數據中心UPS電源七個故障分析

時間：2021-08-05

UPS作為數據中心不可缺少的供電保護系統(tǒng)，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(fā)揮，并導致UPS系統(tǒng)故障，UPS系統(tǒng)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(huán)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(fā)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(yè)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**不平衡時，都具有自動調節(jié)其電壓不平衡度小于2%的能力。所謂三相負載**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**，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(huán)境溫度夏天經常**過30℃，而且兩年多市電**停過，開機后維護人員也**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(fā)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(yǎng)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(zhí)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(yǎng)期間，因拆卸某一器件時不小心將鄰近的器件碰壞而未發(fā)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?。籙PS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(fā)現故障隱患，或發(fā)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(lián)系統(tǒng)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(fā)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(yǎng)，一旦發(fā)現設備工作不穩(wěn)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(wěn)定狀態(tài)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。

6.環(huán)境性故障

環(huán)境性故障是由于用戶不重視設備使用環(huán)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(fā)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(fā)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(tài)，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。

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。

7.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**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**90%。

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詞條說明
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