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機房UPS電源故障分析與維修

發 布 者:admin      添 加 時 間:2018/4/8      點 擊 數:1213
前     言

  電子設備運轉都離不開“電”,機房就更不用說了,當雙電源市電都停運之后,就靠電池組供電,以保證服務器等重要設備不停電,而UPS電源由電池引發的故障超過了總故障的50%。在線式UPS電源,因為它的電路設計合理,驅動功率元件容量所取的余量大,因而電源電路故障率很低,相比之下,由電池組所引發的故障率上升至60%以上,正確地使用和維護好電池是延長電池組壽命、降低UPS電源總故障率的關鍵因素之一下面看看UPS電源常見故障有哪些。

故障一:機房電源UPS意外跳轉(故障原因:地線)


  在市電正常的情況下,UPS總是跳轉到電池組供電模式。在此模式下,蜂鳴器總是不斷地鳴叫提示。馬上組織人員檢查電路,分析故障原因。最后查找到是機房的立式空調的原因,每次啟動空調不一會,就自動轉為電池組供電。顯然這是市電輸出受到大功率空調機影響所致。但是它們是分開兩路單獨供電的,是從不同的配電室里面的配電盤接來的,怎么會產生互相干擾的呢?

  順著電線打開天花板、地板、接線盒等逐點進行排查,看是不是什么地方電路虛接到一起了,最后發現它們的零線和地線接到了一塊。于是對空調的地線進行分開處理,分開零線和地線后,再啟動空調,發現沒有再出現UPS跳轉電池組的情況。電源的質量對企業網絡能否穩定、安全至關重要。但網絡電源安全實際上還有很多屬性,如高性能、可擴展性、可靠性、功能性、準確性和可用性等。為了使企業網絡電源能持續穩定地運行下去,除了平常的規范使用外,周期性地利用各種測試工具,對網絡電源環境實施維護測試也是必需的。整個機房供電安全系統,需要技術人員認真維護,并要做好日常排查工作,及時發現問題,分析處理非計劃停機造成的影響等。

故障二:雙電源跳轉失。ü收显颍航饘偕P)


  在停電檢修的過程中,雙電源自動轉換開關在正常的轉換中失敗了,沒有能自動跳轉,靜靜地一點反應也沒有。同時,備用的電源就沒有起到應有作用,UPS上的市電顯示燈沒有輸入電顯示,看到這種情況,斷開電源,使用工具打開轉換開關,發現里面所有的接觸開關上的金屬觸點都生銹了,金屬生銹導致自動跳轉失靈。幸運的是,開關絕緣做得不錯,沒有發生短路。

  估計生銹有兩個原因:長時間沒有使用該功能,清理除銹工作,重新安裝開關,然后手動轉換恢復供電,雙電源轉換開關一定要有專人維護,定期查看組件損壞情況,及時更新。值得注意的是,由于轉換開關上面的接線比較多、比較緊湊,拆卸和使用的時候一定要小心謹慎。雙電源自動轉換開關具有過載、短路等保護功能。當電源出現故障時,轉換開關能自動完成常用電源到備用電源的轉換,以保證機房的持續供電,這是第一層保護。

  從電源的最適宜環境的角度考慮,較低溫度下可以有較高相對濕度,在周圍空氣溫度為+40℃時機房的空氣相對濕度不宜超過50%。同時,如果該月的平均最低溫度為+25℃,就需要考慮到因溫度變化在設備表面上發生的凝露。當常用電源下降至有效值的70%以下或常用電源其中一相或者三相電壓中斷時,常用電源延時切換至備用電源,并在常用電源恢復正常時,又將備用電源延時切換至常用電源。這樣就給輸入UPS的電源一個安全屏障,減少設備的停運次數。

故障三:突然掉電(故障原因:UPS過載)


