上海APCUPS UPS不间断电源

APCUPS电源故障或貌似故障解析
尽管UPS电源都在尽职尽责地保护着IT设备的正常运行，但故障也是很难避免的。据统计，APCUPS电源本身的原因造成故障比例不足30%，自然因素和人为的因素造成故障的比例占全部故障数的60%~70%。故障或貌似故障的原因可归纳如下几种。这里将引起人们恐慌和惊动厂家的一切机器现象统一成为“故障”。
怀疑“故障”
所谓怀疑故障，顾名思义，是指由于值机人员缺乏基本的分析能力和没有很好地阅读说明书导致的误会。有一些10kVA以下小容量的UPS电源，大都没有采用液晶显示，而是用4~5只发光二极管LED竖向排列成“棒”状指示灯，以形象地表示电池电压或负载的百分比，这种按百分比表示的方法，在装机时未经进一步校准一般是不太精确的。而大多数用户的注意力都集中在指示的精确度上，但也有的出现了大误会。例如，在一次重要的飞机校飞中，一测控站突然惊呼UPS电源带不上负载了!因为他发现负载指示灯都没有被点亮。这一非常时间惊动了上级和供应商，就在人们等待“维修”的时候，由该UPS电源供电的设备扔在正常工作。一场虚惊的原因是值班员发现负载指示灯不亮。随机说明书上清楚地写着，当负载在30%以上时，下面的一个指示灯才被点亮。
又如，某UPS电源双机冗余并联系统正常运行时，值班员突然发现其中一台UPS电源的控制板上有两盏灯点亮，而另一台的控制板上则只有一盏登点亮，这二者的差异引起了恐慌，于是急招厂家修理。原来双机并联时，主机亮两盏灯而副机只亮一盏灯，在产品说明书上已有说明。
知识性“故障”
知识性故障主要是由于一些机器管理员自持经验丰富而实际是既缺乏基本理论只是又缺乏实践经验所致。例如，有一双30kVAUPS电源冗余并联系统，后面带一通信机。通信机电源刚一捷通就烧坏冒烟了，换了一台又烧毁了，又换了三台，这才工作正常。于是通信机厂家提出此故障是由于UPS电源三相输出电压的零点漂移而造成这一相电压过高所致，急招UPS电源厂家立即解决问题。经现场测量，UPS电源的三相电压都为220V，三项电流不足10%，又何谈零点漂移呢？实际查明是通信机厂家的电源有质量问题。
在早起的传统双变换APCUPS电源中，由于三相逆变采用了统一控制，因此在三相负载较端不平衡的情况下就会产生零点漂移，使三相相电压有很大差异。后来采用了对三相相电压分别控制与统一控制相结合的方法后，情况大有好转，可以使三相相电压的不平衡度小鱼2%。而近来的三相半桥逆变采用了分别控制，而且三相电压在统一相位的控制下各完全独立，及时在三相负载**不平衡的条件下，也可以使三相相电压的不平衡度小于1%，这就为“非三进单出UPS电源不可”的用户提供了选择的空间。
操作故障
（1）为了使APCUPS电源安全可靠地开机运行，各种产品都有自己“特定”的一套操作程序。所谓“特定”，就是说各种品牌的UPS电源的设计思路不同，在操作上也各有各的考虑，并将其写进了随机的“操作手册”。按照“手册”程序操作，就可完全保证安全，否则就可能或必然出问题。然而，有的操作员以为电源很简单，不看说明书就按照自己的理解任意操作，结果造成了损失。
（2）无意识操作。例如，在维修期间，拆卸某一连接很牢靠的器件时，不小心碰坏了临近的脆弱器件而未被发现，修理完毕后加电时造成了二次故障。
（3） 带电检查故障时，测了表笔探头误将电路或器件两点碰短路，形成重复故障。
（4）连接外部电池时，误将极性接错，烧毁了逆变器;有的电池链接末端被拧紧或节耗电池后忘记了闭合电池开关，在市电一场时，UPS电源因电池不能放电而停机。
（5）输入/输出线连接不牢，会造成交流电断电假象故障;供电局进行线路维修或该着时更改了原本的相序，因而导致UPS电源不能启动或切换;UPS电源加电后忘了启动逆变器，一直是旁路供电，市电出现故障时UPS电源也停止供电。
（6）值班人员在机房或机房附近的值班室乱放食物，找来老鼠啃咬电缆或钻入机器内部导致故障。
（7）不合理的布线。例如，将无屏蔽的远程信号线与交流功率线并行靠近走线。导致该部分控制信号紊乱，造成故障。
延误故障
