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试论UPS电源的基础原理与维护

铁通开封分公司郭东海

摘要：随着铁路通信现场设备对电源不间断供给要求的提高，UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备。本文介绍了UPS电源系统的基本组成，原理及特点，并对如何对其全面、完善维护做了详细的阐述。

关键词：通信电源UPS原理维护

保证任何情况下的正常供电，是铁路通信行业的重要基础。为此,除工业电网正常供电外，还需配备UPS供电系统。UPS电源是保障供电稳定和连续性的重要设备,UPS电源在铁路系统中也大量被使用。

一、UPS电源系统基本工作原理与分类

UPS电源带负载工作原理为：在电网电压工作正常时，电网电压给负载供电同时给UPS储能电池充电；当突发停电时，UPS电源开始工作，由储能电池给负载所需电源，维持正常的设备运行；当由于生产需要，负载严重过载时，由电网电压经UPS电源的整流部分直接给负载供电

UPS电源按工作方式可分为后备式和在线式两种。后备式UPS电源在市电正常供电时，主机上的逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质没有改变。

而在线式UPS电源却有所不同，在市电正常时，它首先将交流电变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电向负载供电，一旦市电中断，立即改为蓄电池逆变器对负载供电，因此，在线式UPS电源输出的是与市电电网完全隔离的纯净的正弦波电源，它能大大改善供电的品质，保护负载安全有效地工作。新一代UPS电源带旁路输出功能，并可组成热备份系统，以提高系统的稳定性。

二、UPS电源系统的选择

了解了UPS电源的基本原理后，下一步如何为我们工作维护的现场设备挑选一台称心如意、满足需求的“电源安全保护神”是我们要面对的问题。首先我们要关注对容量的选择。在确定UPS的额定输出容量前，我们先要计算出负载的总容量。为确保UPS的系统高效率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应选择在UPS额定功率的60％～70％之间。例如我们计算出需要不间断供电的设备总功率最大为4000VA，则4000VA÷70％≈6000VA。考虑今后技术改造升级，需要有一定的余量，所以应该选择8000VA～10KVA的UPS。如果不考虑今后的设备升级选择6000VA的UPS就可以了。这样一台符合我们现场需求的UPS电源就被我们挑好了，同时别忘了还要合理的选择输入、输出配线及空气开关，它们也是能够确保设备安全可靠运行的关键。爱默生、山特、阳光等牌子的UPS电源在我们铁路通信设备中较常使用。

而完成UPS电源对设备的安全保护中关键的一个“支柱”就是蓄电池，UPS所以能够实现不间断供电，就是因为有了蓄电池，在市电异常时，逆变器直接将蓄电池的化学能变成交流电能输送出去，使用电设备得以连续运行下去。这时我们就需要掌握UPS电源中对蓄电池工作时间的计算，我们可以按下面的公式来确定蓄电池的工作时间：满载时蓄电池的工作时间=（蓄电池组容量×电压/（主机功率×0.7），其中0.7是功率因子。例如主机额定功率为8KVA、两组电池（每组20节，电压

(7)不论是在浮充工作状态还是在充电、放电检修测试状态，都要保证电压、电流符合规定要求。过高的电压或电流可能会造成电池的热失控或失水、电压、电流过小会造成电池亏电，这都会影响电池的使用寿命，前者的影响更大。

(8)在任何情况下，都应防止电池短路或深度放电，因为电池的循环寿命和放电深度有关。放电深度越深、循环寿命越短。在容量试验中或是放电检修中，通常放电达到容量的30％～50％就可以了。

(9)对电池应避免大电流充放电，虽说在充电时可以接受大电流，但在实际操作中应尽量避免，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，电池内阻增大，温升越高，严重时将造成容量下降，寿命提前终止。

掌握了以上使用UPS电源的注意事项后，维护人员还要认真做好日常的维护与检修，这里结合自己的日常维护体验给大家以下几点提示与工作建议：

(1)UPS电源在正常使用情况下，主机的维护工作很少，主要是防尘和定期除尘。特别是气候干燥的地区，空气中的灰粒较多，机内的风机会将灰尘带入机内沉积、当遇空气潮湿时会引起主机控制紊乱造成主机工作失常，并发生不准确告警，大量灰尘也会造成器件散热不好。一般每季度应彻底清洁一次。其次就是在除尘时，检查各连接件和插接件有无松动和接触不牢的情况。

(2)虽说储能电池组目前都采用了免维护电池，但这只是免除了以往的测比、配比、定时添加蒸馏水的工作。但外因工作状态对电池的影响并没有改变，不正常工作状态对电池造成的影响没有变，这部分的维护检修工作仍是非常重要的，UPS电源系统的大量维修检修工作主要在电池部分。储能