數(shù)據(jù)中心UPS電源七個(gè)故障分析

UPS作為數(shù)據(jù)中心不可缺少的供電保護(hù)系統(tǒng)，其應(yīng)用領(lǐng)域是越來(lái)越廣泛。但長(zhǎng)期以來(lái)，由于部分使用人員不了解UPS的組成、原理、特點(diǎn)，不注重對(duì)UPS的管理維護(hù)，使其使用壽命縮短，故障率增高，其結(jié)果是影響了UPS性能的發(fā)揮，并導(dǎo)致UPS系統(tǒng)故障，UPS系統(tǒng)被動(dòng)故障可分為使用性故障和器件或板級(jí)故障。
　　
UPS的使用性故障
　　
　　所謂使用性故障，是指由于操作、維護(hù)人員的誤操作、對(duì)故障現(xiàn)象的錯(cuò)誤判斷、所采取的不當(dāng)措施及經(jīng)驗(yàn)性診斷等造成的故障。UPS的使用性故障大致可以分為知識(shí)性故障、操作性故障、延誤性故障、維護(hù)性故障、經(jīng)驗(yàn)性故障、環(huán)境性故障、突然掉電故障、UPS器件或板級(jí)故障等。
　　
1.知識(shí)性故障
　　
　　這類故障情況的出現(xiàn)主要是由于維護(hù)人員缺乏基本的理論知識(shí)所致。例如，有一臺(tái)新安裝的30kVA的UPS向一臺(tái)設(shè)備供電，設(shè)備接好電源開機(jī)后發(fā)現(xiàn)該設(shè)備中的一個(gè)電源模塊被燒壞。于是用戶認(rèn)為是由于UPS的三相電壓零點(diǎn)漂移所致，并向UPS廠家提出交涉，要求馬上對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查或更換并對(duì)損壞的設(shè)備進(jìn)行賠償。既然用戶提出這樣一個(gè)既專業(yè)又嚴(yán)重的問(wèn)題，那么廠家就立即派技術(shù)人員對(duì)該UPS進(jìn)行檢查。經(jīng)檢查，三相輸出電壓分別為220V、219V、219V，對(duì)稱性很好，零點(diǎn)并未漂移。經(jīng)仔細(xì)檢查分析，確認(rèn)設(shè)備電源模塊的損壞是因?yàn)槠滟|(zhì)量有問(wèn)題，更換電源模塊后設(shè)備正常運(yùn)行。
　　
　　對(duì)于三相電壓，一般來(lái)說(shuō)其偏差小于2%可以不計(jì)。目前，大多數(shù)UPS在三相負(fù)載100%不平衡時(shí)，都具有自動(dòng)調(diào)節(jié)其電壓不平衡度小于2%的能力。所謂三相負(fù)載100%不平衡，是指UPS的負(fù)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(rèn)為它們的不平衡度是50%，實(shí)際上不能這樣理解。反過(guò)來(lái)說(shuō)，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(duì)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(jīng)常超過(guò)30℃，而且兩年多市電從未停過(guò)，開機(jī)后維護(hù)人員也從未對(duì)蓄電池進(jìn)行過(guò)核對(duì)性或容量測(cè)試性放電試驗(yàn)，蓄電池的運(yùn)行狀況不得而知。偶遇市電停電，蓄電池的放電時(shí)間不到額定時(shí)間的1/3，UPS就關(guān)機(jī)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(shuō)明書上關(guān)于蓄電池保養(yǎng)的有關(guān)內(nèi)容并詳細(xì)分析了蓄電池容量減小的原因后，用戶無(wú)法再提索賠要求，但這對(duì)廠家聲譽(yù)造成的影響卻是嚴(yán)重的。
　　
2.操作性故障
　　