（1）机器已经告警，由于值班员的疏忽而未及时发现与处理，由此而导致后来的故障。换而言之，如果及时发现时处理就可以避免后来的故障。例如，在飞机双机并联UPS电源系统中，负载被均分到两台机器上，有的UPS电源有时会由于某种条件的巧合而导致一台逆变器关机，系统就自动被地将故障UPS电源的负载转到另一台上，这是面板或监视器上会有显示告警。值班员及时或市电故障时间较长，另一台UPS电源就会转旁路或提前断电。
（2）电池在非理想的情况下运行时，尤其在长期没有充放电的情况下，更要加强监视，一经发现容量有明显降低，就立即更换。因为电池时效的速度有快有慢，有的是瞬间的，今天测量是好的，很可能明天就彻底坏了。
（3）车载或舰载UPS电源的保险丝和接插件在不停地震动中容易松动，从而造成故障。保险丝长期在通电的情况下运行，会发热软化过程的同时受震动弯曲下垂，如不及时更换，随时都可能断裂，造成故障。
维护不当或不及时导致的故障
（1）对UPS电源的定期维护是必要的，还应有一套严格的管理程序。不按规定要求进行定期或不定期保养是导致机器故障的重要原因。例如，UPS电源因长期不维护而导致机器工作不稳定、停机、不能启动和烧毁元器件等。等到开机壳才发现，夹杂着导电离子的灰尘充满全机、覆盖了电路板、填满了绝缘的空气隙，混合着潮湿的空气破坏了电路的正常工作。用吹风机将这些异物清理掉就可一切归于正常。
（2）UPS电源维护完毕，工程师将市电输入开关闭合，而恰恰忘了启动逆变器，一旦市电停电，逆变器不工作而使电池无法放电，导致UPS电源的输出同时掉电。
（3）电池运行期限已到，一部分电池明显失败，按规定应全部更换，而用户为了节约，就将“将就能用”的电池保留，只更换那些再也无法继续使用的电池。新电池的作用不但得不到充分发挥，反而导致机器连续出故障。
经验故障
经验故障是不可缺少的，是**的财富。但经验有其相对性，即在一种UPS电源上得到的经验不一定完全适合另一种，否则就会导致故障。
（1）以为具有单击操作经验的人员去启动一并联系统的UPS电源，按照他以往的经验启动逆变器后再去搬动输出开关，结果将逆变器烧毁。他不知道在这集中机器上并机时是先闭合输出开关而后再去启动逆变器。
（2）有的维修人员在维修一种UPS电源时，有几次输入保险丝断了，当场更换后就正常了。而恰恰在一次更换中引起了严重的连续故障。实际上导致保险丝熔断的原因很多，保险丝本身的质量不好会提前损坏，发热的保险丝在不停地震动中会断裂，输入整流器和滤波电容的穿通，逆变器一壁两个功率管的同时导通与几串等都会导致输入保险丝熔断。
（3）有的人对某品牌UPS电源特别熟悉，当改UPS电源不能启动时，就用改锥捅了一下直流继电器即可。而当另以品牌UPS电源上采用同样方法时，则烧毁了逆变器。
交接故障
交接故障主要是管理人员的前后配合不好造成的。
（1）实际管理机器而未被培训的人员和到厂家培训的人员不是同一批人。
（2）前面值机人员对机器进行的工作没有向后来者交代。例如，前面值机人员移动机器位置时而将UPS电源的外接电池组断开，时候又未向后来者交代，结果造成了市电和UPS电源同时停电的故障。
环境故障
环境故障是用户不重视机器的运行环境或没有能力优化环境造成的。
（1）有的用户将UPS电源放在了既无空调又无通风的环境中，夏季的室温高达40℃，又潮又湿，导致电池提前失效。
（2）有的地方供电条件很差，不但电压波动大而且还经常停电。工作在这种环境下的UPS电源电池经常放电，用户未向供货商提出快充电的要求，使电池长期处于亏点状态，也会导致电池早期失效。
（3）在雷电多发地或工业电干扰严重的地方，用户在输入配电盘内未配置一定级别的防雷器或浪涌控制器，致使UPS电源被损坏的现象时有发生。
选型故障
造型故障主要是用点者的一些糊涂概念造成的。例如，把UPS电源的效率当成了功率因数，把输入功率因数当成了负载功率因数和把视在功率当成了有功功率等;认为UPS电源负载功率因数越大越好，不懂得计算机之类的负载在目前不但需要有功功率更需要无功功率等。结果购回的UPS电源容量不是太大了就是太小了，选小了的UPS电源就会因频繁的过载而跳闸。
商务故障
商务故障主要是用户对供应商在价格和其他条件上的过分苛刻而造成的。
