高压直流UPS

高压直流UPS（共6篇）

高压直流UPS 篇1

近几年，通信机房传统供电系统UPS在可靠性、安全性及高耗能方面问题凸显，而高压直流供电系统可有效解决这些问题。

中国联通高度重视电源的安全可靠运行，将高压直流供电系统 (HVDC) 作为未来机房供电系统选择之一，多个地方公司均开始探索和分析机房IT设备采用HVDC的可行性，并取得阶段成果。目前中国联通在山东等省市进行了HVDC试点。

中国联通合肥市分公司拥有基站1000个左右以及6个大通信枢纽楼，其中通信电源数量较多，数量逐年增加。为应对未来通信网络供电系统新需求，合肥联通已经对包括HVDC在内的电源技术进行深入研究和学习。通过与传统通信机房供电系统UPS(不间断电源)进行对比，我们发现HVDC供电系统在投资、可靠性、运营成本等方面优势显著。

传统UPS存在四大问题

UPS和-48Vdc系统存在缺陷。UPS备用能源在系统中的可靠性比电池本来具备的可靠性降低了很多，电池的可靠性Rb=0.99，而UPS备用能源供电可靠性仅为0.88。

UPS系统整体利用率低。UPS冗余系统的每一路输入配电都有可能是主用，其中任何一台UPS都必须能够带起全部负荷，双机冗余UPS系统负荷率小于35%，UPS输出三相不平衡，直接导致UPS降容使用，存在单机利用率低的缺点。

UPS输入配电除主路外，其它输入配电处于空载待用，使用效率很低，机房前期建设投入大、负荷规划浪费，而且后期系统扩容难度大。UPS带来供电系统谐波分量增加，导致变压器利用率下降、柴油发电机支撑能力削弱，影响到整个供电系统的安全性、利用率。

并联UPS之间不可能消除的环流问题，增加了UPS的无功损耗，降低了系统的可靠性。

UPS应急保障和可维护性差。UPS在线维修复杂、在线扩容困难、割接难度大，不同设备型号、不同系统间无法实现互为冗余，逆变、滤波电容等关键器件更换困难。若UPS逆变器发生故障，系统将转向旁路供电，但对于某些通信负载，低质量的市电可能对设备的安全运行带来严重故障隐患，而且后备蓄电池组被隔离开，起不到保护作用。

-48Vdc系统无法满足大功耗通信机房要求。近年来由于数据通信的发展非常迅速，机房耗电量越来越大，目前单机架功耗增加很快，某通信机房实测单机架功耗达9～12kW/架，有些单机架高达31kW左右。耗电量的增加需要更粗的电缆和更大的电流，这将进一步导致成本增加和散热量加大。

HVDC更可靠、更节能

HVDC供电相对于传统UPS供电，不但可靠性高、效率高、节能成效显著，而且特别适用于负载重的机房。该技术可推广性强，适合通信机房新建及改造。

传统UPS供电原理图如图1所示，HVDC供电原理图如图2所示。HVDC比传统的UPS少一个DC/AC逆变器及服务器机架内部的AC/DC整流器，这样大大提高了供电系统的效率，从而降低供电系统的发热损耗，发热损耗的降低也减少了空调的配置。HVDC供电方式的应用可以比采用UPS供电节约电能10%～20%。

当前，节能减排已经深入人心，HVDC也在节能方面得到人们的认可。以向一个10kW的数据设备供电为例，我们进行了两种供电模式对比试验。由表1可以看出，每10kW的数据设备采用HVDC每年节约的电费约34018元(人民币，以下同)。

在成本减少方面，我们对建设传统1+1冗余120kVA UPS和2套50kW高压直流电源(100kW)进行分析对比发现，建设同样的100kW电源系统，HVDC电源系统比传统型UPS成本占优：投资建设成本要低66%;占用机房面积减少24.22%;系统运营成本低16.22%，年可节省26.91万元。

HVDC系统三点不足

HVDC与传统UPS相比较，在备用电池可用性、系统故障可预测性、备用电池能量利用率等多个方面具有很大优势，然而有三个地方却并不占优。

一是输出配电器件的选用。HVDC的空气开关、熔丝、接触器(继电器)、接插头需要能工作在高压直流，不方便选用，成本也高出一般交流产品。传统UPS低压电器产品可选择品牌型号多，获得非常容易，成本低。

