与连接示意图。3 F: {/ T0 a9 v
$ J/ M' f" g8 v1 [0 |$ Y/ G
一般ups的安装顺序如下：- k9 u* s# l$ N* C
8 x5 ]+ _- c% U/ Q
1、 到现场先确定UPS、电池柜的安装位置。
" U0 d( S9 C+ g
# F1 {2 V0 b+ f, v! x/ o, H" M2 `3 q a0 c
+ L9 O4 ^0 V; o* K; A8 z
2、 安装电池连接线。# ?- b$ C" U7 Y7 `
* v9 _. o) Q& U0 z1 aA、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。
! R2 y! u" {: i9 |, o* c$ k- `. P: r
B、开始电池线的连接、将电池的正极连接到空气开关上。' \5 b0 z. t; a+ N1 e0 A- s; E
g- @$ {5 P$ @4 y8 l% T
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。5 S9 G9 v9 M# X1 V' [$ S, x6 q3 J
3 }; {9 ^3 _% 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。+ M% s: v& C* p' n/ F1 `
) Q) u, n8 \8 u& b3 A. Z FE、查看电池柜里有没有无关的东西。
h2 o0 e; t' d* w6 e
2 ^( c1 C* n" fF、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。* r; ` i0 e5 v# C' C6 ?
" i) y( w9 Y! h( v0 i2 W
3 [2 L0 j p3 O: Q9 Y
5 l& a# |& e) G% j6 q @) S3、主机的安装接线( s8 U& {( ]1 Y/ s
" k5 ]0 r2 r. z! r5 n 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。: }: f- k0 f0 i- M' W
* N0 W! [- k0 R6 q; g
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。
* Z/ O% F' b" w' N s8 h2 W( E. V) O C, i/ }- P4 _5 M
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。+ A* J0 z8 r4 ~* `+ Y
) p. v3 c0 F9 k1 w6 Z0 D6 {, r( Y* q2 T
9 p* ]2 s7 g* E, V! S) M
4、主机的开机
5 W+ n2 S7 E8 ?$ U$ l
3 K7 w7 \ z% `( J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4 ?) a1 C5 Y( O N7 ~. [" J% z
! h2 |, Q$ a. M3 p9 C" [
8 b% ]" ~. x2 Z" y! H' K7 `6 t4 z n D, x1 b. p$ x0 K
5、接入负载，看带载是否正常
4 m- y% b2 d) N
6 x `+ \4 W4 a' W5 D2 w; F4 sUPS及设备安装完毕并通电开始调试。+ f" N) v# |2 E
8 p- F- y# }. B8 M, K2 t " t* g) Y5 P) B. p9 z3 P; z/ a8 M
- p2 i8 u+ Q" q0 ~# {: t( Q
" M9 v8 Q+ V1 M
9 d8 h5 e6 j. x v6 [# M四、ups常用六大故障处理
2 J) v6 T+ Z& Z7 [* Q8 F/ N0 p! U& ]5 r! D# v
$ L1 L! [ [1 D1 p0 e2 c, s) O6 @% B# f( f
1、市电有电时，UPS出现市电断电告警
, Z5 c& J6 K/ e1 O4 V9 [( W: w" [3 A8 r
可能原因：6 ?& a5 g4 e6 F/ o* H* k$ k, }
5 b% K! a7 z @. x- R) M6 S" ]. ?
