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數據中心UPS電源六個故障分析
2024-11-29
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返回列表UPS電源作為數據中心不可缺少的供電保護系統，其應用領域是越來越廣泛。但長期以來，由于部分使用人員不了解UPS的組成、原理、特點，不注重對UPS的管理維護，使其使用壽命縮短，故障率增高，其結果是影響了UPS性能的發揮，并導致UPS系統故障，UPS系統被動故障可分為使用性故障和器件或板級故障。
UPS的使用性故障
所謂使用性故障，是指由于操作、維護人員的誤操作、對故障現象的錯誤判斷、所采取的不當措施及經驗性診斷等造成的故障。UPS的使用性故障大致可以分為知識性故障、操作性故障、延誤性故障、維護性故障、經驗性故障、環境性故障、突然掉電故障、UPS器件或板級故障等。
1.知識性故障
這類故障情況的出現主要是由于維護人員缺乏基本的理論知識所致。例如，有一臺新安裝的30kVA的UPS向一臺設備供電，設備接好電源開機后發現該設備中的一個電源模塊被燒壞。于是用戶認為是由于UPS的三相電壓零點漂移所致，并向UPS廠家提出交涉，要求馬上對設備進行檢查或更換并對損壞的設備進行賠償。既然用戶提出這樣一個既專業又嚴重的問題，那么廠家就立即派技術人員對該UPS進行檢查。經檢查，三相輸出電壓分別為220V、219V、219V，對稱性很好，零點并未漂移。經仔細檢查分析，確認設備電源模塊的損壞是因為其質量有問題，更換電源模塊后設備正常運行。
對于三相電壓，一般來說其偏差小于2%可以不計。目前，大多數UPS在三相負載100%不平衡時，都具有自動調節其電壓不平衡度小于2%的能力。所謂三相負載100%不平衡，是指UPS的負載一相或兩相滿載，而另兩相或一相空載的情況。例如，30kVA的UPS一相的滿載值是10kVA（即10kVA/220V=45A）。并不像有人理解的那樣，一相電流為1A，另一相為2A，就認為它們的不平衡度是50%，實際上不能這樣理解。反過來說，如果一相電流為1A，另一相電流為0，豈不是它們的不平衡度也是100%，從字面上理解似乎是對的，但定義并非如此。
又例如，有的用戶給UPS配置的是工作壽命為3～5年的蓄電池，而環境溫度夏天經常超過30℃，而且兩年多市電從未停過，開機后維護人員也從未對蓄電池進行過核對性或容量測試性放電試驗，蓄電池的運行狀況不得而知。偶遇市電停電，蓄電池的放電時間不到額定時間的1/3，UPS就關機了。于是，用戶就向廠家發出了索賠通知，等廠家的維修工程師指出故障原因，出示了操作說明書上關于蓄電池保養的有關內容并詳細分析了蓄電池容量減小的原因后，用戶無法再提索賠要求，但這對廠家聲譽造成的影響卻是嚴重的。
2.操作性故障
因為UPS所帶負載的重要性，為了保證UPS安全可靠地運行，各種產品都有自己的一套安全操作程序，并被寫進說明書以供用戶參照執行。但有個別維護人員卻對此不以為然，并不按照既定程序操作，而是按照自己的理解隨意操作，結果有時就出了問題；也有無意識的操作故障，例如，在維修或保養期間，因拆卸某一器件時不小心將鄰近的器件碰壞而未發現，開機加電時形成二次故障；在檢查故障時表筆誤將某兩點短路；連接外部蓄電池時誤將正、負極搞錯；有單只或幾只蓄電池連接條未擰緊或蓄電池開關未閉合，市電停電時蓄電池放不出電而導致UPS停機；供電局進行市電線路改造或維修時將原來的相序搞錯，也會導致UPS無法啟動或轉換失敗；UPS加電后忘記啟動逆變器，在市電斷電時同樣會導致停機；由于值班人員在機房內亂放食物而招來老鼠，老鼠啃咬線纜或竄入機內而導致線纜或元器件之間的短路故障；無屏蔽的遠程信號線纜與交流線并行布線，由于耦合干擾而導致故障等。
3.延誤性故障