二是输出配电安全。HVDC高压直流有被人触摸而造成电击危险，高压直流断开时容易拉弧，易造成火灾。传统UPS高压交流同样会因被人触摸而造成电击危险，但交流拉弧较弱，不易造成火灾。

三是对用户设备的新的要求。HVDC是高压直流输入，对保护电路和接插件提出较高要求。传统UPS现成，无需改动。

长期地看，随着高压直流供电系统的逐渐大规模推广和应用，这些问题会得到有效解决。

高压直流UPS 篇2

高压直流供电标准呼之欲出

近两年来, 运营商的数据中心建设进入高潮期, 针对电信级数据中心的特点, 业界提出了高压直流供电的技术, 可以大大降低电源的能耗, 而且比传统的UPS更安全和可靠。据中达电通网络动力事业部总经理李思贤介绍:“中达电通早在3年前就提出了高压直流供电的设想, 并在中国电信进行了240V高压直流供电的试点。”

目前, 随着运营商在数据中心方面投入的不断增加, 运营商越来越关注高压直流供电, 中达电通也一直延续在技术标准化方面的工作。据李思贤透露:“近几年中达电通一直配合运营商及相关标准化协会进行高压直流供电的标准制定, 今年第一季度关于240V高压直流供电的标准就将出台。”

同时, 不同的运营商对高压直流供电的使用状况也不一样, 如中国电信很早就开始了数据中心的建设, 因此现网改造的机房远远大于新建机房, 使用240V高压直流供电更加方便, 可以在短时间内完成改造。而中国移动则主推336V高压直流供电, 并于2010年在南方基地进行了试点, 中达电通也提供了336V的高压直流系统进行了现场测试并运行至今, 目前正在讨论相应的技术规格, 相应的标准有望在今年第二三季度推出。

迄今为止, 中达直流供电已在盐城电信、徐州电信、苏州移动、成都电信、重庆电信、上海电信等试点得以成功改造, 且已取得高效节能的效果。李思贤认为, 从中国市场来看, 未来很可能在高压直流供电方面有两个等级的标准, 分别是240V和336V, 并且会从通信行业的应用延展到其他行业, 而利用高压直流供电, 可以节省大约20～30%的用电量。

模块化UPS继续高速增长

2010年, 国内运营商在集采中对电源节能减排要求也再度提高, 同时还增加了模块化的要求。在这样的状况下, 模块化UPS的市场空间得到继续提升。李思贤也表示, 虽然高压直流供电效率高, 但是主要针对大中型数据中心, 对于小型数据中心来讲, 客户一般还会选择利用模块化UPS来逐渐扩大机房的电源容量。

而在模块化UPS方面, 中达电通推出了效率高达94%的产品, 而目前市场主流的为92%, 同时, 该UPS最大的特点是在低负载的情况下仍可达到90%以上的效率, 可实现逐步经济扩容, 保证了客户的投资。

高压直流UPS 篇3

不间断电源系统与供电继电保护系统是变电站设备的核心之一。在建立变电站时, 不仅要选择品质优良的UPS、EPS和直流屏系统, 而且要做好日常应用与维护工作。在本文中, 笔者将结合实际工作中所涉及的艾默生UPS、三辰直流屏、北京动力源EPS等品牌系统的应用与维护经验进行理论性研究, 总结前辈们的工作经验, 以提高自身工作水平, 从而为扎实地做好变电站系统应用与维护工作奠定理论基础。

1 UPS、EPS、直流屏系统应用

1.1 UPS系统应用

UPS是一种事故电源系统, 其能在交流电中断后继续为电气设备进行供电。变电站UPS系统由主机柜、旁路稳压柜、输出馈线柜和蓄电池等组成, 在交流电停止供电后, UPS通过变电站现有直流电系统对调度通信系统、微机系统、DCS系统、自动化仪表、监控系统等继续供电, 以确保变电站的正常运行。UPS系统采用二级变换的方式对交流电与直流电进行转换。首先, 可通过整流器 (AC—DC) 将输入隔离变压器后的交流电转换为稳定的直流电;其次, 可通过逆变电源 (DC—AC) 将整流后输出的直流电转换为正弦波交流电。