市电输入空开跳闸；
) T& N/ F* h0 g9 y1 O* H, _! `- ?0 [! \% B; T
输入交流线接触不良；! v! Q% m8 e8 u" h& S
- M0 I" _( g9 u6 N
市电输入电压过高、过低或频率异常；3 R- u% W z- Q
$ s& o. F; H P' BUPS输入空开或开关损坏或保险丝熔断；6 e5 M& L. f9 B- Y
4 F8 ?* e2 P, d' HUPS内部市电检测电路故障。8 b! t4 b( u" l4 v. d/ j
0 M) L2 |6 s% N; E. c1 M
% S4 M8 M9 n" l3 r8 j
/ ` F- d( C6 r) w$ q处理方法
: u7 r6 |- a S* v) l6 I0 K `: h& I5 t+ [2 w& A
检查输入空开。检查输入线路；5 ~* n( K6 q3 i$ W# a2 U
% B5 W" L/ d$ t& m' I
如市电异常可不处理或启动发电机供电；
+ A! M6 x6 f& D# `; t6 R* I" Z+ O& x* V9 ^8 K: {% m$ d& H& ^
更换损坏的空开、开关或保险丝；9 t2 s' K2 h: L- ^0 P( G2 K
8 Z% b5 P F9 C4 |$ a0 x检查UPS市电检测回路。# R' X- w6 k9 @- Y3 Y
) t8 H! t% ?* E4 r0 F
) E) \. ~! Q+ x8 W1 b
' x) i/ o0 ]. k! L) ^2、市电正常时，UPS输出正常；市电断电后，负载也跟着断电
& W5 _+ k1 Z/ t7 N7 y- [$ Z1 N. g2 i) U( g; d( m/ p
可能原因
' M, o, k! G/ k; i; b. C
/ N/ @) L! |+ f; O; U' k/ h( p% J4 S( m由于市电经常低压，电池处于欠压状态；
b, d5 B# a: B/ Y. |, _% w6 T0 o: w2 L0 F2 g+ W
UPS充电器损坏，电池无法充电；
5 S* F! d7 x5 o' ~( h* t; ?
8 T I. x* Q: G! ~9 J; p4 ^电池老化、损坏；
; u I. p. _, { J( Q! d1 d. p8 ~
& B8 s7 z+ d4 b. c负载过载，UPS旁路输出；2 D+ K6 ~8 l; \4 L! ~8 e" `
! O' X; B" V: r2 f
负载未接到UPS输出；2 ]* S) \1 n7 C+ n4 p. j5 D5 }- p
; N% q9 }+ E3 I, u2 z- V/ |( o5 N长延时机型的电池组未连接或接触不良；
9 _0 u* x, g) b9 h0 ~8 M1 q* L6 r" h4 N G8 M+ Z2 k) B
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；+ k# a4 u/ d: {9 d( u- {2 k
) u% A3 K* ?- \( g2 M; {, l逆变器损坏，UPS旁路输出。5 C; J8 ~# t) I7 W+ B
9 a5 L3 {: W) @, q1 t
/ z5 q' J% T+ i$ @; |
/ o& w' k) |: d3 v$ S处理方法/ s6 A, e( {% H
% j, q9 \0 O0 t
在市电电压正常时对电池充足电；启动发电机对电池充电；在UPS输入端加稳压器；1 d' j: ^; q+ M1 Z
5 Z- c0 _/ n" p
; w$ r. g. S* L5 k
( S2 f2 v/ a( q2 c检查充电器。更换电池；7 x- }" W1 S9 R
8 F: D/ G% w( d7 f8 a
减少负载。将负载接到UPS的输出；
+ I& H; @3 \2 c0 e: q. E$ I2 F
0 K: Y) `$ M; {. v6 X: J检查电池组是否接对、接好；
2 M8 Q' j1 V5 ?/ s0 V, C& o% @- C/ p$ U5 m, P l- h# D& v( j9 D/ l- c' Z
启动逆变器对负载供电（打开面板控制开关）；$ q% O9 V |8 \5 e
2 o( b9 i( A/ Z5 v
检查逆变器。
8 L% L' [" k+ ]' w' J3 C j3 w" R6 a9 T; ^/ _! e
1 S- g! c- I! M9 ~' z; S
+ r6 P1 F1 x# B; c! c0 J; j$ r
3、UPS无法启动
l% G; ?3 R) M+ U! z. Y7 _: }! O0 ~: O0 E6 [
可能原因
: B9 x. X: G% I' W h" u/ I! v! {2 Q' z1 r. ~
电池长期放置不用，电压低；
5 c* g& O, @- @' \) Q _3 r8 [5 d9 J
( |7 q9 \/ V& G& n+ _# J输入交流、直流电源线未连接好；$ q# O( D' w) e A5 L8 h9 G
: e# E* R( J- q4 }& d. j1 ? m# r
UPS内部开机电路故障；
s0 B$ }; H6 u$ }( f$ J7 d! Q3 L; Y4 f1 T5 L- q
UPS内部电源电路故障或电源短路；
: p# U: N# t6 x5 U& _
5 F* o! }. T4 @4 eUPS内部功率器件损坏。
" v5 F3 [, I- c) v$ c
: c! S$ f a, j( d" r/ e' u& Z2 V% P; [* D& T) V; z$ Q
1 t$ W: t& h( L9 ^处理方法- F. f+ x1 T1 s: }
* p: M/ V+ v! D- R将电池充足电；5 |8 o) P8 r7 O
7 ?( Y: A" O' J2 |. ]7 d% E/ |检查输入交流、直流线是否接触良好；2 Z& J- t, p% N
3 ~; A- e7 e& [2 ]9 l3 \检查UPS开机电路；5 |" o0 {" Y t, N5 ~
( z$ i1 e, V5 c: S检查UPS电源电路；
# x& P3 l7 u: j& [; N+ g
4 U6 R& h# @0 F# N检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏。/ ^6 B# P, M3 C) P6 h- K0 Y3 O% y
O: N1 d/ ]# @0 O% J& l: p% R$ m J, j8 P K/ T
! Y# Q- \* i1 `! _9 i
4、UPS开机时，输入空开跳闸
, F2 L8 t R7 l: s3 }
/ Y- N* }- c! Z( e可能原因
. m5 d: D( @8 n2 h6 |
% H. R# q7 g- j. h3 i q输入空开容量太小；
" w Q m, {1 B! @7 n' [9 U$ ^: k8 N! s
UPS内部短路；+ v: b8 F. z' J6 x) B( ^( M; Q
3 k2 w+ V( q- ]" GUPS内部功率器件损坏；
* {% Z) F& K# m0 ~' a: z
: w) a' ^: a1 {- X2 r用户的市电空开有漏电保护。
2 p3 g1 r& w) C8 |! {7 ], q0 x5 ?