　　因?yàn)?/span>UPS所帶負(fù)載的重要性，為了保證UPS安全可靠地運(yùn)行，各種產(chǎn)品都有自己的一套安全操作程序，并被寫進(jìn)說(shuō)明書以供用戶參照?qǐng)?zhí)行。但有個(gè)別維護(hù)人員卻對(duì)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(jié)果有時(shí)就出了問(wèn)題；也有無(wú)意識(shí)的操作故障，例如，在維修或保養(yǎng)期間，因拆卸某一器件時(shí)不小心將鄰近的器件碰壞而未發(fā)現(xiàn)，開機(jī)加電時(shí)形成二次故障；在檢查故障時(shí)表筆誤將某兩點(diǎn)短路；連接外部蓄電池時(shí)誤將正、負(fù)極搞錯(cuò)；有單只或幾只蓄電池連接條未擰緊或蓄電池開關(guān)未閉合，市電停電時(shí)蓄電池放不出電而導(dǎo)致UPS停機(jī)；供電局進(jìn)行市電線路改造或維修時(shí)將原來(lái)的相序搞錯(cuò)，也會(huì)導(dǎo)致UPS無(wú)法啟動(dòng)或轉(zhuǎn)換失敗；UPS加電后忘記啟動(dòng)逆變器，在市電斷電時(shí)同樣會(huì)導(dǎo)致停機(jī)；由于值班人員在機(jī)房?jī)?nèi)亂放食物而招來(lái)老鼠，老鼠啃咬線纜或竄入機(jī)內(nèi)而導(dǎo)致線纜或元器件之間的短路故障；無(wú)屏蔽的遠(yuǎn)程信號(hào)線纜與交流線并行布線，由于耦合干擾而導(dǎo)致故障等。
　　
3.延誤性故障
　　
　　延誤性故障是指由于維護(hù)人員的疏忽未及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，或發(fā)現(xiàn)了卻未及時(shí)采取相應(yīng)措施而導(dǎo)致的UPS故障。例如，在UPS雙機(jī)冗余并聯(lián)系統(tǒng)中，負(fù)載被均分到兩臺(tái)UPS上，有時(shí)由于某種巧合而導(dǎo)致其中的一臺(tái)逆變器關(guān)機(jī)，這時(shí)負(fù)載被全部轉(zhuǎn)移至另外一臺(tái)UPS上，如果維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)了，那么只要將關(guān)機(jī)的UPS逆變器重新開啟即可；如果維護(hù)人員未及時(shí)發(fā)現(xiàn)，那么遇到市電中斷時(shí)，就變成了單機(jī)供電，一方面過(guò)載能力減弱，另一方面后備時(shí)間減半，此時(shí)，一旦過(guò)載就會(huì)造成所帶負(fù)載全部中斷。又例如，當(dāng)蓄電池在不理想的條件下運(yùn)行時(shí)，應(yīng)按時(shí)對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)，一經(jīng)發(fā)現(xiàn)有容量明顯減小的蓄電池，應(yīng)立即更換。
　　
　　因?yàn)樾铍姵氐膿p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(wú)法放電了。在對(duì)蓄電池的維護(hù)中就會(huì)遇到此類情況：上次月檢時(shí)，個(gè)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(dāng)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(xiàn)蓄電池有故障，要及時(shí)進(jìn)行更換，以免釀成事故。
　　
4.維護(hù)性故障
　　
　　UPS的周期性維護(hù)內(nèi)容雖然較少，但這些內(nèi)容卻是非常必要的，而且這些維護(hù)要有一套嚴(yán)格的程序。不按要求定期地維護(hù)設(shè)備是導(dǎo)致故障的重要原因。
　　
　　例如，有的UPS長(zhǎng)期不維護(hù)不保養(yǎng)，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備工作不穩(wěn)定，只好請(qǐng)求維修。待打開機(jī)殼一看，電路板和元器件上積了厚厚一層灰塵，只要用吹風(fēng)機(jī)和吸塵器將這些灰塵清理掉，設(shè)備即可恢復(fù)正常。又例如，有一臺(tái)UPS維修完畢后，維修人員將市電加到輸入端，而忘了啟動(dòng)逆變器或閉合蓄電池開關(guān)，等到下一次市電停電時(shí)，UPS因逆變器不能啟動(dòng)而關(guān)機(jī)。