本文以艾默生iTrust系列在线式UPS为例进行说明, 其包括整流器、逆变器、直流屏 (蓄电池组) 、自动转换开关、旁路开关 (人工开关) 五部分。UPS供电来源包括正常段和事故应急段交流电 (380V) , UPS回路由变压器、滤波器、二极管、继电器、空气开关、电压表、电流表、避雷器等组成, 当站用交流电经过空气开关进入UPS回路后, 整流器将交流电转换为直流电源, 当直流电源经过逆变器转换为交流电时, 可通过静态开关为负载供电。

1.2 EPS系统应用

EPS同为事故电源系统, 但其与UPS有所不同, UPS强调供电质量的稳定性, 而EPS强调供电的持续性。EPS系统由输入/输出单元、充电模块、电池组、逆变器、监控器、输出切换装置等组成, 其对逆变切换的时间要求并不高, 但对供电的持续性要求较高, 在变电站应用中可为照明系统、消防系统提供电力保障。EPS系统同样具有逆变转换功能, 在断电情况下可切换到逆变器供电, 确保照明、消防等系统的供电, 当市电恢复后, EPS可通过充电器为蓄电池充电。

本文以北京动力源EPS为例进行说明, 其包括整流充电器、蓄电池组、逆变器、互投装置等。整流充电器将变电站交流电转换为直流电, 实现对蓄电池的充电和对逆变器的供电;逆变器将直流电转换为交流电, 对负载设备进行供电;互投装置用于实现市电与逆变器输出间的电源切换。动力源EPS具有EPS系统控制器, 其可对系统工作状态进行实时监控, EPS电源相互切换时间为100ms, 应急备用时间则由选择容量及输出电源共同决定。

1.3 直流屏应用

直流屏是直流电数控、保护、管理、测量系统, 其在变电站应用广泛, 通常为保证电力操作人员的生命安全, 系统操作电源均设为直流电源。直流屏作为直流电操作系统, 适用于开关分合闸及二次回路中的仪器、仪表、继电保护和故障照明等场合使用。

本文以浙江三辰直流屏为例, 其主要由充电模块、监控系统、铅酸免维护蓄电池和主接线组成。当两路互投的三相交流电输入后, 首先经过EMI过滤输入整流装置, 将交流整流为脉动的直流输出, 再通过无源功率因数校正 (PFC) 电路, 将脉动的直流转换为平直的直流电源, 为负载提供直流电源。我们现场采用两路直流输出, 一路为硅链降压, 输出电压为220V, 称之为控制母线;另一路直接输出电压为246V, 称之为合闸母线。

2 UPS、EPS、直流屏应用中常见问题与解决方法

2.1 UPS应用常见问题与解决方法

本文以艾默生iTrust系列UPS为研究对象, 其常见的问题主要有UPS元件故障问题、交流故障问题、直流系统故障问题、旁路开关故障问题。

UPS内部元件包括整流器、逆变器、变压器、切换开关等, 其中任何一个元件发生故障都会导致UPS系统失效, 因此, UPS内部元件故障问题可根据内部元件发生故障的类型进行具有针对性的处理。例如:如果检测到逆变器出现故障, 可绕过直流转换供电, 将切换开关转到旁路电源供电;待对内部元件进行更换后, 再恢复到自动切换开关。

当交流输入过高、过低或者断电时, UPS系统在无瞬间断电的情况下, 先切换至蓄电池单元逆变输出, 当蓄电池电源供电中断时, 应自动切换至事故电源即旁路供电。此时若供电中断, 则手动拉开旁路开关, 用万用表检查上级电源是否正常, 若有缺相也会切换至蓄电池供电。现场一般为输入交流电故障或缺相, 当发生内部元件故障时, 一般采用旁路供电。