7 K! w# W% ?, S
$ I& M- V2 [: r g0 ^) x; T处理方法; T6 e$ u' `: ?. N5 B
( V f* |' `: i更换输入空开；
1 C" w1 {1 V6 V& f9 o0 W
& c- m& Q2 H+ G! [7 x) S1 T) H" W检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；
# w/ R) u0 Z3 ]" o5 N! L
+ U, e( M$ ~+ \$ l2 Y2 ^9 j) N$ C检查UPS内部整流、升压、逆变等部分的器件是否损坏；3 f5 o2 F0 g9 y; w, B+ e' d# d
9 E" }! Z! g# ~( n, R) `更换为无漏电保护的空开。+ p- k6 \& `* u0 V6 \* L! y
& m& Y% T, D2 K4 b0 P0 ^2 t
+ C' j2 u# V6 ]. i0 Y6 q- A- j% i' }+ G- ]# c/ s
5、UPS在正常使用时突然出现蜂鸣器长鸣告警
4 f; e9 k* ~8 l; n( P1 `
& _; p' u3 _+ O G可能原因7 A) t2 _$ R% r8 D
8 }, v) K7 t& P
用户有大负载或大冲击负载启动；
4 e* E# d# Y9 n; V6 [
5 @/ Y' O$ t1 a/ j$ K- V输出端突然短路；/ b' k5 M! [* h
! l8 |: f- u8 U; G0 f# g
UPS内部逆变回路故障；1 B: t: q9 g1 R! N+ S
! \, F0 L- |8 l& z _
UPS保护、检测电路误动作。( ~) G M) c% m& i7 h" U
1 G9 `0 _$ s; T( g4 E# W
7 t0 s* y2 S M5 A$ s' q; H" o. N) v% L* G' |2 A. N2 R
处理方法2 w. f0 j9 j3 K9 B8 I
1 z" M# d: f- C% V. g# {! a- V
负载投入时按先大后小的顺序；增大UPS的功率容量；) x: e4 r8 c+ h- M0 n, d
* [( O, [& S A5 {6 g
检查UPS的输出是否短路；
7 Q5 c' Q! q H; T: l ?& z
+ Q4 h$ r) x8 ]* e( J! J2 U5 L检查UPS逆变器。检查UPS内部控制电路。
. Z# q. T9 H6 g E3 W$ i2 @' q) }4 |( y( w3 w% A$ x2 r6 g
P+ I3 k7 U- H/ l; }
5 \& [( |8 h/ x# K; e3 _6、UPS工作正常但负载设备异常
1 u* G7 @# v( b
5 \6 v/ @: t1 ?+ b# }* x3 k可能原因
: e, v) E: i+ q* V" b) h$ T3 j4 A+ M* a4 n- [4 }1 D
UPS输出零地电压过高；
! F2 k( H6 k" z
0 z; A( Y1 f$ P% h! W; S5 YUPS地线与负载设备地线没接在同一点上；
# J) E9 E# F; N# `& L# L5 _/ X0 ?9 ~% I& G# x8 {$ p
负载设备受到异常干扰。
4 D( V5 y6 U/ V+ ^" m& m; U* b8 d: Y f& l% }
6 u) T8 u, b( X- R9 r) C7 J
2 x9 l* [3 F7 c+ j O* d处理方法
( M6 r0 l% o: @, t5 h2 F
0 y9 b9 m% D0 ^8 ~. V. p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；
# P ]2 w* g# Y2 L6 W
8 W" {/ u" t4 n5 ?0 W' z' y2 i$ e将UPS地与负载地接到同一个点上；
7 H# t3 w* ^9 F, o& K
$ A0 ?# }/ X2 V9 U# D# j$ M+ p重新启动负载设备。 |
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发表于 2006-2-1 07:22:00
