Как правильно тестировать ИБП: что нужно знать перед эксплуатацией

Сегодня в каждом частном доме, квартире или офисе имеется оборудование, требующее непрерывного качественного энергоснабжения. Чтобы защищаемая нагрузка обеспечивалась им постоянно, пользователи устанавливают источники бесперебойного питания (ИБП, UPS), далее по тексту будем использовать термин ИБП. Для функционирования этих приборов требуется грамотное обслуживание и тестирование ИБП. Отсутствие мониторинга состояния и работоспособности ИБП может стать причиной потери ёмкости аккумуляторов, выхода из строя нагрузки и неисправностей самого ИБП.

Что такое ИБП и зачем его тестировать?

Источник бесперебойного питания – это электротехническое изделие или устройство, через которое электрооборудование подключают к входной электросети. Главная функция ИБП – при пропадании напряжения в электросети переключить защищаемую нагрузку на работу от встроенных или внешних аккумуляторных батарей для обеспечения необходимого времени функционирования в автономном режиме. Таким образом, ИБП защищает бытовое, офисное, промышленное и другое оборудование от повреждений и сбоев при плановом или аварийном отключении энергоснабжения. Помимо пропадания электроснабжения, ИБП защищает нагрузку также от ряда проблем в сети:

• резкие провалы, длительные повышения и понижения напряжения;
• импульсные перенапряжения;
• электромагнитные и радиопомехи;
• нестабильность частоты тока;
• искажения формы синусоидального сигнала и другие.

При несоблюдении требований к эксплуатации и отсутствии своевременного тестирования пользователь рискует столкнуться с рядом проблем. Главные опасности – выход из строя и возгорание дорогостоящего оборудования. Это касается как самого ИБП, так и подключенных к нему устройств.

Ещё один риск, связанный с отсутствием регулярного мониторинга состояния ИБП – утрата важных данных в компьютерах и серверной сети при некорректном завершении работы. Также это вынужденные простои организаций, предприятий, торговых центров, нарушения графиков выполнения заказов, что приводит к финансовым и репутационным потерям.

Избежать этих проблем поможет своевременное квалифицированное тестирование ИБП, которое выполняет следующие задачи:

1. Проверка работоспособности. Производится контроль функциональности в нештатных ситуациях (перегрузка, выключение сетевого напряжения, замер времени работы от аккумуляторов). Если модель оснащена индикаторами состояния ИБП, следует убедиться, что световые сигналы загораются и отображают корректные параметры. Анализируется состояние и степень разряда батарей.
2. Выявление дефектов и скрытых проблем. С этой целью выполняется проверка ИБП в разных режимах работы, осмотр кабелей на предмет оплавления, осмотр аккумуляторных батарей.
3. Оценка соответствия мощности ИБП к выбранной нагрузке. Мощность ИБП должна быть на 20-30% больше суммарной мощности защищаемых устройств.

Подготовка к тестированию ИБП

Подготовительные действия начинаются с изучения документации и технических характеристик ИБП. Необходимо внимательно ознакомиться с инструкцией по эксплуатации и соблюдению мер безопасности согласно НТД, ПУЭ, ПТЭЭБ или другое.

Затем следует убедиться, что все соединения ИБП установлены в соответствии с требованиями инструкции или проекта. После этого произвести следующие действия:

1. Проверить правильность установки устройства и подключения ИБП к электросети и оборудования к источнику бесперебойного питания.
2. Удостовериться, что АКБ полностью заряжены.
3. Осмотреть поверхность прибора, кабели, разъёмы на предмет обнаружения видимых дефектов (повреждение корпуса, признаки износа, коррозия).

Следующим этапом станет подготовка инструментов. В зависимости от конкретных задач тестирования могут потребоваться:

• тестер аккумуляторных батарей Konnwei;
• цифровой мультиметр с функцией измерения действующих значений тока и напряжения;
• осциллограф, оснащенный пробником с делителем 1:10 или 1:20, либо осциллограф с полосой пропускания 20 МГц;
• контактный термометр;
• регулируемый трансформатор;
• симулятор нагрузки;
• калькулятор;
• таймер (секундомер).

Для профессиональной диагностики понадобится лабораторный источник переменного тока, обеспечивающий формирование на выходе напряжение величиной 230В с частотой 50Гц или 60Гц.

Необходимая составляющая тестирования, контроля и управления – программное обеспечение. Наиболее эффективное решение – специализированное ПО от поставщика ИБП. Так, в комплект поставки ИБП от бренда STARK Country входит русифицированное программное обеспечение на CD-диске. Для тестирования ИБП данной марки рекомендуются также системы удаленного мониторинга и управления SNMP BOX и Wi-Fi модуль.

Распространенный вариант – ПО от независимого разработчика. Например, для дома и небольшого офиса оптимально подойдет ПО «Управление ИБП» от компании VDSOFT. Также действенные инструменты мониторинга состояния ИБП – Monitor for APC UPS (USB), WinPower Manager, PowerPanel Personal и ряд других. Эти ПО можно приобрести в интернет-магазинах.