如果交流输出旁路开关发生故障, 则需要手动闭合另一旁路开关, 并拉开所有空气开关, 更换故障旁路开关后再恢复主电源供电。

2.2 EPS应用常见问题与解决方法

本文以北京动力源EPS为研究对象, 其常见的问题主要出现在整流部分, 故障表现是在交流电停止供电后转换为EPS供电, 供电无反应。造成这一现象的原因是EPS蓄电池组没有足够的电能提供给负载设备, 因此, 首先要检查EPS的整流器, 看是否有直流电压输出, 如果检查整流器无电压输出, 则说明整流管被击穿或者发生了断路;如果检查整流器有电压输出, 再检查逆变器电压是否正常, 看有无交流220V输出, 如果无输出则表明逆变器故障, 如果有输出则再检查互投装置接触点是否完好。

2.3 直流屏应用常见问题与解决方法

本文以浙江三辰直流屏为研究对象, 其故障问题主要来源于主接线部分、充电模块与监控部分、蓄电池部分。

主接线故障排查需对直流屏各种元件的开关、中继、接触器进行检测, 发现故障元件对其进行更换。直流屏整屏使用寿命国标为8年。

充电模块与监控系统故障排查, 首先要断开电池组开关, 分别检查充电模块及监控模块的工作状况, 如果出现异常则对其进行更换。直流屏充电模块及监控模块的使用年限通常为8年左右。

蓄电池故障排查可分别对充电状态下和非充电状态下每节电池的标称和浮充电压进行测量, 看是否是电池问题, 若是电池问题则更换电池, 通常直流屏电池的使用年限在8年左右;若发生控制回路等二次故障, 在不影响运行的前提下, 建议将站内的直流系统停电, 按二次图对元件进行分析、检查, 做到有的放矢;若整流模块发生故障, 现场一般采用三路整流模块并列供电, 可在线更换, 将故障回路的整流模块直接退出运行, 由另两套模块供电, 当更换完毕后, 迅速恢复直流系统运行即可。

3 结语

变电站备用电源的应用非常普遍, 因此, 做好变电站配电保障系统的应用与维护工作对于变电站的正常运行具有非常重要的现实意义。UPS、EPS和直流屏在变电站中是非常常见也是应用率比较高的二次配电装置, 在对其进行应用与维护时, 要认真阅读系统的使用说明, 清晰地认知其工作原理, 定期检查和做好系统各项元件的维护与更换工作, 以确保突发紧急状况时变电站二次配电系统能够正常工作。

参考文献

[1]刘志良.UPS应用问题探讨[J].电工技术, 2002 (5) .

[2]唐志伟, 王忠明.高频开关免维护电池直流屏运用探讨[J].江西能源, 2005 (3) .

高压直流UPS 篇4

1.1 组成部分

1.1.1 总控站 (后台) 。

由监控站、工程维护站、系统接口等构成, 运用管理分析软件处理接收的数据并通过Web发布。工程维护人员登录服务器可查看全厂所有在线设备的运行状态以及完善的历史、实时数据分析统计。

1.1.2 现场设备控制站 (ES) 。

根据现场设备需要, 可选择监控功能仪或设备运行状态信息彩集仪 (EII) 。EII通过RS-232/485端口与电能表、电池采集模块、直流屏、UPS等智能设备通信, 将监测数据转换为符合通信协议的数据包, 接入局域网, 传送至主控室服务器。独立完整的ES包括以下部分。

(1) 系统主机。由下行串口通道、数据处理器、显示器、上行串口通道组成。下行串口通道通过RS-485总线访问电池电压采集模块, 采集数据, 管理电压采集模块, 数据处理器完成数据解压、数据计算、存储管理, 将处理后的数据一部分送往显示器, 另一部分由上行串口通道发送至协议处理器, 或传给上一层管理系统。

(2) 数据采集模块组。可根据用户需要确定采集数据要求及配置相应采集仪器, 一般由电池电压采集模块、电流、温度、功率等组成, 模块间隔离良好、绝缘性强, 可靠性、安全性高。数据采集可分组, 每个模块可对一定数量电池进行电压采集, 可配备电流、温度传感器, 模块间与系统主机一般采用RS-485连接。