  雙電源固然好,但如果UPS壞了,設備照樣可能斷電,因為由布線圖可以看出,它們是串聯的。有一次,UPS電源中斷輸出,指示燈全不亮了,信息中心機房的所有設備全部停止運行,網絡隨即全部癱瘓,突然掉電會造成機器硬件很大的損傷,還對企業運營產生影響。

  首先試著重新啟動UPS,居然啟動成功并正常運行了,但是伴有不間斷的鳴叫聲,于是查看UPS維護說明,對應找到此類蜂鳴的故障原因——UPS過載。那為什么超載了,又沒有蜂鳴報警呢?原來有人無意識地關閉了蜂鳴器,沒有考慮到它已經超負荷,反正能供電就把蜂鳴當作誤報處理給關了。

  根據分析出的原因,立刻停運了幾臺不重要的設備,讓UPS的負載指示率低于90%,UPS又開始安靜地工作了?磥硎褂肬PS也要量力而行,下一步就只能增加UPS容量來解決問題。


UPS穩壓電源常見故障

  市電中斷(線路上的斷路器跳閘、供電中斷、電網故障等),這些都是造成干擾和破壞電腦的主要因素,不及時采取有效保護措施會給電腦造成不同程度的損壞,影響硬盤、軟盤的正常操作,減少電腦使用壽命。UPS的出現無疑是電的救星,它不僅僅可以使您不用在突然斷電時手足無措,還可以解決很多干擾,從而獲得更純正的電源。

故障一:市電正常時,剛一開機啟動時,交流保險絲熔斷,UPS轉向逆變器供電


  分析與維修:交流保險絲熔斷,說明市電供電主回路電流過大,應重點檢查輸出回路中有無短路現象。經過仔細測試,未發現有短路點。在打開UPS的瞬間測量IC8輸出端⒁,有調制脈沖輸出,這是不正常的,可能在市電正常的情況下,逆變器也工作,二者同時使用一個電源變壓器,使主回路中的電流過大,引起保險絲熔斷所致。測量市電供電—逆變器供電電路的轉換控制電路,發現IC5已損壞。更換IC5芯片,故障排除。

故障二:市電工作時,電源變壓器噪聲大


  分析與維修:根據故障現象可知,當變壓器的負載過重,或工作狀態處于不平衡、不穩定時,就有可能發出異常的噪音。而人們知道,當與變壓器相連的電路中有元器件損壞,或者有些連線接觸不良,就有可能使負載過重。檢查變壓器的次級并未發現碰線短路、匝間短路、元器件損壞故障。用酒精棉球輕輕擦洗干凈,再將各連接插頭、插座拔掉,重新插好后,變壓器的噪聲消失,UPS電源工作正常。推測故障原因可能是電路板灰塵太多,某個連接插頭不良引起變壓器負載過重所致。

故障三:市電供電正常時,逆變時有輸出,但輸出電壓偏高至275


  分析與維修:根據穩壓電源工作原理可知,只有當電源的高壓保護電路和市電穩壓電路有故障時,才會出現上述現象。電源輸出電壓經T2取樣、整流、濾波后,加至電壓比較器U7的⑧、⑨腳,然后接參考電壓端。只有當比較器U7的⑧腳電壓高于⑨腳電壓時,腳④才會跳變成低電平輸出,從而控制保護電壓動作。

故障四:市電供電正常時,工作正常;當切斷市電時,無220v電壓輸出且伴有長鳴報警聲


       分析與維修:根據故障現象,仔細檢查蓄電池電壓為26v,正常;兩只逆變器大功率輸出管和相應的驅動器也正常。估計為蓄電池電壓檢測電路有問題。正常情況下,第⑥腳電壓為參考電壓,維持在1.2v左右;當蓄電池為正常值26v時,計算可知:⑦腳電壓約為1.4v,因此①腳電壓為12v高電平,F將UPS置于無市電工作狀態下,測量IC1的腳①、⑥、⑦,其電壓值分別為0v、1.2v、0v,據此可知第⑦腳電壓偏低。由此推斷R3、R4分壓有問題。分別測量R3、R4的阻值,發現R3已經斷路,更換之,故障排除。

