數(shù)據(jù)中心UPS供配電系統(tǒng)的維護

1、概述

UPS不間斷電源的使用越來越廣泛，當市電輸入正常時，UPS 將市電穩(wěn)壓后供應給負載使用，此時的UPS就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還向機內(nèi)電池充電；當市電中斷（事故停電）時， UPS 立即將機內(nèi)電池的電能，通過逆變轉(zhuǎn)換的方法向負載繼續(xù)供應220V交流電，使負載維持正常工作并保護負載軟、硬件不受損壞。

2、按照機房管理規(guī)章制度定時巡檢

（1）巡檢內(nèi)容。設(shè)備的溫度、機器的噪聲和振動情況有無變化;機房內(nèi)有否異味;電池外殼有否變形、爬酸和漏液，電池連接有否松動。

（2）定期保養(yǎng)內(nèi)容。檢查線路連接是否牢固，設(shè)備溫升是否變高，熔絲是否變形，斷路器是否有熱點。

（3）長期運行的負荷每相負載一般應控制在額定容量的70%以內(nèi)，盡量將三相負荷調(diào)均衡。

（4）當增加新設(shè)備時要特別關(guān)注UPS的帶載量，目前的UPS有高頻機和工頻機之分，負載功率因數(shù)也有不同，所以要仔細計算其帶載量。

（5）檢查配電柜開關(guān)容量的利用情況，根據(jù)實際負載及時整定開關(guān)保護值。

（6）在雨季到來之前要檢查避雷針、避雷帶與建筑物主鋼筋和接地極連接情況是否良好。檢查各級防雷器及浪涌吸收器器件是否良好。

（7）供配電室的環(huán)境比主機房要差，應及時清潔電路板和可見連接處的灰塵并及時緊固松動的部分。

（8）如果在裝機時使用了一組電池，在更換時最好改為兩組并聯(lián)，單組電池最多不要超過5組。一般電池的真正壽命為額定壽命的60%以下，要及時更換電池，尤其是在使用鋰電池的情況下更不要放點太多，以避免爆炸。

3、配電、防雷、接地巡檢和保養(yǎng)流程

（1）制定維護保養(yǎng)計劃，關(guān)鍵點是檢查線路連接的螺釘是否有松動，開關(guān)接插點是否牢固，特別是封閉母線每一個固定螺釘處經(jīng)過長時間運行是否有松動，變壓器的溫度變化等。上述檢查采用測溫計，記錄檢測時間、溫度，注意溫度變化，發(fā)現(xiàn)有效大溫升應及時處理。

（2）在配電系統(tǒng)長期運行中，主開關(guān)本身的故障概率相對較少，大部分是二次控制部分的器件故障較多，如電源保險、各種繼電器及接線松動等。

（3）在配電系統(tǒng)運行中，配電箱、配電柜中零線連接是否牢固對運行中的設(shè)備安全非常重要，年檢時必須檢查固定螺釘是否松動，只有在配電箱、配電柜完全斷電時方可移動零線。如需帶電移動零線，必須把同一部位的所有零線都用導線與零母排先連接好，方可移動，所有UPS輸出配電柜不可以采用該方式。零線必須單點連接。

（4）配電機房的環(huán)境低于機房環(huán)境，定期清掃灰塵是必要的，但必須是在停電情況下進行。根據(jù)配電系統(tǒng)配置的條件，在不影響系統(tǒng)運行的情況下，分步停電清掃和檢修，沒有溫升的螺釘最好不要動，以防螺紋滑扣，造成大故障。

（5）關(guān)注負荷的變化，長期運行的負荷應控制在開關(guān)設(shè)定容量的70%以內(nèi)（即按三相負荷電流中最大的一相計算），因此，應盡可能調(diào)整三相負荷電流平整，提高斷路器開關(guān)的實際帶載能力。

（6）在配電系統(tǒng)中要特別關(guān)注、檢查開關(guān)額定容量整定值的設(shè)定。

（7）在雷雨季節(jié)到來之前，檢查避雷針、避雷帶與建筑物主鋼筋及接地極的連接是否良好;檢查配電系統(tǒng)中防雷及防浪涌器件是否有損壞，應及時更換。

（8）根據(jù)不同地域不同的土壤條件，定期、定時段檢測接地電阻是否符合要求，必要時需采取一定的措施降低接地電阻。

4、UPS巡檢和保養(yǎng)流程

（1）UPS在數(shù)據(jù)機房中是非常關(guān)鍵的設(shè)備，保證其安全和可靠運行是確保計算機等設(shè)備正常工作最重要的環(huán)節(jié)。A級機房一般按市電雙總線加兩組2N的方式配置UPS，強調(diào)的是高可靠性，總負荷小于UPS總?cè)萘康囊话?，初期一般達不到，后期不斷增加負荷時要考慮不要超過UPS總?cè)萘康囊话?也有按市電雙總線加兩組N+1的方式配置UPS，這樣配置UPS的方式是強調(diào)高可用性兼顧可靠性，UPS的帶載率和運行效率高于2N的方式，總負荷應小于N臺UPS的容量。一般情況下，市電采用雙總線，UPS采用一組N+1的配置也能獲得較高的可靠性。UPS一般都是以7*24H的方式運行，維護管理就是保障其安全可靠運行的一個非常重要的環(huán)節(jié)。