延誤性故障是指由于維護人員的疏忽未及時發現故障隱患，或發現了卻未及時采取相應措施而導致的UPS故障。例如，在UPS雙機冗余并聯系統中，負載被均分到兩臺UPS上，有時由于某種巧合而導致其中的一臺逆變器關機，這時負載被全部轉移至另外一臺UPS上，如果維護人員及時發現了，那么只要將關機的UPS逆變器重新開啟即可；如果維護人員未及時發現，那么遇到市電中斷時，就變成了單機供電，一方面過載能力減弱，另一方面后備時間減半，此時，一旦過載就會造成所帶負載全部中斷。又例如，當蓄電池在不理想的條件下運行時，應按時對蓄電池進行維護，一經發現有容量明顯減小的蓄電池，應立即更換。因為蓄電池的損壞有的是逐漸累積造成的，也有的是瞬間發生的，即昨天還是可用的，今天就無法放電了。在對蓄電池的維護中就會遇到此類情況：上次月檢時，個別蓄電池雖然浮充電壓稍低，但還未到完全不能使用的程度，而在當月市電停電后，有一組蓄電池卻完全不能放電了。因此，一旦發現蓄電池有故障，要及時進行更換，以免釀成事故。
4.維護性故障
UPS的周期性維護內容雖然較少，但這些內容卻是非常必要的，而且這些維護要有一套嚴格的程序。不按要求定期地維護設備是導致故障的重要原因。例如，有的UPS長期不維護不保養，一旦發現設備工作不穩定，只好請求維修。待打開機殼一看，電路板和元器件上積了厚厚一層灰塵，只要用吹風機和吸塵器將這些灰塵清理掉，設備即可恢復正常。又例如，有一臺UPS維修完畢后，維修人員將市電加到輸入端，而忘了啟動逆變器或閉合蓄電池開關，等到下一次市電停電時，UPS因逆變器不能啟動而關機。
即使是由幾次處理故障經歷得到的經驗，也不能死搬硬套。例如，有一個具有甲種品牌UPS操作經驗的用戶去操作新安裝的乙種品牌UPS，也不看說明書，就憑經驗直接進行直流啟動。因為他熟悉的UPS都可直流啟動，哪知這臺機器就沒有直流啟動功能，當然啟動不了。于是，他就打開機箱用螺絲刀見繼電器就捅，逆變器雖然啟動了，但馬上就冒煙了，功率管損壞了。他不知道具有直流啟動功能的UPS在啟動時是有一定程序的：當打開直流啟動開關后，首先控制電路工作，然后才去驅動逆變器，即正常啟動。但此臺UPS無直流啟動功能，控制電路正在工作的同時，逆變器也在啟動，過渡中的不穩定狀態導致逆變器的兩個功率管同時導通而燒毀。
還有的維護人員在培訓時，自認為對UPS的原理已經掌握，只要求學一些排除故障的方法。而短期的培訓只可能學習一些簡單故障的判斷方法，具體故障要具體分析，經驗僅可作為參考。例如，UPS交流輸入熔絲燒斷的原因有很多，如整流器擊穿、濾波電容擊穿、逆變器擊穿、輸入整流管兩端的RC網絡短路，以及由此而波及的控制電路損壞等，這些都會造成熔絲燒斷。當然，對一些簡單故障的判斷和排除，經驗是有用的，不過要靈活運用，具體情況具體對待。
5.環境性故障
環境性故障是由于用戶不重視設備使用環境而導致的。例如，有一臺30kVA的UPS被用戶長期放在堆滿雜物的倉庫里，倉庫沒有空調也不通風，夏天溫度高達30～40℃，濕度又大，這樣導致UPS內元器件性能降低，蓄電池容量也大打折扣，當這臺UPS被安裝投入使用后，故障頻頻發生，蓄電池容量也遠遠達不到要求。又例如，將一臺20kVA的UPS安裝在一間簡易屋頂房內，風雨過后，UPS逆變器關機，充電板被燒毀，檢查發現是由于屋頂的泥水由上出風口灌入機器內所致。還有的地方市電條件很差，經常停電，致使蓄電池長期處于虧電狀態，壽命急劇縮短；也有的地方在市電電壓上經常疊加著很高的干擾電壓，配電柜內的二級防雷器屢屢燒毀，并有時擊毀UPS，進而損壞用電設備。
6.突然掉電故障
突然掉電會給UPS硬件造成很大的損傷，還會對數據中心運營產生影響。突然掉電故障多為UPS負載超出上限導致自動停機保護。對此可停運幾臺不重要的設備，讓UPS的負載率低于90%。
從以上幾點可以看出，對UPS的維護應制定并嚴格遵循一套科學有效的方法，才有可能避免上述的人為故障，以使UPS的故障率大大減小，真正做到不間斷地為用電設備提供安全、可靠的潔凈電源。
