《UPS维护基础培训》课件

维护基础培训UPS本课程专为电力系统和IT运维技术人员设计，旨在全面提升UPS不间断电源系统的维护管理能力通过系统性学习，您将掌握UPS的工作原理、日常维护方法、故障诊断技巧以及安全操作规范什么是？UPS全称定义核心功能特性关键应用领域UPSUPS英文全称为Uninterruptible UPS作为不间断供电保障设备，能Power Supply，中文译为不间断电够在市电异常时立即切换到电池供源或不间断供电系统，是一种含有电模式，确保负载设备持续稳定运储能装置的电源保护设备行，避免数据丢失和设备损坏的核心作用UPS持续供电保障设备数据保护电源质量优化当市电出现异常如断保护重要IT设备和数据提供滤波、稳压功能，电、欠压、过压时，安全，避免突然断电造有效消除市电中的谐UPS能够无缝切换到电成的硬件损坏、数据丢波、浪涌、电磁干扰等池供电模式，确保关键失、系统崩溃等严重后电源污染，为负载设备设备持续运行，为用户果，特别适用于服务提供纯净稳定的正弦波争取宝贵的数据保存和器、工作站等关键计算电源，显著提高整体电系统关闭时间设备源质量应用场景UPS数据中心机房为服务器、网络设备、存储系统提供可靠的电源保障，确保7×24小时不间断运行，保护海量数据和关键业务系统的连续性典型配置包括模块化UPS和大容量电池组医疗设备保护为生命支持设备、手术器械、检验设备等关键医疗设施提供后备电源，确保患者安全和医疗服务连续性医用UPS需满足严格的安全标准和可靠性要求金融交易系统保障银行核心业务系统、ATM设备、交易终端的稳定运行，避免因断电造成的交易中断和财务损失金融级UPS通常采用冗余配置确保极高可靠性工业自动化控制为PLC控制器、变频器、仪表设备等工业控制系统提供稳定电源，防止生产线停机和设备损坏，保障工业生产的连续性和安全性的发展简史UPS1年代诞生1960第一台UPS设备诞生于20世纪60年代，主要采用旋转式发电机技术，为早期大型机提供后备电源保护，标志着不间断电源技术的起步2模拟控制时代70-80年代UPS采用模拟电路控制，静态式UPS开始普及，使用晶闸管等功率器件，逐步替代旋转式UPS，提高了可靠性和效率3数字化转型90年代起UPS进入数字控制时代，采用微处理器和DSP技术，实现精确控制和智能管理，功率密度大幅提升，体积显著缩小4智能化发展21世纪UPS向智能化发展，集成网络通讯、远程监控、预测性维护等功能，支持云管理和大数据分析，实现全生命周期智能运维与区别UPS EPS不间断电源应急电源UPS EPSUPS专注于提供真正的不间断供电，切换时间通常在0-10毫秒之EPS主要用作应急后备电源，切换时间通常在几秒到几十秒，主间，主要保护IT设备和精密仪器具备在线式供电能力，能够持要应用于消防设备、应急照明、电梯等场合平时市电正常时处续改善电源质量，滤除各种电源干扰于充电监控状态适用于对电源质量要求极高的场合，如数据中心、计算机系统、重点关注应急供电时间和容量，对电源质量要求相对较低成本通讯设备等价格相对较高，但提供更完善的电源保护功能较低，主要满足应急疏散和消防安全需求，符合消防规范要求的主流品牌与市场现状UPS施耐德电气伊顿公司全球UPS市场领导者，APC品牌享誉全美国知名电源管理企业，UPS产品技术球，产品线覆盖1kVA到

