減少核心機房UPS事故需要注意的幾個問題

　　５UPS　電容爆炸問題

　　５.1UPS　電容爆炸的原因

　　UPS　的電容一般是指其內部的直流濾波電容和儲能電容及輸入輸出交流濾波電容。UPS　電容爆炸一般是指直流濾波電容和儲能電容，它通常選用容量較大的電解電容，電容爆炸一般是因為耐壓問題造成的，其本質原因有如下二個。

　　5.1.1內部電介質絕緣強度下降導致電容擊穿

　　（１）電容本身質量問題。近年來，一些廠家為了降低產品售價，提高產品中標的競爭力，選用了壽命較短的直流濾波電容，這也是導致目前發生電容爆炸故障的事例日益增多的主要原因。

　　（２）溫度。電容器的使用壽命隨溫度的增加而減小，溫度加速介質與電解液化學反應使介質隨時間退化，耐壓值下降。另外溫高還會導致漏電流增大。在直流正向電壓施加于電容器一段時間后仍有一個微小電流持續從正電極流向負電極，這個微小的電流即稱為漏電流。漏電流越小表明電介質制作得越精良，漏電流的特性是隨著溫度的升高越來越大。為防止電解液蒸發，電容一般采用密封結構，散熱性較差。如果熱量不能及時排出去，器件內部溫度上升會很快，導致漏電流的進一步增大；根據電流熱效應，漏電流增大又會導致溫度上升，熱量積累惡性循環，使電容內部電解液沸騰和汽化，氣壓迅速增大到外殼無法承受時，就會爆炸。如果防護設計的不好，電解液噴濺到電路板上，檢測控制電路受損還會導致更加嚴重的后果。

　　電容溫度高的原因一是機房環境較差，長期不維護造成UPS　內部積塵過多，散熱不良。二是空調送／回風通道設計不好，UPS　周圍環境溫度較高。解決的方法為每年對UPS　做一次內部除塵；做好空調設計，避免局部高溫；采用遠紅外成像儀、遠紅外測溫儀等檢測儀對濾波電容的異常溫升進行檢測，及時更換有潛在故障隱患的電容，防患于未然。

　　5.1.2外部電壓超過電容的耐壓值

　　UPS　內部的儲能直流電容耐壓值一般為直流450～500Ｖ，以POWERWARE9150／930510ｋＶＡ　UPS為例，其內部直流母線電壓為400ＶＤＣ，而直流電解電容的耐壓值是450ＶＤＣ。UPS　中的相控整流器控制著輸出直流電壓的高低，UPS使用年限越長，相控整流器電路器件參數越老化，造成UPS　內部的直流400Ｖ電壓不再穩定。市電波動時，會造成UPS　內部400Ｖ直流電壓波動，波動的電壓幅值很可能會超過450Ｖ，造成直流電解電容過壓，再加上電容長期使用耐壓性能下降，就會發生爆裂。解決的方法是選用大品牌UPS　設備，把好產品質量關；到達報廢年限的UPS　堅決報廢（一般UPS　壽命是5　～7年，建議5年報廢）；使用超過３　年的UPS　要定期檢查內部的電容，看看有沒有漏液、鼓包，容量是不是已經下降到其容量誤差下限等，這些是爆炸的前兆。

　　5.2UPS　電容爆炸的幾種可能現象及分析

　　理論上，并機系統中一臺UPS　故障，故障UPS　應自動退出系統，其它正常工作，但現實中電容爆炸時卻不一定是這樣。統計資料顯示一旦發生電容爆炸故障，90％以上的幾率會導致并機系統出現輸出停電或閃斷故障（中斷時間大于8～20ｍｓ　），從而導致負載癱瘓幾十分鐘甚至幾小時。

　　（１）除了發生電容爆炸的那臺UPS　單機處于逆變器自動關機狀態之外，其余各臺UPS　似乎都處于“正常的”逆變器電源供電狀態。這是因為并機UPS　系統中一臺設備逆變器發生故障導致系統輸出電壓波動，或是輸出交流電壓中含有很高的直流成分電壓，或是拉低了系統輸出電壓，從而影響到負載。

　　（２）除了發生電容爆炸的那臺UPS　單機處于逆變器自動關機狀態，其它UPS　的輸入開關或UPS　并機系統的總輸入開關跳閘，UPS　處于電池組提供能量的逆變器供電狀態。這種情況主要原因是電容爆炸的UPS　的逆變器發生了內部短路故障，由于逆變器并聯，導致其它UPS　逆變器輸出瞬間短路，輸出電流瞬間增大，而這些電流不是供給負載，而是供給內部短路的UPS，從而造成正常的UPS　瞬間過載，進而導致相關輸入開關跳閘。

　　（３）“Ｎ＋１　”UPS　并機系統中各臺UPS　的輸入、輸出配電柜中的開關都配置為斷路器開關。一臺UPS　的濾波電容爆炸，其余UPS　的輸入、輸出開關全都跳閘。這是因為交流輸入濾波電容爆炸造成市電小范圍供電環境惡化。UPS　都有輸入濾波器，該濾波器都有電感線圈，輸入市電在瞬時發生突變，相當于感性負載兩端電壓突變，從而產生反向電動勢，沖擊相關的斷路器，斷路器都有過壓保護和過流保護功能，開關全都跳閘。

　　（４）并機系統中除了發生電容爆炸的那臺UPS　逆變器自動關機，其余UPS　均處于“正常的”逆變器供電狀態，負載正常工作的情況。這種僥幸情況不會超過１０　％，一般是交流輸入電容爆炸或者直流電解電容爆炸沒有影響到檢測控制電路。

　　６結束語

　　核心機房UPS　維護難度大，故障率高，發生事故影響大。為了減少核心機房UPS　事故，需要深入分析其發生事故的各種可能原因，做好基礎維護工作，將事故隱患消除在萌芽狀態。