故障五:當市電中斷時,逆變器不工作,蜂鳴器長鳴


  分析與維修:根據故障現象,蜂鳴器長鳴,說明該穩壓電源的轉換控制電路正常,逆變器不逆變是因保護電路動作所致。用萬用表檢測電池電壓正常,說明故障出在逆變回路電路。該機逆變回路由脈寬調制器U1(SG3524)、取樣變壓器T2、推動管Q5與Q6、逆變器Q17與Q18等組成。首先測量脈寬調制器U1(SG3524)的⑩腳,看是否被鎖定(鎖定時為高電平),接著測量逆變管Q17、Q18靜態工作時對地的阻值。正常時依數據可知:當黑筆接地時,Q17、Q18的e、b、c對地阻值分別為3.2kΩ、3.8kΩ、0kΩ;當紅筆接地時,此阻值分別為5.6kΩ、6.5kΩ、0Ω。用萬用表測量Q17、Q18的e、b、c對地阻值均只有100Ω。此時發現逆變管Q17與Q18、推動管Q5與Q6均已燒壞。更換之,故障排除。

故障六:市電供電正常時,開機,逆變器工作指示燈閃爍,蜂鳴器間斷鳴叫


        分析與維修:500VA UPS電源是由市電供電還是逆變器供電,取決于IC5的兩個與非門組件組成的RS觸發器。在市電供電時,RS觸發器VH=“1”,VG=“0”,復位端R(VF)為高電平,置位端S(VN)為正向脈沖信號VN,測得VH為低電平,VG為高電平,再測量復位端R(VF)為低電平,均錯;置位端S(VN)為一串正向脈沖,正確;IC3第⑧腳為高電平,正確。測市電檢測電壓V1為0v,即沒有市電檢測電壓,測變壓器T2的副邊繞組已斷路。更換變壓器T2,工作正常。

故障七:當市電中斷時,逆變器不工作,紅色指示燈長亮


  分析與維修:根據故障現象可知,該故障是因電池電壓太低引起。打開機蓋,測得電池兩端電壓只有16.8V,加上市電后,電池兩端電壓不變,說明故障發生在充電電路上。該充電電路工作原理是:當市電正常工作時,主變壓器T3輸出25V的交流電壓,經S2繼電器的第①、②腳接點輸出電壓,經B1橋堆整流、C21、C22濾波后輸出34v的直流電壓。將其送至可調穩壓器U8(MG317T)穩壓后,對蓄電池充電。

  用萬用表測得C21兩端直流電壓正常,說明故障發生在濾波電路之后。當測量MG317T輸出腳時,發現輸出電壓只有110v,查輸出負載均正常,調整VR3輸出電壓不變化,此時說明U8已損壞。用同型號的MG317T更換U8,斷開電池,調整VR3,使得U8輸出電壓穩定在28v左右。開機試運行,故障排除。

故障八:停電時,逆變不工作


      分析與維修:根據故障現象分析得知,該故障是因蓄電池電壓太低引起。打開機蓋,將其取出充電,故障排除。用一段時間后故障依舊,故懷疑充電回路有故障。用萬用表電壓檔檢測充電回路中的三端可調穩壓塊LM317,其輸入電壓正常,但輸出端電壓僅為14.3V,重新調整均無反應。故判斷LM317損壞。更換之,重新啟動,拆掉蓄電池,將充電電壓調至27v時,故障隨即排除。


如何降低UPS電源總故障率
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利用供電高峰充電


  對于UPS電源長期處于市電低電壓供電或頻繁停電的用戶來說,為防止電池因長期充電不足而過早損壞,應充分利用供電高峰(如深夜時間)對電池充電以保證電池在每次放電之后有足夠的充電時間。一般電池被深度放電后,再充電至額定容量的90%至少需要10~12h左右。注意充電器的選用。

