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科華UPS電源代理商

發布者：xdc19950922 發布時間：2018-04-23 18:18:19

機房機柜專用UPS電源的使用壽命能夠達到多久

北京金業順達科技有限公司
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為提高機房UPS電源工作的質量、加強日常管理工作，保證機房UPS不間斷電源設備時刻處于良好的環境、設備安全穩定運行，下面就看看UPS不間斷電源的使用壽命能夠達到多久？如何維護UPS電源維護，延長UPS電源壽命。

很多人好奇機房機柜專用UPS不間斷電源的使用壽命能夠達到多久？這取決于運行的環境，維護和保養的情況，公司對舊UPS的態度，如果低效、容量不夠，運行環境差，如溫度過高、灰層太大、潮濕等等都會減短UPS的壽命，維護和保養不到位，也會縮短UPS的壽命。

例如風機和電容都必須在5~7內更換，如果以上都不是問題，UPS完全可以一直用下去，鉛酸蓄電池使用壽命跟電池質量、環境濕度、充放電次數及充放電程序有很大關系，最理想恒濕20-25度環境、充放電不太頻密（每個月不超過兩三次）、電池有定期保養、電池及UPS質量好的情況下用超過15年是可以的，當然使用時間愈久剩余容量會有所減少……見過最長的UPS用了15年以上。

正常的來說，UPS電源的使用壽命一般都可以達到8-10年，而維護得當的UPS電源這可以使用15年以上，像美國很多地方的數據中心都用了20年上下，里面的UPS電源也從來沒有更換過。這當中又和電源的核心元配件電池有很大的關系，下面我們就來介紹下UPS電源的維護和怎么延長電源壽命。

