摘要：对于石油化工企业而言，UPS是十分重要的电气设备，它能否正常工作直接影响着生产装置的长周期安全、平稳运行。文中阐述了UPS电源设备对炼油化工设备的重要性，介绍了UPS电源设备的工作原理，并从设备维护管理工作实践出发，总结了UPS使用的技巧和维护要点，具有一定借鉴意义。
关键词： UPS设备；使用；维护；要点
前言
炼油化工企业的生产特点是高温、高压、易燃、易爆， 如果仪表系统工作不正常， 将有可能造成重大的经济财产损失和人员伤亡， 因此DCS和各种控制仪表对供电可靠性要求很高。UPS电源作为一种新型的电源系统，具有不间断供电的特性，其不仅可以在断电的时候延续供电时间，还对供电系统的供电质量的提升具有一定的作用，在石油化工企业中应用广泛。
1 UPS电源设备对炼油化工设备的重要性
在石油化工领域，UPS作为备用电源不仅在企业数据中心被大量应用，而且为保证生产的连续、不间断进行，UPS在DCS系统中也得到了广泛的应用，为仪器仪表、工控机及显示器、PLC柜、励磁柜和消防仪器仪表等重要负载的安全、可靠供电发挥了积极的作用。石油化工企业对UPS供电质量要求较高，UPS性能主要表现在以下几个方面：①UPS输出过载能力。这是UPS输出指标中最重要的指标之一，过载能力强不仅仅是因为设计余量充足，还要求过载达到150%为1min，125%为10min；②UPS输出电压波形失真度。UPS给用户设备的电源应该是非常纯净的，失真度越高，表示该UPS的电网净化能力越差；③UPS输出电压不平衡度。对UPS输出而言，不论输入是否偏相，输出电压不平衡度要越小越好，给予用户一个三相平衡的电源；④输出电压频率稳定度。一般指电池工作时的输出电压频率稳定度，越高越好；⑤市电掉电时的转换时间。UPS转换时间越小越好， UPS如采用继电器则存在4～10ms的转换时间，采用电子器件则小一些，关键是看该UPS采用何种技术；⑥输出电压稳定精度。一般要求上下波动1%以内。
2 UPS电源系统基本工作原理
UPS电源系统由4部分组成:整流、储能、变换和开关控制。其系统的稳压功能通常是由整流器完成的， 整流器件采用可控硅或高频开关整流器， 本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能， 从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求）， UPS输出幅度基本不变的整流电压。净化功能由储能电池来完成，
由于整流器不能消除瞬时脉冲干扰， 整流后的电压仍存在干扰脉冲。储能电池除可存储直流电能的功能外， 对整流器来说就象一只大容器， 其等效电容与储能电池容量大小成正比。由于电容两端的电压不能突变， 即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰， 起到了净化功能， 也称对干扰的屏蔽。频率的稳定则由变换器来完成， 频率稳定度取决于变换器的振荡频率的稳定程度。为方便UPS 电源系统的日常操作与维护， 设计了系统工作开关， 主机自检故障后的自动旁路开关， 检修旁路开关等开关控制。
如图1所示， 电网电压正常时UPS给负载供电，同时给储能电池充电；当突发停电时， 由储能电池供给负载所需电源， 维持正常的生产（如粗黑线所示）；当由于生产需要负载严重过载时， 由电网电压经整流直接给负载供电（如虚线所示）。
图1 UPS电源给负载供电示意图
3 UPS电源设备的使用和维护要点分析
实践表明， UPS故障有60%是使用或管理不当造成的。因此，全面地掌握UPS 的使用技巧， 是延长UPS使用寿命，提高系统可靠性的重要环节。
3.1 UPS电源设备的使用
3.1.1 严格遵守开关机程序和要求