（1）UPS电源和其他机器一样，看起来有着同样的外壳、同样的内部电路环节等，但外壳的材料和元器件在质量上有着天壤之别，因此在造价上也相差很远。二者在一些功能和可靠性上不可同日而语。有些使用者不了解这些区别，而一味地要求不同档次的机器具有同等价格。供应商为了生意，不得不降低元器件的质量，结果使可靠性降低，故障率增加。甚至有的UPS电源压价太狠，容量合同签的是100kVA而拿到的确实60kVA的机器，原因是某厂家对二者采用的是同一机壳。
（2）有的使用者要求供货商对寿命为3~5年的抵挡电池做3年的免费担保，这本来是一个不太合适的要求，因从某种意义上讲，相当于在不清楚用户使用环境的情况下的终身免费担保。为了生意，供货商当然应允，日后也照样履行合同。但由于不断的故障、不断地更换电池，使UPS电源频频停机，给用户造成损失。

APCUPS电源模块化和集中式的区别：
很多年来，传统的数据中心APCUPS电源系统都会使用某种双转换设计模式，先选择交流电源（AC），将其转换为直流（DC）给蓄电池充电，然后再将其转换回交流。这些UPS系统要使用特大型的模块来提高系统性能或是实现（N+1）冗余。例如，你可以将三台500kVA的UPS最大功率控制在1000kVA，这样的话，如果其中任何一个被关闭，总的设计性能依然不变。
　　
　　近些年来，企业已经趋向于选用更小的模块（10kVA—50kVA）来构建更大规模的UPS系统。而大家都知道，在工程领域优缺点总是共存的。这种模块化设计的优点是可以按照业务需求来提高系统性能（假设规模不变）并降低维护成本。这些模块是支持热切换的，用户可以将其返还给厂家进行更换或维修。一般来讲，模块化系统会适当的增加一个模块来提升自己的性能，而不是仅仅局限于提供额定的性能，在尽可能比特大型系统少花钱的基础上使其天生具有“N+1”冗余的性能。
　　
　　在过去，模块化UPS系统的潜在优势是其高效性。当一套APCUPS电源系统在接近其较大额定性能运行时，它的效率较高。随着负载水平的下降，效率也在下降。从表面上看好像没什么大的损失，但是如果你更多地关注一下能源浪费和能源成本问题的话，你就会发现这方面的损失在逐渐上涨，你会开始重点考虑这一问题。
　　
　　模块化UPS系统可以并愿意被重新配置，因为这样可以使其更接近标准性能。传统的大型UPS系统配置偏高，目的是为了应对未来的性能增长需求，因此它们经常都会在额定性能以下运行许多年的时间，甚至永远是这样。然而，性能冗余也就意味着降低效率。在“N+1”模块化系统中，通过仔细的能耗管理，可以将这种现象降到较低限度。
　　
　　然而，如果要进行“2N”冗余配置，不论哪种类型，都需要对能耗进行管理，保证负载系统的性能不会低于其额定性能的50%。否则，如果负载配置系统出故障的话，该系统就会**负荷运转。这样做的结果是，每套在“2N”模式下运行的APCUPS电源系统都不会**过其较高容量。此外，通过仔细的能耗管理，一套模块化UPS可能会得到更为精密的配置，在这一点上甚至会**过规模更大、但容量固定的系统。从长远来看，可以达到节约能耗的目的。当然，在这种情况下，会出现很多“如果”、“可能”、“也许”的不确定因素。
　　
　　模块化系统的缺点是要分情况的，取决于好几个因素。我们需要把较小的模块化系统安装成“列”，作为额外的机柜。这意味着对机房的空间和承重要求要增加。具体的增加量则要取决于实际装配的机柜“列”数，以及其电路的布线模式。这样扩大规模可能会损失一定的经济利益，因为尽管说每套APCUPS电源系统都会有额外的空间，但它并不一定愿意将其让给其它的设备。从某种程度上讲，我们可以通过将APCUPS电源模块迁移到适合其运行的地方来弥补这种损失，前提是楼内有充分的空间。但是，用80kVA的系统构建一个容量需求从不**过30kVA的列柜必然是不符合成本效益的。
　　
　　此外，数据中心内部使用的必须是阀控式铅酸蓄电池（VRLA）。如今在大多数UPS系统中都使用这种类型的蓄电池，但是它有一定的风险和使用寿命限制，随着时间的推移，这会导致设备更换费用的增加。如果你运行的是一座大型的数据中心，而又钟爱于湿铅酸蓄电池的长期稳定性的话（除了其较初成本、构建和维护要求的严格性之外），将小型UPS系统布置在机柜行列中可能会不太实用。