1.6MVA全功率先进，在北美和欧洲市场份额领先，特段，在数据中心和工业应用领域占据重别在大功率模块化UPS领域具有技术优要地位势山特电子华为技术中国UPS行业的知名品牌，产品性价比中国领先的ICT基础设施提供商，UPS产优势明显，在中小功率UPS市场占有重品在5G、数据中心等新兴市场快速增要份额，服务网络覆盖全国长，智能化和数字化特色鲜明根据市场研究报告，全球UPS市场年复合增长率约为7%，主要驱动因素包括数据中心建设加速、云计算普及、5G网络部署等中国UPS市场增长尤为迅速，预计将成为全球最大的UPS消费市场系统的组成结构UPS主机模块UPS的核心控制单元蓄电池模块储能装置提供后备电源转换开关实现供电路径自动切换UPS系统采用模块化设计理念，主机模块负责电能转换和系统控制，蓄电池模块提供储能功能，转换开关实现不同供电模式间的平滑切换三大模块协调工作，确保负载设备获得稳定可靠的电源供应各模块相对独立，便于维护和扩展结构图解UPS交流输入市电或发电机电源接入整流器AC转DC，为电池充电蓄电池组储存电能，断电时供电逆变器DC转AC，输出纯净电源交流输出向负载设备供电UPS系统内部包含整流器、逆变器、旁路开关等关键组件市电正常时，整流器将交流电转换为直流电给电池充电，同时逆变器将直流电转换为稳定的交流电供给负载市电异常时，电池放电通过逆变器继续为负载供电旁路开关在主机故障时提供应急供电通道电池模块解析UPS12V标准电压单体电池额定电压100Ah典型容量常用电池安时数年3-5使用寿命正常使用年限25°C最佳温度理想工作环境温度蓄电池是UPS系统的核心储能装置，主要参数包括电压（V）和安时容量（Ah）电池容量计算公式为所需容量Ah=负载功率W×后备时间h÷电池电压V÷逆变效率例如，5kW负载需要30分钟后备时间，48V电池组，逆变效率90%，则需要电池容量5000×

0.5÷48÷

0.9≈58Ah实际选型时需考虑电池老化和温度修正系数主机模块功能UPS整流器功能将输入交流电转换为直流电，为电池充电并供给逆变器逆变器功能将直流电转换为高质量交流电，向负载提供稳定电源旁路功能主机故障时自动切换保护负载，确保供电连续性UPS主机模块集成了多个关键功能单元整流器采用IGBT或二极管技术，具有功率因数校正功能，提高电能利用效率逆变器使用PWM控制技术，输出纯正弦波电源，THD小于3%旁路开关在检测到主机异常时毫秒级切换，保护负载设备安全现代UPS还集成了监控、通讯、保护等智能化功能的三大工作模式UPS电池供电模式市电异常断电后，UPS自动切换到电池供电，逆变器继续为负载提供稳定交流正常供电模式电源市电正常时，经过UPS处理后向负载供电，同时为电池充电，提供最佳电源质旁路供电模式量保护UPS主机故障或过载时，自动切换到旁路模式，直接由市电为负载供电，确保业务连续性功率与负载匹配UPSUPS容量适用负载典型应用后备时间1-3kVA个人电脑、小型办公环境、小型10-30分钟服务器机房6-10kVA中型服务器、网企业机房、通讯30-60分钟络设备基站20-100kVA大型服务器集群数据中心、云计1-4小时算中心200-800kVA整个数据中心大型IDC、金融4-8小时中心UPS选型时需要考虑负载类型和功率需求阻性负载如加热器功率因数接近1，感性负载如电机功率因数较低需要增大UPS容量建议UPS容量为负载功率的120-150%，既保证可靠运行又预留扩展空间不同负载类型对UPS输出波形质量要求不同，精密设备需要纯正弦波输出的关键技术参数UPS额定容量与效率转换时间指标UPS额定容量以VA或kVA表在线式UPS转换时间为0ms，示，现代UPS效率可达95%以后备式UPS转换时间2-上高效率设计不仅降低运行10ms，在线互动式UPS转换成本，还减少发热量，提高系时间4-6ms转换时间越短，统可靠性和使用寿命对负载设备的冲击越小输出精度与波形输出电压精度通常在±1%以内，频率精度±

0.1Hz输出波形失真度THD小于3%，确保为敏感负载提供高质量电源，避免设备故障和数据错误输出波形类型UPS正弦波输出方波与修正波纯正弦波是最理想的波形，与市电波形完全一致，适用于所有类方波输出成本最低，但谐波含量高，只适用于简单的阻性负载如型的负载设备具有最低的总谐波失真（THD3%），对精密仪白炽灯、加热器等修正正弦波介于两者之间，适用于大部分计器、医疗设备、变频器等敏感负载提供最佳保护算机设备高端在线式UPS通常提供纯正弦波输出，虽然成本较高，但能够对于开关电源、电机等敏感设备，方波可能造成设备过热、噪音确保设备稳定运行，延长使用寿命增大、效率降低等问题，严重时可能损坏设备在线式原理UPS市电输入处理市电经过输入滤波器和功率因数校正电路，消除电网干扰，提高功率因数到