　　
　　即使是由幾次處理故障經(jīng)歷得到的經(jīng)驗(yàn)，也不能死搬硬套。例如，有一個(gè)具有甲種品牌UPS操作經(jīng)驗(yàn)的用戶去操作新安裝的乙種品牌UPS，也不看說(shuō)明書，就憑經(jīng)驗(yàn)直接進(jìn)行直流啟動(dòng)。因?yàn)樗煜さ腢PS都可直流啟動(dòng)，哪知這臺(tái)機(jī)器就沒有直流啟動(dòng)功能，當(dāng)然啟動(dòng)不了。于是，他就打開機(jī)箱用螺絲刀見繼電器就捅，逆變器雖然啟動(dòng)了，但馬上就冒煙了，功率管損壞了。他不知道具有直流啟動(dòng)功能的UPS在啟動(dòng)時(shí)是有一定程序的：當(dāng)打開直流啟動(dòng)開關(guān)后，首先控制電路工作，然后才去驅(qū)動(dòng)逆變器，即正常啟動(dòng)。但此臺(tái)UPS無(wú)直流啟動(dòng)功能，控制電路正在工作的同時(shí)，逆變器也在啟動(dòng)，過(guò)渡中的不穩(wěn)定狀態(tài)導(dǎo)致逆變器的兩個(gè)功率管同時(shí)導(dǎo)通而燒毀。
　　
　　還有的維護(hù)人員在培訓(xùn)時(shí)，自認(rèn)為對(duì)UPS的原理已經(jīng)掌握，只要求學(xué)一些排除故障的方法。而短期的培訓(xùn)只可能學(xué)習(xí)一些簡(jiǎn)單故障的判斷方法，具體故障要具體分析，經(jīng)驗(yàn)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(wǎng)絡(luò)短路，以及由此而波及的控制電路損壞等，這些都會(huì)造成熔絲燒斷。當(dāng)然，對(duì)一些簡(jiǎn)單故障的判斷和排除，經(jīng)驗(yàn)是有用的，不過(guò)要靈活運(yùn)用，具體情況具體對(duì)待。
　　
5.環(huán)境性故障
　　
　　環(huán)境性故障是由于用戶不重視設(shè)備使用環(huán)境而導(dǎo)致的。例如，有一臺(tái)30kVA的UPS被用戶長(zhǎng)期放在堆滿雜物的倉(cāng)庫(kù)里，倉(cāng)庫(kù)沒有空調(diào)也不通風(fēng)，夏天溫度高達(dá)30～40℃，濕度又大，這樣導(dǎo)致UPS內(nèi)元器件性能降低，蓄電池容量也大打折扣，當(dāng)這臺(tái)UPS被安裝投入使用后，故障頻頻發(fā)生，蓄電池容量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到要求。又例如，將一臺(tái)20kVA的UPS安裝在一間簡(jiǎn)易屋頂房?jī)?nèi)，風(fēng)雨過(guò)后，UPS逆變器關(guān)機(jī)，充電板被燒毀，檢查發(fā)現(xiàn)是由于屋頂?shù)哪嗨缮铣鲲L(fēng)口灌入機(jī)器內(nèi)所致。還有的地方市電條件很差，經(jīng)常停電，致使蓄電池長(zhǎng)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(jīng)常疊加著很高的干擾電壓，配電柜內(nèi)的二級(jí)防雷器屢屢燒毀，并有時(shí)擊毀UPS，進(jìn)而損壞用電設(shè)備。
　　
　　從以上幾點(diǎn)可以看出，對(duì)UPS的維護(hù)應(yīng)制定并嚴(yán)格遵循一套科學(xué)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(shè)備提供安全、可靠的潔凈電源。
　　
6.突然掉電故障
　　
　　突然掉電會(huì)給UPS硬件造成很大的損傷，還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生影響。突然掉電故障多為UPS負(fù)載超出上限導(dǎo)致自動(dòng)停機(jī)保護(hù)。對(duì)此可停運(yùn)幾臺(tái)不重要的設(shè)備，讓UPS的負(fù)載率低于90%。