（1）开机注意事项。UPS内部的功率元件都有一定的额定工作电流， 冲击电流过大，会使功率元件寿命缩短甚至烧毁。因此开机时应先开冲击电流大的负载， 然后再开冲击电流小的负载，最后开启UPS前面板开关使UPS处于逆变工作状态。开机时决不能将所有负载同时开启， 更不能带载开机。（2）关机要求。UPS不允许带载关机。应先关闭负载， 让UPS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UPS。
3.1.2 UPS电源设备所带负载功率
UPS的最大启动负载最好控制在80%额定输出功率内。实践证明将UPS的负载控制在标称功率的30%～65%之内为最佳，不要把一些根本就没有必要进行电源保护的设备连接到UPS上，额外加重UPS运行负担，缩短使用寿命。
3.1.3 工作温度及供电条件
UPS的电池对温度要求较高，尽量不要超过15℃～30℃。为了确保UPS使用安全，与UPS相连的配电柜应使用空气开关。UPS输入端的电源电压、波形、频率、幅度等也必须满足要求，否则容易造成工作异常或损坏。
3.2 UPS电源设备的维护要点
按照正确的方法维护UPS，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。
3.2.1 主机维护
应尽量使UPS工作在清洁的环境中。空气中漂浮的灰尘进人UPS，会对其内部器件造成腐蚀或短路，从而影响UPS的正常工作甚至损坏。对于环境较差的机房， 应每半年或一年对UPS内部进行除尘和检查，以防止尘埃聚集或大功率器件散热片松动，使机内温度升高影响UPS正常工作。
3.2.2负载连接
UPS的连接是一个十分重要的环节，由于组合电池组电压很高，存在电击危险，因此装卸导电连接条和输出线时应有安全保障防止电池接线柱以及连线之间发生短路，使用的工具应绝缘良好，特别是输出接点应有防触摸措施。UPS接入电路时应严格按照规定的极性，以及零线、火线、地线顺序和标识等进行连接，对于三相UPS还应确保相序准确。
3.2.3蓄电池保养
在实际应用中因电池故障而导致UPS不能正常工作的机率达30%以上。因此，正确使用及维护好蓄电池是至关重要的。蓄电池的保养从以下几个方面入手：
（1）定期检查蓄电池组中各电池的端电压和内阻。若单个电池的端电压低于其最低安全电压或电池内阻较大时， 应及时更换或进行均衡充电。（2）避免过电流充电和过电压充电。前者会损坏电池内部正负极板使电池电量下降；后者会使电池中电解液的水大量电解， 使电解液浓度增大， 导致蓄电池寿命缩短甚至烧坏。（3）避免用快速充电器充电否则会使蓄电池处于“瞬时过流充电”和“瞬时过压充电”状态。造成蓄电池可供使用电量下降甚至损坏蓄电池， 应该使用具有防过流和过压功能的充电器充电。（4）避免短路放电或过度放电。否则会严重损坏蓄电池的再充电能力和蓄电能力， 缩短其使用寿命。电池放电后要及时进行再充电。（5）UPS长期不用时每隔一段时间须充电一次。蓄电池的充电间隔时间与环境温度密切相关， 温度越高充电时间间隔越短。（6）蓄电池应在0～30℃的环境温度下使用。环境温度过高， 会缩短其使用寿命；过低，释放的电量会大大减少。（7）UPS中在电池供电状态下， 会因电池电压过低而自动关机。此时不能再开机继续使用， 以免电池因过度放电而损坏。（8）UPS处于电池供电的状态下， 电池放电电流不宜过小。否则会造成电池使用寿命的快速缩短和电池内阻的反常增大。
4 结束语
对于石油化工企业，UPS是十分重要的电气设备，它能否正常工作直接影响着生产装置的长周期安全、平稳运行。因此，在日常工作中，相关技术人员必须提高安全意识，加强研究及技术积累，做好UPS电源设备使用及维护工作，减少其故障率、延长其使用寿命，为企业可持续发展提供保障。
参考文献
[1]阁亮.UPS技术应用与研究[M] .北京:新科技出版社,2006.
论文作者:陈海燕
论文发表刊物:《电力设备》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/13
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