Для проверки без удаленного мониторинга и управления подойдут бесплатные или условно-бесплатные утилиты с открытым кодом и ограниченным функционалом, которые можно скачать в сети Интернет. Например, Network UPS Tools (NUT), Observium Nagios и другие.

Необходимо помнить о соблюдении требований к месту проведения тестирования и правил безопасности:

• Соответствие нормальным климатическим условиям, установленным производителем. Как правило, к ним относят температуру окружающей среды в среднем +20оС, относительную влажность воздуха 45-80%.
• Хорошая вентиляция помещения. Расстояние от ИБП до любых поверхностей (стен, потолков, стоящих рядом щитов, шкафов и других предметов) должно быть не менее 50 см.
• Свободное пространство перед устройством для перемещения электротехнического и обслуживающего персонала.
• Обеспечение свободного доступа к розеткам и проводникам.
• Надежное подключение желто-зеленой клеммы или шины заземления ИБП к системе заземления.
• Использование электроинструментов только с изолированными ручками и прошедших проверку в электролаборатории.

Категорически запрещается:

• прикасаться к металлическим разъёмам при включенном питании;
• допускать попадание внутрь корпуса жидкости или посторонних предметов;
• надевать металлические или иные токопроводящие предметы во время работы ИБП (или электрооборудования);
• вскрывать и разбирать АБ.

Методы и этапы тестирования ИБП

В ходе диагностирования ИБП проверяются разные технические параметры устройства. Тестирование проводится в несколько этапов и включает установленный алгоритм действий.

1. Базовые проверки.

К ним в первую очередь относится проверка и “прозвонка” проводников на КЗ, обрыв, сопротивление изоляции и правильность подключения. Электросетевой кабель необходимо одним концом подключить к розетке, а другим – к бесперебойнику (ИБП). Все электрические соединения кабелей хорошо затянуты или обжаты.

Далее производится оценка напряжения на входе и выходе ИБП. Следует убедиться, что входные показатели напряжения ИБП соответствуют параметрам электросети, а выходные параметры напряжения ИБП соответствуют напряжениям нагрузки и устройствам её защиты. Необходимо проконтролировать показатели минимального и максимального входного напряжения ИБП, то есть наименьшего и наибольшего напряжения на входе ИБП, при котором осуществляется переход ИБП на работу от АКБ. Для разных топологий и моделей ИБП эти параметры различаются. Для UPS (ИБП) типа онлайн они находятся в пределах в среднем 187-264 В, для линейно-интерактивных 160-286 В. На выходе следует обращать внимание на чередование фаз напряжения, его форму (синусоидальное или несинусоидальное, т. е. «модифицированное»), а также на коэффициент гармонических искажений – обычно не выше 5%. Для более точной проверки следует подключить мультиметр (лучше стрелочный) к выходу ИБП и убедиться, что значения выходного напряжения и частоты соответствуют заявленным в технических характеристиках параметрам.

2. Нагрузочное тестирование включает три этапа:

• Определение нагрузки (активная, индуктивная, емкостная, смешанная), соответствующей характеристикам ИБП. Для этого суммируются номиналы мощности всех защищаемых устройств. Полученную сумму надо умножить на коэффициент мощности нагрузки или cos fi (для разного оборудования он составляет от 0,6 до 0,95). У электродвигателей следует учитывать также пусковые токи, они могут достигать от 3,5 до 8,5 крат. К полученной сумме прибавить 20-30%.
• Тест реакции ИБП на перегрузку. Для этого включить ИБП с подключенными потребителями в режиме работы от аккумуляторов. Постепенно увеличивать нагрузку примерно на 75-125 Вт, не отключая UPS (ИБП). В качестве симулятора нагрузки удобно использовать активную нагрузку. Через 4-5 секунд после появления дополнительной нагрузки должен появиться знак «Перегрузки» на лицевой панели и соответствующий звуковой сигнал.
• Имитация отключения электропитания. Включить ИБП. Подключить нагрузку к ИБП. Убедиться, что источник питания работает от сети и заряжает АКБ. Безопасным способом отключить электропитание. Если подключенное устройство автоматически переключится на питание от батареи ИБП и продолжит работу, значит, прибор (ИБП) функционирует нормально.

3. Тестирование времени автономной работы ИБП. Этот параметр зависит от ёмкости и состояния АКБ. Чтобы проверить длительность работы при отсутствии напряжения в сети, следует присоединить к блоку резервного питания защищаемые устройства. Убедиться, что батареи заряжены. Затем отключить электросеть. Далее установить таймер и проконтролировать, в течение какого времени ИБП сможет обеспечивать непрерывное питание потребителей. После этого проверить, соответствует ли время работы в автономном режиме заявленному в технических характеристиках. Если нет, возможно, необходима замена аккумулятора или ремонт оборудования.
4. Проверка аккумуляторных батарей. Первый этап – диагностика уровня заряда и состояния АКБ. Для ИБП без дисплея эта манипуляция проводится визуально. Необходимо убедиться в отсутствии вздутия – такие элементы требуют немедленной замены. Извлекать встроенные батареи в большинстве моделей можно только по завершении гарантийного срока.