  UPS電源用的免維護密封電池不能用可控硅式的“快速充電器”進行充電。這是因為這種充電器會造成蓄電池同時處于既“瞬時過流充電”又“瞬時過壓充電的惡劣充電狀態。這種狀態會使電池可供使用容量大大下降,嚴重時會使蓄電池報廢。在采用恒壓截止型充電回路的UPS電源時,注意不要將電池電壓過低保護工作點調得過低,否則,在它充電初期容易產生過流充電。當然,最好選用既具有恒流,又有恒壓的充電器對其進行充電。

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保證電源環境溫度


  電池可供使用的容量與環境溫度密切相關。一般情況下,電池的性能參數都是室溫為20℃條件下標定的,當溫度低于20℃時,蓄電他的可供使用容量將會減少,而溫度高于20℃時,其可供使用的容量會略有增加。不同廠家不同型號的電池受溫度影響的程度不同。據統計,在-20℃時,蓄電池可供使用容量只能達到標稱容量的60%左右?梢姕囟鹊挠绊懖豢珊鲆。

  當然,要延長電池組的使用壽命不但在維護使用上要注意,而且在選擇時就應充分考慮負載特性(電阻性、電感性、電容性)及大小。不要長期使電池處于過度輕載運行,以免電池放電電流過小導致電池報廢。

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定期檢查


  定期檢查各單元電池的端電壓和內阻。對12V單元電池來說,在檢查中如果發現各單元電池間的端電壓差超過0.4V以上或電他的內阻超過80mΩ以上時,應該對各單元電池進行均衡充電,以恢復電池的內阻和消除各單元電池之間的端電壓不平衡。均衡充電時充電電壓取13.5~13.8V即可。經過良好均衡充電處理的電池絕大多數都可將其內阻恢復到30mΩ以下。

  UPS電源在運行過程中,由于各單元電池特性隨時間變化而產生的上述不均衡性是不可能再依靠UPS電源內部的充電回路來消除的,所以對這種特性已發生明顯不均衡性的電池組,若不及時采取脫機均充處理的話,其不均衡度就會越來越嚴重。

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重新浮充


  UPS電源以利用機內的充電產品電回路重新對蓄電池浮充10~12h以上再帶載運行。UPS電源長期處于浮充狀態而沒有放電過程,相當于處在“儲存待用”狀態。如果這種狀態持續的時間過長,造成蓄電池因“儲存過久”而失效報廢,它主要表現為電池內阻增大,嚴重時內阻可達幾Ω。

  工作人員發現:在室溫20℃下,存儲1個月后,電池可供使用的容量為其額定值的97%左右,如果儲存6個月不用,它的可使用容量變為額定容量的80%。如果儲存溫度升高,它的可使用容量還會降低。因此建議用戶最好每隔20°C個月有意地拔掉市電輸入,讓UPS電源工作于由蓄電池向逆變器提供能量的狀態。但這種操作不宜時間過長,在負載為額定輸出的30%左右時,約放電10min即可。

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減少深度放電


  電他的使用壽命與它被放電的深度密切相關。UPS電源所帶的負載越輕,市電供電中斷時,蓄電他的可供使用容量與其額定容量的比值越大,在此情況下,當UPS電源因電池電壓過低而自動關機時電池被放電的深度就比較深。

  實際過程如何減少電池被深度放電的事情發生呢?方法很簡單:當UPS電源處于市電供電中斷,改由蓄電池向逆變器供電狀態時,絕大多數UPS電源都會以間隙4s左右響一次的周期性報警聲,通知用戶現在是由電池提供能量。當聽到報警聲變急促時,就說明電源已處于深度放電,應立即進行應急處理,關閉UPS電源。不是迫不得以,一般不要讓UPS電源一直工作到因電池電壓過低而自動關機才結束。

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