0.99以上双重电能转换先将交流电整流为直流电，再通过逆变器转换为稳定的交流电，实现完全的电气隔离电池持续充电直流母线持续为电池组充电，保持电池满电状态，随时准备在断电时无缝切换供电纯净电源输出输出完全由逆变器产生，不受市电质量影响，提供稳压稳频的纯正弦波电源在线式UPS采用双重转换技术，负载始终由逆变器供电，市电异常时零切换时间适用于对电源质量要求极高的关键设备，如大型服务器、精密仪器等缺点是效率相对较低，发热量大，成本较高后备式原理UPS市电直供模式市电正常时，负载设备直接由市电供电，UPS内部充电器为电池充电维护电源路径最短，效率最高，发热量最小，适合小功率应用场合异常检测切换UPS持续监测市电状态，当检测到断电、欠压、过压等异常时，立即启动逆变器，通过转换开关切换到电池供电模式，切换时间通常在2-10毫秒电池逆变供电电池通过逆变器为负载提供交流电源，输出电压和频率保持稳定当市电恢复正常后，UPS自动切换回市电供电模式，逆变器停止工作在线互动式（UPS Line-）Interactive自动稳压功能智能负载管理高效率运行集成自动电压调节器负载容量通常在500VA市电正常时效率可达（AVR），在市电电压到30kVA之间，适用于98%，比在线式UPS更波动时自动调节输出电中小型服务器、网络设节能具备电池管理功压，无需切换到电池模备、工作站等应用场能，支持电池健康度监式，延长电池使用寿合，在性能和成本之间测和自动测试，确保关命，提高系统效率达到良好平衡键时刻电池可靠可用市电异常的常见类型UPS电压异常瞬态干扰•断电完全失去电源供应•瞬间跌落短时间电压急剧下降•欠压电压低于额定值85%•电涌瞬间高电压冲击•过压电压超过额定值110%•尖峰持续时间极短的高电压•电压波动持续的电压不稳定•电磁干扰雷击或开关操作引起频率与波形•频率偏移偏离50Hz标准频率•谐波污染非线性负载产生•波形畸变正弦波形状改变•相位不平衡三相电压幅值差异蓄电池类型UPS阀控式铅酸电池锂离子电池VRLA目前UPS应用最广泛的电池类型，分为AGM和胶体两种技术具新一代UPS储能技术，具有能量密度高、重量轻、充电速度快、有免维护、密封性好、安全可靠等优点使用寿命3-5年，工作使用寿命长（8-10年）等显著优势工作温度范围更宽，温度适温度范围宽，成本相对较低应性强缺点是重量大、体积大、充电时间长、温度敏感性强每升高支持快速充电和深度放电，循环寿命超过3000次缺点是初期10°C使用寿命减半，需要严格的环境温度控制适合大多数常投资成本较高，需要专用的电池管理系统（BMS）在空间受限规UPS应用场合和高可靠性要求的场合优势明显电池容量计算方法UPS基础计算公式电池容量Ah=负载功率W×后备时间h÷电池电压V÷逆变效率÷电池效率温度修正系数25°C为基准温度，每降低1°C容量减少

0.8%实际应用中需根据机房温度进行修正计算老化裕量考虑新电池容量按80%计算，考虑电池老化和性能衰减，确保整个生命周期内满足后备时间要求实际计算案例10kW负载，30分钟后备，192V电池组容量=10000×

0.5÷192÷

0.9÷

0.8≈36Ah，选择40Ah电池选型主要考虑因素UPS负载特性分析后备时间需求30%权重25%权重•负载类型阻性、感性、容性•业务连续性要求•启动电流倍数•应急发电机启动时间•功率因数要求•数据保存和系统关闭时间扩展性与可靠性安装环境条件25%权重20%权重•未来负载增长预期•机房空间和承重•冗余配置需求•温湿度条件•维护便利性•通风和散热要求系统安全运行要求UPS温湿度控制标准运行温度范围0-40°C，最佳温度20-25°C相对湿度控制在40%-70%之间，避免结露和静电温度过高会显著缩短电池寿命，需要配置精密空调系统通风散热要求UPS前后预留60cm以上维护空间，顶部预留30cm散热空间机房应配置强制通风系统，确保设备周围空气流通，避免局部过热点形成定期维护制度建立完善的预防性维护制度，包括日常巡检、月度检查、季度深度检查和年度大修维护记录应详细记录设备状态和参数变化趋势安全防护措施配置烟感、温感报警系统，安装气体灭火装置设置门禁系统限制人员进入，张贴安全警示标识，配备个人防护用品和应急工具典型接线方式UPS单机配置适用于中小型应用并机系统多台UPS并联运行提高容量冗余配置N+1高可靠性关键业务保障网络机房典型应用实例采用2+1冗余配置，每台UPS容量100kVA，总负载150kVA正常情况下两台UPS平均分担负载，任意一台故障时另一台可承担全部负载配置双路输入开关，可在线维护而不影响负载供电电池组独立配置，支持2小时后备时间通讯与管理功能UPS管理卡移动端监控告警通知系统SNMP支持SNMP v1/v2c/v3协专用手机APP实时查看UPS多级告警机制，包括一般告议，提供Web界面远程监运行状态，接收告警通知警、重要告警、紧急告警控可设置邮件、短信告支持远程参数设置和命令下支持声光告警、邮件通知、警，支持HTTPS加密通讯，发，方便运维人员随时随地短信推送等多种方式，确保确保管理数据安全传输掌握设备状况故障及时发现和处理远程控制功能支持远程开关机、参数调整、测试启动等操作提供操作日志记录和权限管理，确保远程操作的安全性和可追溯性智能监控系统UPS实时状态监控24×7全天候监控UPS关键参数，包括输入输出电压、电流、频率、功率、电池状态等环境监控集成集成温湿度、烟感、水浸、门禁等环境监控功能，实现机房环境一体化管理数据分析预警历史数据存储和趋势分析，基于大数据算法实现故障预测和预防性维护指导现代UPS智能监控系统采用云边协同架构，边缘设备负责实时数据采集和本地控制，云平台提供大数据分析和智能决策系统支持多种通讯协议如Modbus、BACnet等，便于与楼宇自控系统集成通过机器学习算法分析设备运行模式，可提前3-6个月预测电池更换需求部署实例数据中心UPS需求分析阶段某大型IDC总负载2MW，要求