Для более полной и точной диагностики применяются следующие методы:

• Тест с использованием мультиметра, который нужно перевести в режим Вольтметра. Диапазон измерения напряжения «до 20 В» или «до 50 В». Измерение осуществляется с помощью щупов прибора на клеммах АБ с соблюдением полярности. Производятся замеры как общего напряжения всего блока батарей, так и каждого элемента в отдельности, проводят тест с нагрузочным сопротивлением.
• Через меню ИБП (при наличии данной функции и дисплея). Этот тест позволяет измерить основные параметры АКБ: напряжение, ёмкость, уровень заряда, время автономной работы. Он также выявляет неисправности в работе аккумулятора без его отключения и демонтажа.
• С помощью программного обеспечения, которое поставляется в комплекте с ИБП.
• Измерение температуры АКБ для ИБП контактным термометром. Повышение температуры более чем на 10оС сигнализирует о неисправности батарей.

Следующий после диагностики уровня заряда и состояния батареи этап проверки АКБ – оценка времени зарядки и разрядки. Время заряда вычисляется по формуле:

Т = С х U / Р,

где С – суммарная ёмкость АКБ ИБП в Ач, U – выходное напряжение АКБ, Р – суммарная мощность нагрузки.

Для определения времени разряда ёмкость батареи в Ач умножается на напряжение батареи в вольтах и делится на мощность нагрузки в Вт. Для оценки времени заряда и разряда существуют также специальные приложения.

5. Функциональное тестирование, которое состоит из двух ключевых процессов. Первый – проверка переключения между режимами работы ИБП (основное питание и от батареи). Чтобы переключить ИБП из основного режима в режим работы от АКБ, нужно выключить выключатель нагрузки. Электроснабжение перестанет поступать на вход ИБП и далее на выпрямитель, и источник бесперебойного питания переключится на работу от заряженных аккумуляторов. После проведения теста нужно снова включить прерыватель CB1. Затем через меню пользователя переключить ИБП в режим статического байпаса и обратно. Если модель оснащена кнопкой «Тест», принудительное переключение между режимами работы можно провести нажатием на эту кнопку. Ещё один способ проверки работы автоматического переключателя ИБП – отключение кабеля устройства от сетевой розетки. Если переключение нагрузки на батарею ИБП происходит плавно и без задержки, значит, функция работает исправно. Каждое переключение должно фиксироваться соответствующей индикацией на корпусе ИБП.

Далее следует проверить корректность работы встроенного программного обеспечения и сигнализации. Убедитесь, что ПО с помощью световых индикаторов и звуковых сигналов подает оповещения о состоянии ИБП, изменениях в режиме работы, уровне заряда батареи и о любых отклонениях в работе устройства.

Ошибки при тестировании ИБП и как их избежать

Если диагностика ИБП проводится не специалистом, велика вероятность допущения ошибок, наиболее типичные из которых:

• Отсутствие системного подхода (нерегулярные проверки, тестирование без предварительной подготовки, нарушение очередности действий, неполное тестирование и т. д.).
• Пренебрежение инструкциями производителя. Это может привести не только к получению неверных результатов, но и к поломке оборудования.
• Неправильный расчет нагрузки. Последствиями могут быть отключение ИБП в момент отключения основной сети, постоянный переход в режим «Байпаса», искажения сигналов, ошибки и отказы системы.

Лучший способ избежать ошибок – привлечение к этой работе квалифицированных инженеров авторизованных сервисных центров. Если же пользователи дома или в офисе решают сделать это самостоятельно, им необходимо следовать ряду рекомендаций:

1. Составление четкого плана тестирования. В правильной последовательности перечислить все этапы диагностики устройства.
2. Использование только сертифицированных инструментов.
3. Изучение журнала событий ИБП, встроенного в контроллер.
4. Проведение контрольных измерений и сравнение их с индикацией или параметрами, скачанными из контроллера.
5. Обучение персонала базовым методам тестирования.

Заключение

Тестирование – необходимая составляющая обслуживания источника бесперебойного питания. ИБП необходимо протестировать перед эксплуатацией для выявления неисправных узлов, определения реального времени автономии, проверки работы в разных режимах и других параметров.

От регулярной грамотной диагностики зависит корректное функционирование ИБП, продолжительность его эксплуатации и срока службы аккумуляторных батарей, сохранность защищаемого оборудования. Своевременная диагностика состояния и уровня заряда батарей влияет на длительность работы приборов в режиме от аккумуляторов.

Для правильного тестирования необходимо изучение руководства для пользователя, знание методов проверки работоспособности ИБП.

Внимательное отношение к оборудованию, мониторинг его состояния поможет предотвратить аварийные ситуации. Для предотвращения выхода ИБП из строя рекомендуется выбирать современные модели с функцией самотестирования.