　　
　　这是因为无论直流电的运送距离长短都需要大量的铜线，这会迅速增加系统的成本及空间需求。而如今，你可以安装大型的集中化系统，无论是以传统的模式还是以模块化的方式，同时也可以选择任何一种自己喜欢的电池类型。
　　
　　对于大多数模块化apcUPS系统来说，在创建内置冗余容量时会遇到另外一个问题。如果系统框架是满载的（比如说在一个80kVA的框架上配置9个10kVA的模块），那就基本上没有问题。但是，如果系统框架没有满载，你就有责任去对能耗进行管理。因为如果这样的话，至少总会有一个模块的容量未被使用。否则，你就会失去冗余的容量。
　　
　　关于模块化APCUPS电源较大的争议是其可靠性。众所周知，无论是在任何系统中，部件越多，出故障的风险就越大。传统UPS的支持者总是在申诉这一问题，但是，新兴模块化UPS系统的厂商已经对*在这方面的统计分析投入了很多的注意力，而且可以提供很多理论及实际数据来反驳传统的观点。事实上，如今的UPS主流产品是非常可靠的。在对其进行选择时，你或许更应该权衡一下其它因素。

APCUPS的三项重要指标
从专业的角度说，看一台APCUPS的好与不好，客观和可靠的方法就是用测试指标去衡量。
就拿影响电网供电质量的输入功率因数来说，尤其是在大容量范围时，一般传统双变换型APCUPS的标配功率因数大都在0.8左右，这就造成了约有30%的谐波电流对电网的*，其结果是使该电网上的变压器、电缆、保险丝和开关等设备发热、疲劳。若要改变这种状况就必须在前面加谐波滤波器或改6脉冲整流为12脉冲整流，但这又会带来两个：一个是增加包括UPS在内的电源保护设备的成本和体积重量，另一方面增加了UPS的损耗，从而降低了可靠性。
又如UPS的工作效率，这是一个直接与可靠性相关联的指标。一般传统双变换型APCUPS由于其电路结构所限，很难将效率做高，尤其是在加入功率因数补偿设备后，就更难将效率做到92%以上。尽管这些APCUPS采用了ECO经济运行模式，可以将效率做到97%以上，但这种ECO经济运行模式由于它实际上是甩开了UPS的正常功能而采用了“旁路直接供电”方式，牺牲了稳压和抗*等UPS应有的基本功能，给用户的使用埋下了隐患，这无疑违背了使用UPS的本来目的，因此较少被采用。
另外，带载和过载能力也是反映UPS质量的关键指标，负载真正需要UPS起保护作用的时机莫过于两种情况：当电网电压异常或是负载异常时。在电网电压异常时(包括断电)，对负载的保护靠的是APCUPS输入电路和不间断功能，而负载异常时，对其保护则要靠APCUPS电源的带载和过载能力。一般传统双变换型APCUPS的带载能力弱就是因为其负载功率因数的单一性，难于适应不同性质的负载。

APCUPS电源供电系统的厂商和用户很早就已经注意到发电机组和APCUPS电源之间的匹配问题，特别是由整流器产生的电流谐波对供电系统如发电机组的电压调节器、APCUPS电源的同步电路产生的不良影响非常明显。因此，技术人员设计了输入滤波器并把其应用到APCUPS电源中，成功地在APCUPS电源应用中控制了电流谐波。这些滤波器对APCUPS电源与发电机组的兼容性起到了关键作用。

　　事实上所有的输入滤波器都使用电容器和电感来吸收UPS输入端具有破坏性的电流谐波。输入滤波器的设计考虑了UPS电路固有的和在满载情况下的较大可能的全部谐波畸变的百分比。大多数滤波器的另一个益处是提高带载UPS的输入功率因数。然而输入滤波器的应用带来的另一个后果是使UPS整体效率降低。绝大多数滤波器消耗1%左右的UPS功率。输入滤波器的设计一直在有利和不利因素之间寻求平衡。

　　为了尽可能提高UPS系统的效率，近期UPS工程师在输入滤波器的功耗方面做了改进。滤波器效率的提高，从很大程度上取决于将IGBT（绝缘门级晶体管）技术应用到UPS设计中。IGBT逆变器的高效率导致了对UPS的重新设计。输入滤波器可以吸收某些电流谐波，同时吸收很小一部分有功功率。总之，滤波器中感性因素对容性因素的比率降低了，UPS的缩小了体积，提高了效率。而UPS与发电机的兼容性的问题又出现了