99.99%可用性分析负载特性、增长趋势、供电等级要求，确定采用2N冗余架构，单路UPS容量

1.2MW，电池后备时间15分钟系统设计方案采用模块化UPS方案，每路配置12台100kW模块双路供电系统完全独立，包括输入配电、UPS主机、电池组、输出配电配置自动转换开关ATS实现双路切换实施部署效果系统投运后达到设计目标，实际可用性

99.995%模块化设计便于维护和扩容，单模块故障不影响系统运行智能监控系统实现无人值守运行，大幅降低运营成本部署实例医疗行业UPS关键医疗设备需求三甲医院应用现状医疗行业对电源可靠性要求极高，特别是生命支持设备、手术器某三甲医院采用分级保护策略手术室配置在线式UPS，后备时械、ICU监护设备等按照医疗建筑电气设计规范，一级负荷必间30分钟；ICU配置医疗级UPS，后备时间60分钟；门诊配置后须配置UPS保护备式UPS，后备时间15分钟医用UPS需满足IEC62040-1-1医用标准，具备医疗级安全认系统运行5年来零故障，保障了2万余台次手术的用电安全配证切换时间要求极短，通常小于1ms，确保设备连续稳定运备专业医用隔离变压器，确保患者和医护人员的安全行部署实例金融行业UPS网点应用营业网点保障ATM全国ATM网点部署小型UPS保营业网点核心设备采用UPS保护，容量通常1-3kVA确保交易护，包括柜面系统、监控设备、过程中断电保护，避免吞卡、账网络设备等配置容量5-务错误等问题支持远程监控，20kVA，后备时间30-60分钟，及时发现电池老化等问题确保营业连续性核心机房建设金融核心机房采用最高等级电源保护，2N冗余UPS配置，容量500kVA以上配备柴油发电机组，UPS与发电机联动切换，实现长时间供电保障安装规范UPS接地系统标准UPS必须采用TN-S或TT接地系统，接地电阻小于4Ω设备外壳、控制柜、电池柜均需可靠接地接地线截面积不小于相线的一半，使用铜质接地线，确保电气安全2安装环境要求机房地面承重能力不小于800kg/m²，地面平整度误差小于2mm/m墙面防火等级A级，安装防静电地板机房密闭性良好，防止灰尘和有害气体进入防尘清洁标准机房清洁度等级ISO14644-1Class8级以上定期使用专用吸尘器清理设备内部灰尘，避免影响散热和绝缘性能严禁使用水或化学溶剂清洁设备安装工艺要求电缆敷设采用专用线槽，强弱电分离布线所有连接螺栓按厂家要求扭矩值紧固，使用力矩扳手标准化操作完工后进行绝缘测试和接地电阻测试运行流程图UPS正常供电检查电池状态验证供电模式切换持续状态监控系统启动时首先检测市电状态，检查电池电压、温度、充电状态，根据市电状态自动选择正常、电实时监控各项参数，异常时立即确认电压、频率在正常范围内确保后备电源可用池或旁路供电模式告警并执行保护动作UPS运行遵循严格的逻辑流程，确保在各种工况下都能为负载提供可靠电源系统具备完善的自检功能，开机时自动检测各模块状态运行过程中持续监控关键参数，异常时按预设策略执行保护动作日常巡检内容UPS检查项目正常标准检查频次异常处理环境温度20-25°C每日2次调整空调设定值电池外观无鼓胀变形每日1次标记并准备更换输入电压380V±10%每日2次检查供电系统输出电流负载率80%每日2次分析负载变化告警信息无活动告警随时检查按故障处理流程日常巡检是UPS预防性维护的重要组成部分，建议每班次至少巡检一次巡检人员应具备UPS基础知识，能够识别常见异常现象发现问题及时记录并上报，严重异常立即联系厂家技术支持建立巡检记录档案，为设备健康评估提供数据支撑定期维护内容UPS清洁除尘作业紧固检查维护每季度进行深度清洁，使用专用工具清每半年检查所有电气连接点，使用力矩理风道、散热器、电路板表面灰尘重扳手按标准扭矩重新紧固检查端子点清洁风扇叶片和进风口过滤网，确保排、母线连接、电缆压接点，防止因热良好散热效果胀冷缩导致的连接松动记录档案管理功能测试验证建立完整的维护档案，记录每次维护内每年进行全面功能测试，包括自检程容、发现的问题、处理措施、更换部件序、保护功能、告警功能测试模拟各等信息定期分析维护数据，优化维护种故障场景，验证系统响应是否正确，计划和周期确保关键时刻可靠动作电池维护要点UPS充电管理策略故障判别方法正确设置浮充和均充参数，浮充电压单体