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1.通信用UPS指定的負載類型
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我國原信息產業部發布的UPS標準“通信用不間斷電源—UPS”YD/1095-2008,屬于通信行業標準,“通信用”三個字,更明確一點就是“通信機用”(而不是指“通信局站”應用UPS的全部范圍),強調出適用的“行業”和技術上的“專業”性。當前發展得很快的是綠色數據中心,采用的是信息和通信技術(ICT),含有大量的服務器、聯網和通信設備,以微電子、計算機技術為核心,普遍采用低壓直流電源,即由交流電源經整流器來供電;所以“通信用”UPS要滿足通信用整流器的輸入特性的要求,通信用UPS的標準中兩類典型的負載:非線性負載(非線性的等效阻性負載)和阻性負載(線性的阻性負載),對應于以下說明的兩類常用的整流器的輸入特性(不考慮用于其他類型的性能差別甚大的非線性、線性負載,如:非線性感性負載、線性感性負載等),具體說明如下:
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1.1電容濾波的單相整流器(無功率因數校正)
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其典型電路是單相橋式二極管整流,直流輸出側由直流電容濾波。此類整流器的輸入特性在通信用UPS標準中稱為非線性負載(必須注意:不是指其他的非線性負載):
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(1)輸入電流波形的時間范圍(波形寬度)
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穩定運行時,輸入的正弦波電壓瞬時值增大到其峰值電壓附近時,二極管才通過正向電流向電容器充電,二極管每一次的導通時間通常約占半周期的1/3(約60°)。
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(2)輸入電流的峰值
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在較短的時間內,要使電容器充入足夠的電荷,需要相對很大的電流瞬時值,例如,約為輸入電流有效值的3倍。
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(3)輸入電流的相位
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由于電流出現在電壓的峰值附近,所以此電流的基波基本上與電壓同相位。
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(4)整流器輸入側的功率因數
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由于以上分析的電流波形,可用頻譜分析,含有基波、3次、5次、7次等諧波,總電流的有效值明顯大于基波電流的有效值,兩者數值之比的臨界值取為1:0.7,這兩個電流分別乘以同一個正弦電壓有效值,就可得到視在功率和有功功率,相對應的功率因數也為0.7。這是通信用UPS標準中選定的臨界值。實際上,較高電壓(如220V)輸入的整流器,其等效串聯內阻明顯相對較小,電流的峰值相對較大,功率因數明顯較小(<0.7)。
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1.2有源功率因數校正的整流器
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(1)市電供電系統在現有供電設備額定容量(額定視在功率)的條件下,為了輸出盡可能大的有功功率,要求負載(用戶)有較高的功率因數。
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由于大功率半導體器件和電子電路的發展,通信用整流器的設計生產單位,設計和制造出有源功率因數校正的單相整流器。其輸入電流接近于正弦波,基波相位與電源電壓近于同相位。諧波含量很小,使輸入功率因數很高,很接近于極限值1,如:0.98、0.99、大于0.99等。此特性非常接近于(線性的)阻性負載。
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(2)諧波含量很小,對輸入電壓波形畸變的不良影響極小。
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(3)輸出直流電壓標稱值為48V、24V的(有源功率因數校正的)通信用(單相)整流器,在通信系統生產中可靠運行,技術成熟。其產品可直接選用,其技術便于推廣到各種規格的產品。
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2.通信用UPS輸出端適應的負載功率因數范圍與額定輸出功率
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電源設備與負載是相輔相成的。交流電源提供穩定的交流電壓有效值、頻率和波形,而電流和功率因數與負載阻抗相關。但電源設備要對其所能承擔的各參數的變化范圍作出規定,UPS輸出端與功率因數有關的特性,對負載的工作范圍至關重要。若負載在運行時的相應參數超出電源設備規定的范圍,而進入不安全區域時,電源設備應有相應措施,如:告警、限流、轉旁路、停機等,以保護電源設備自身的安全。各種UPS輸出端口的參數范圍關系到它的使用范圍和經濟性。
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2.1功率因數有其復雜性
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(1)針對UPS輸出端與負載的不同,例如:普通(無輸入功率因數校正)輸出側電容濾波的整流器的功率因數以0.7為分界線,也就是說,UPS輸出額定容量時,若某UPS設計在輸出端能承受功率因數為0.7的負載。實際的UPS不但要能承受功率因數為0.7和<0.7的負載,若UPS輸出端承受的功率因數的能力能高一些,即≥0.7,則會安全些。
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負載的視在功率增大到UPS的額定容量時,功率因數應不超過0.7,負載的功率因數若低一些,即≤0.7,是安全的。
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只有同時滿足上述兩方面的條件下,才能保證UPS中逆變器的功率半導體開關器件的功率損耗、發熱、溫升不進入危險狀態。
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(2)此UPS能否向高功率因數的負載供電呢?
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此UPS能否向功率因數=1(或近于1)的負載供電呢?1遠大于0.7,是不好辦了嗎?退一步講,負載功率因數若是0.9、0.8又如何呢?實際上,無論功率因數多大,只要將對應于該功率因數時的允許電流值作相應的調整(例如:相應減小),都能找到安全的工作范圍。因此,要用許多數據(如用表格、曲線等方式)來表示,才能表達清楚。
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2.2額定輸出功率