（2）UPS需要重點關(guān)注的主要有以下四個部分。

1）控制電路板長期積累的灰塵以及可能的松動。

2）風扇軸承的磨損。

3）濾波電容器容量的變化。

4）蓄電池維護與管理。

（3）UPS巡檢和保養(yǎng)流程。

1）一般UPS機房的環(huán)境要求比IT機房低，周邊環(huán)境也比較差，很多小機房沒有新風，機房為負壓，潔凈度相對較差，夏季與冬季濕度相差較大?？刂齐娐钒彘L期積塵可能影響UPS的安全運行，一般應1~2年停機清掃一次，同時檢查各個開關(guān)輸入和輸出節(jié)點是否有松動。在UPS運行中嚴禁用任何物體接觸輸入和輸出強電以外的任何部位。

2）UPS風扇軸承術(shù)語易損件，一般壽命3~5年，現(xiàn)在UPS風扇都是冗余配置，少數(shù)風扇故障可以不停機更換（建議停機更換），一般不應該等到風扇報警時才去處理，應該在安全使用期內(nèi)定期更換。巡檢時發(fā)現(xiàn)異常聲音就應及時處理，避免超出冗余數(shù)量的風機故障引起UPS停機。有的UPS是需要整個風扇更換，有的是可以僅更換風扇軸承，這樣可以大大減少維修成本。

3）交、直流濾波電容在UPS中起著非常重要的作用，關(guān)系到直流和交流輸出電壓的穩(wěn)定。濾波電容器的壽命理論值為5年左右，與環(huán)境溫度、工作電流諧波、浪涌等因素相關(guān)。實際使用壽命有的超過10年，建議5年以后，每年檢測一次，根據(jù)容量和漏電流的變化確定是否需要更新。故障的形式有：①漏電流增加造成溫度過高使電容器爆掉，有可能造成短路起火，該故障影響是致命的;②電解質(zhì)干了，電容器已經(jīng)沒有容量了，形同開路，造成輸入或輸出電壓不穩(wěn);③相對于IT機房，UPS發(fā)生火災的案例時有發(fā)生，建議UPS的輸入、輸出電纜采用下進出線。

5、蓄電池的使用和維護

（1）蓄電池在UPS中起著極其重要的作用，是保證不中斷供電的關(guān)鍵設(shè)備。目前UPS都采用閥控鉛酸蓄電池，俗稱免維護蓄電池，其實不然，它僅減少了補液（蒸餾水、稀硫酸）的過程，降低了蓄電池室對防酸的要求。但每年必須進行兩次充放電，盡可能滿負荷放電。如果放電負荷小于額定負荷的50%，單節(jié)電池的最終放電電壓不要小于10.8V。該項工作應在全年外電網(wǎng)供電最穩(wěn)定的時間段進行，檢驗蓄電池的容量是否還能帶到最初的設(shè)計要求。UPS放電以后，必須有24~48H穩(wěn)定充電時間使其回復容量，因此，同組的UPS再進行放電測試必須在24H以后的第二天進行。

（2）UPS最少應配置兩組蓄電池，如果只配置一組蓄電池，一旦有一只蓄電池故障，就可能造成整組蓄電池失效。蓄電池的理論壽命有5、10、15年，實際使用壽命僅為其標稱參數(shù)的50%~60%，而且其失效時具有突然性，因此，對蓄電池的實時監(jiān)測是必須的。監(jiān)測數(shù)據(jù)中的蓄電池放電時間是根據(jù)放電時整套蓄電池的電壓測定的，如果其中有一、兩只蓄電池突然失效，將導致放電時間減少或整套蓄電池失效。

（3）在蓄電池放電過程中，應實時監(jiān)視每只蓄電池的電壓是否有異常變化，并設(shè)置超限電壓值，一旦電壓變化異常，應立刻停止放電，撤換故障蓄電池，有條件的情況下，可以對該蓄電池反復充放，使其激活后可以再使用。

（4）建議

1）數(shù)據(jù)中心UPS的運行狀況很難實現(xiàn)按額定負載放電，需要放電時可酌情用假負載。

2）目前國內(nèi)蓄電池的生產(chǎn)工藝決定了大電流深放電將影響蓄電池的使用壽命。

3）建議在蓄電池安全使用手民后期每年要做一次大于額定容量50%、放電時間接近額定負荷放電時間的檢測。

（5）UPS單機運行故障檢修。在靜態(tài)旁路工作狀態(tài)下合上手動維修旁路開關(guān)，斷開逆變器輸出開關(guān)，斷開蓄電池輸入、整流器和靜態(tài)旁路輸入開關(guān);檢修完成后，合上整流器和靜態(tài)旁路輸入開關(guān)，合上蓄電池輸入開關(guān)，確認靜態(tài)旁路已輸出，合上UPS輸出開關(guān)，斷開手動維修旁路開關(guān)，起動UPS，檢查旁路電壓，由旁路轉(zhuǎn)入逆變器運行。

編輯：黃飛