2.25V，均充电压单体定期检查电池外观，观察是否有鼓胀、变形、漏液、腐蚀等现

2.35V每月进行一次均充维护，时间不超过24小时避免过充象测量单体电池电压，正常范围

12.6-

13.2V电压差异超过和欠充，延长电池使用寿命

0.1V的电池需要重点关注监控充电电流变化，正常浮充电流应小于额定容量的

0.002C电池温度异常升高、充电时间明显延长、容量测试不达标都是电充电电流异常增大可能表明电池老化或故障，需要进一步检查池老化的征象及时更换故障电池，避免影响整组电池性能放电测试UPS测试周期安排新电池投用3个月后进行首次测试，之后每年至少测试一次使用超过3年的电池建议每半年测试一次测试参数设置放电电流设为额定容量的10%（

0.1C），放电终止电压设为额定电压的85%记录放电时间和容量数据结果分析评估实际容量低于额定容量80%时需要更换分析放电曲线，识别异常电池建立电池健康档案，跟踪性能变化趋势后续维护处理测试后及时充电恢复，检查连接状况根据测试结果制定更换计划，优先更换性能最差的电池单体常见告警信号UPS电池相关告警温度告警处理系统故障告警电源异常告警电池欠压、过温、充电UPS过温、电池高温告主机故障、通讯中断、市电异常、输入过压欠异常、电池断开等告警立即检查散热系输出异常等告警优先压、频率偏移等告警警处理建议检查电统，清洁风道和散热确保负载供电安全，必检查输入电源质量，确池连接，测量单体电器，检查风扇运行状要时切换到旁路模式，认配电系统状态，评估压，评估电池健康状态，调整机房空调设定联系厂家技术支持进行是否需要切换到发电机态，必要时更换电池值，确保环境温度达故障诊断和处理供电模式组标冷备与热备UPS热备（冗余）配置冷备（备用机）应用N+1多台UPS并联运行，任意一台故障时其他设备自动承担负载适配置一台备用UPS设备，主机故障时手动或自动切换到备用机用于关键业务场合，如数据中心核心机房、金融交易系统、医疗适用于允许短时间中断的非关键应用，如办公设备、普通服务器生命支持设备等等场合配置举例3台100kVA UPS并联，总负载200kVA，单台故障时应用举例主UPS容量50kVA，备用UPS容量50kVA，故障切换剩余两台承担全部负载系统可用性可达

99.99%以上，但投资时间5-10分钟成本相对较低，但需要人工干预，适合预算有限成本较高的中小企业应急处置流程UPS故障初步判断接到UPS告警后，立即查看告警信息和系统状态确认负载是否正常供电，评估故障严重程度记录故障现象和时间，为后续分析提供依据应急切换操作若UPS主机故障但负载仍需供电，执行手动旁路切换程序先确认旁路电源正常，按标准操作步骤切换到旁路模式，确保负载不间断供电快速恢复保障联系厂家技术支持，准备备用设备或配件制定临时供电方案，评估修复时间必要时启动业务连续性计划，确保关键业务不受影响。