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(1)額定輸出功率作為技術指標,甚為直觀
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對于通信用UPS來說,目前標準中采用額定輸出功率作為技術指標。這就是,不論功率因數大小,只要在運行時同時注意:視在功率不超出該UPS的額定容量,輸出的有功功率不超出該型號的通信用UPS所規定的額定輸出功率,就可以了。
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(2)額定輸出功率的確定
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額定輸出功率應在輸出有功功率規定的范圍內確定:在通信用UPS標準中,具有輸出有功功率指標,也可用不等式表示為
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輸出有功功率≥額定容量×0.7(kW/kVA)
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此式若改變形式,將“額定容量”移到不等式的左下方,得到(輸出有功功率/額定容量)≥0.7(kW/kVA)
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可見,不等式的左邊就是功率因數的計算關系(其中:輸出有功功率含有其單位kW,額定容量含有其單位kVA),不等式的右邊就是功率因數的小值和功率因數的單位(即輸出有功功率的單位kW與額定容量的單位kVA之比)。
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當輸出額定容量時,功率因數≥0.7,就是要求通信用UPS低能承擔功率因數為0.7;則額定輸出功率=額定容量×0.7(kW/kVA)。不同型號的通信用UPS，設計生產單位可按UPS實際性能，若可承擔較大的輸出有功功率時，可提出數值，定為額定輸出功率，也就是鑒定時要達到的輸出有功功率上限。若告知在額定容量時能承擔的大功率因數(例如:0.8、0.9、1)，也可算出額定輸出功率。
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到目前為止,通信用UPS的標稱值中,能做到“額定輸出功率=額定容量”的產品,也已通過鑒定;這種UPS在以輸入功率因數近似為1(輸入功率因數校正)的整流器為負載時,不需增大UPS的容量,發揮了整流器功率因數校正的優點。
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2.3影響額定輸出功率的機理
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對某一機型的通信用UPS來說,其額定輸出功率為何是常數,而不隨功率因數的不同而改變呢?
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(1)通信用UPS的輸出端有諧波電流的濾波電容,用來減小逆變器輸出的諧波電流。理想條件認為:已使逆變器輸出電流不受諧波電流的影響。
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通信用UPS負載的基波電流(即有功電流)與電壓是同相位的,即相位不變。負載的基波電流大小一定時,電流矢量圖不變。若此電流所對應的輸出功率仍定為額定輸出功率,則額定輸出功率不受負載功率因數變化的影響。
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(2)理想狀態的優點
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不同型號不同設計的通信用UPS的測試,不致過份繁雜。
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(3)各設計生產單位要注意的問題
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與理想狀態的偏差是明顯的,逆變器中功率半導體器件的結溫在各代表性工作狀態下,差別甚大;在額定輸出功率與額定容量同時達到時,結溫升高多,但仍應保持在安全范圍。在諧波電流較小的工作狀態下,可允許輸出功率大一些。
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對于額定輸出功率等于額定容量的通信用UPS機型來說,額定輸出功率結溫升高達到大,理論誤差已不存在了,可改善鑒定的準確性和提高運行的可靠性。
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3.適用于感性和阻性負載UPS的優化選擇或協調
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上面已經談到,通信用UPS(通信行業標準)的負載為“通信機”,不考慮用于電感性負載。但是,通信局站中還有些UPS的負載是電感性負載,應用普遍的是(感應式)異步電動機,例如:大型計算機的硬盤驅動器、空調、水泵、電梯等設備中常用異步電動機來傳動。要注意,應該選用能用于電感性負載的UPS,UPS的國家標準中有相關內容。
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異步電動機雖因其硅鋼片鐵心的磁通與磁勢之間有飽和特性,但磁通要通過空氣隙,空氣隙的磁阻是線性的,使總磁阻的非線性程度減小,其諧波電流不太大,不足以使正弦波電流專用的矢量圖分析方法產生大的誤差,所以近似分析,可以當作線性負載來分析。
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異步電動機的轉速、轉矩都進入穩態后的運行情況下,額定功率時功率因數在0.8左右。但在起動過程中,若是全電壓起動,電流要大到額定電流的數倍,而功率因數很低,僅約0.2～0.3;若是大功率異步電動機,則可能影響UPS的正常運行,應有相應的起動設施來限制起動電流。這里只分析穩態情況。
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同樣用于感性負載的UPS,還需考慮到某種UPS是只有利于某一指定的功率因數的電感性負載呢?還是也要用到電阻性負載。
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下面根據三種典型的用途,作三種典型的設計方案思考,獲得三種典型的性能,以利于大家認識到一種特定類型UPS的某一性能,不能代表所有UPS種類的相關性能,也有利于從性能的不同,追索到設計方案思考的不同。
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3.1輸出端簡單的UPS分析
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在正弦波電壓下,線性的阻性負載電流是正弦波、是與電壓同相位的有功電流,功率因數為1。理論上沒有諧波電流和無功電流。因此,高頻開關的工頻逆變器的輸出端只需要高頻濾波器,而不需要濾除工頻的諧波濾波電容和補償功率因數的電容。若忽略高頻濾波器對輸出特性的影響,則逆變電路輸出電流與負載電流相同,依此可確定這種UPS,在功率因數為1時,輸出有功功率可達到該UPS的額定容量,這是其優點。