1.關(guān)鍵元器件對(duì)UPS運(yùn)行的安全性影響

在UPS組成中除了整流器、逆變器、電池、靜態(tài)開(kāi)關(guān)等主要單元外，還有交、直流電容器、風(fēng)扇等對(duì)UPS的安全運(yùn)行起著重要的作用。

(1)直流電容

UPS直流電容器并接在整流器后端、逆變器前端的直流母線的正負(fù)極之間，主要作用是儲(chǔ)能、濾波、降低直流母線紋波，為逆變及電池充電提供穩(wěn)定的直流電壓。目前設(shè)備所選用直流電容器均為電解電容器，電解電容器在使用過(guò)程中電解液會(huì)不斷的損失，容量下降，耐壓降低。如果超期使用，特別是在高溫環(huán)境下，可能會(huì)產(chǎn)生漏液，外殼鼓脹，引起UPS功率部件故障，造成生產(chǎn)事故。

直流電容器的基本結(jié)構(gòu)是兩個(gè)金屬電極片，由絕緣介質(zhì)從中分隔：一個(gè)電容器由以下幾部分組成（見(jiàn)圖1），即兩個(gè)電極，陽(yáng)極和陰極；一層電介質(zhì)，在兩個(gè)電極之間起絕緣作用；一些電解液，被吸紙吸收。

陽(yáng)極由一片高純度的鋁片制成，對(duì)其化學(xué)侵蝕以增加其活性表面，使其表面系數(shù)增大；電介質(zhì)由一層非常薄的鋁氧化物制成，該鋁氧化物為鋁的電氧化物，電介質(zhì)層涵蓋了整個(gè)陽(yáng)極表面和內(nèi)部輸出連接；電解液浸漬了整個(gè)電介質(zhì)表面以及陰極；浸漬紙吸收了電解液并將兩個(gè)電極機(jī)械地隔開(kāi)；陰極由一個(gè)普通的鋁片制成，沒(méi)有化學(xué)侵蝕產(chǎn)生。

直流電容器的品質(zhì)參數(shù)很明顯就是電介質(zhì)、浸漬紙、電解液和密封包裝等等決定的，其等效電路如圖2所示。圖中，Rc為介質(zhì)損耗的等效電阻，它表明了泄漏電流特性，Rn和Ln分別為引線的電阻和分布電感，C為其元件的固有電容。

電解電容器的結(jié)構(gòu)特性決定了它有使用壽命的限制，圖3是某生產(chǎn)商在一個(gè)精確的、而且不同于我們應(yīng)用環(huán)境的極限測(cè)試框架中制定的失效率和失效水平的測(cè)試圖，電容器的使用壽命就是指失效率低于失效水平之前的那段時(shí)間。

通過(guò)以上結(jié)構(gòu)和性能分析，目前直流電容器的設(shè)計(jì)壽命只能達(dá)到4~5年，電容器在使用過(guò)程中電解液會(huì)不斷的損失，容量下降，耐壓降低。如果使用環(huán)境溫度高，可能會(huì)產(chǎn)生漏液，外殼鼓脹，引起UPS功率部件故障，造成生產(chǎn)事故，所以對(duì)UPS直流電容器必須進(jìn)行定期檢查，及時(shí)更換到期的電容器。

(2) 交流電容

交流電容器與直流電容器結(jié)構(gòu)相似，它與電感器組成了輸入輸出濾波器，輸入濾波器降低了整流器對(duì)電網(wǎng)的諧波*，UPS逆變器輸出通過(guò)輸出濾波器為負(fù)載提供標(biāo)準(zhǔn)的正弦交流電，交流電容器超齡運(yùn)行，容量會(huì)不同程度降低，容量差異較大會(huì)造成輸出三相電壓出現(xiàn)偏差，導(dǎo)致UPS故障及并機(jī)系統(tǒng)的不均流等問(wèn)題，存在安全隱患。

(3) 風(fēng)扇

UPS在啟動(dòng)以后，風(fēng)扇在常年累月不間斷運(yùn)行。它的主要作用是為UPS的核心功率模塊散熱。整流器、逆變器、旁路逆變靜態(tài)開(kāi)關(guān)、輸入輸出濾波電感器、隔離變壓器等都是UPS的主要發(fā)熱部件，如果風(fēng)扇故障或由于超齡運(yùn)行速度降低，直接會(huì)影響到這些發(fā)熱部件的散熱，溫度會(huì)急劇上升，UPS會(huì)由于熱過(guò)載而停機(jī)，嚴(yán)重情況下會(huì)造成功率器件的損壞甚至?xí)馃龤У葒?yán)重的事故。

UPS內(nèi)部風(fēng)扇的安裝具有很強(qiáng)的方向性，UPS內(nèi)部和外界的換風(fēng)是沿設(shè)計(jì)的通道和方向進(jìn)行的，如圖4所示，如果風(fēng)道上的個(gè)別風(fēng)扇故障，將會(huì)影響到整機(jī)的通風(fēng)交換，會(huì)導(dǎo)致整機(jī)的溫度升高。

2.故障案例及運(yùn)行成本分析

在UPS實(shí)際運(yùn)行中，有時(shí)會(huì)發(fā)生因?yàn)轱L(fēng)扇或電容器故障造成UPS運(yùn)行異常的情況，嚴(yán)重的會(huì)由于電容器的故障崩燒造成整個(gè)UPS燒毀的嚴(yán)重事故，對(duì)安全生產(chǎn)造成一定的影響，某UPS的故障照顧片如圖5所示。事后分析主要原因是由于UPS長(zhǎng)期運(yùn)行后，系統(tǒng)維護(hù)不到位，風(fēng)扇及整個(gè)UPS的通風(fēng)散熱系統(tǒng)的散熱效果嚴(yán)重下降，UPS內(nèi)部溫度升高，再加上電容器老化，產(chǎn)生由于電容器崩燒引起整個(gè)UPS燒毀的嚴(yán)重事故。

從多年來(lái)UPS運(yùn)行維護(hù)成本中分析，風(fēng)扇、交流電容器、直流電容器等一些易損件的備件成本在整個(gè)的備件成本中占的比重并不高，圖6是某單位根據(jù)近些年來(lái)購(gòu)買(mǎi)的UPS內(nèi)部核心部件成本比較圖。

從圖6可以看出，風(fēng)扇、交流電容器、直流電容器等易損件相比于控制模塊、功率模塊等在UPS成本中只占很小的比例，但它的故障往往會(huì)引起功率部件和控制部分的故障，導(dǎo)致維修和使用成本的大幅上升。因此，為增強(qiáng)UPS系統(tǒng)的安全性和降低維修使用成本，應(yīng)定期更換超齡運(yùn)行的易耗件件。經(jīng)驗(yàn)表明，風(fēng)扇更換周期一般在2~3年，交、直流電容器的更換周期在4~5年。

3.結(jié)束語(yǔ)

UPS的運(yùn)行維護(hù)應(yīng)該是全方位的，不應(yīng)該只停留在電池的定期充放電、元器件的清潔等簡(jiǎn)單的維護(hù)，還要關(guān)注各種易損件的定期更換等專業(yè)性的維護(hù)工作，這樣才能以較低的運(yùn)行成本來(lái)保證UPS更穩(wěn)定安全的運(yùn)行狀態(tài)。

編輯：Harris

關(guān)鍵詞：ups電源參數(shù)http://preweds.com/list-3-1.html

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