(3) 协议处理器。具有协议处理程序的接口板, 处理各种通信协议。可实现: (1) 将主机发送的电池电压、电流、温度等信息按约定协议编码、打包、发送至远程服务器; (2) 将远程服务器发出的遥控、遥调指令经过解码发给主机, 实时控制。

(4) 放电模块。可快速测出电池直流内阻, 瞬间测试电池性能, 大功率放电模块可提供瞬间大电流冲击负荷。

(5) 远程服务器。能够使局域网内的计算机数据通信得到更好的交流, 同时能够足不出户就能够得到很多的信息, 同时能够通过远程访问现场的蓄电池检测系统进行监测, 接受、数据分析, 并且能够通过Web服务器发布各种数据, 让数据实现分享, 同时能够得到更多的信息数据, 不断地对数据进行分析整理, 从而得到一个科学的结论。

1.1.3 通信网络。

现在网络系统的不断的发展, 各企业都想互联网的方向发展, 对于计算机的维护管理, 也需要网络的积极应对, 这样才能够对计算机的维护其到更好的作用。联网现场的设备各分站都会采用光纤作为数据通信主干, 这样的主干比较不易损坏, 而光纤是一种比较环保无污染的设备, 同时也是一种比较安全的设备。这些共同的组成了全厂UPS和直流电源在线监控的局域网。这样的网络系统, 能够很好的把企业内部的资料联系在一起, 比较安全稳定。

1.2 系统的功能

1.2.1 台账管理。

集成各站UPS、直流系统、蓄电池信息设备及查询功能。可查询每台UPS、直流设备的每节电池电压、平均电压、整组电压、充放电电流、环境温度等实时、历史数据, 以曲线和柱状图方式显示, 或生成报表打印。

1.2.2 实时分析。

对于选定的时间段内的网络进行分析, 能够更加清晰的看出电池运行的状态, 保障电池能够正常的运转, 保障整个网络系统的正常。同时也能够进行历史的数据分析, 对于一个数据能够分析得非常的细致、准确, 能够在最短的时间内得到数据, 并且保障其准确性。当某个蓄电池被放过点后, 能够满足一定范围的电力和时间, 系统将会对蓄电池进行电池容量的评价, 这样能够比较准确的估算出来电池的容量, 能够在没有点或者供电中断时, 能够比较有准备的进行数据的保存等行为, 保障数据的不缺失, 同时也能够进行实时的分析。

1.2.3 报警指示和查询。

可对每台UPS、直流电源故障进行报警, 提供报警查询, 以便及时处理。

1.2.4 网络化。

系统具有远端通信和遥测、遥信、遥控功能, 使远程服务器通过以太网对各站UPS、直流电源、蓄电池监测系统进行实时监控与数据管理。还可根据企业需要, 与其他系统联网, 采集一些重要设备的信息, 实现更多功能。

2 系统应该注意的问题

一个系统的正常的运转, 需要有着不仅仅是技术人员, 还需要有合理的科学的程序进行维护管理。技术人员需要对设备进行全方位的了解, 对其进行专业的观察, 同时还要进行不断的学习与创新, 让系统的发展能够有序的进行。还要对于设备进行认真仔细的检查, 认真的查清企业内部的UPS和直流电源的现状, 以及它们之间的关系, 这样对于设备能够更好地使用做了一个比较有准备的学习。

(1) 确定网络构架方案, 即企业是否有必要建立完整网络系统或在现有网络基础上构建, 对单个电池组也可实现完整、独立的在线维护管理以在线管理系统为核心, 辅以必要人工测试, 可降低管理成本, 大站、关键设备直接采用完整系统, 小站、单体UPS等经后台机处理形成整体维护管理系统。

(2) 有些UPS和直流电源已具备多种管理功能, 如状态参数、状态记录、报警等, 合理配置不仅降低开发成本, 还可减少线路过多带来的故障隐患。

(3) 维护管理系统只进行监视, 建议控制指令 (如故障处理、切换、活化等) 的发出由人工实施。

(4) 系统建立后, 可在有人值守的地方设监视站, 由操作人员实现全天候运行状态监视, 维修人员要定期查阅管理。

(5) 要预留接口和协议以便兼容其他系统, 系统上层管理也可建在企业已有网站上。

(6) 建议状态管理系统与过程控制或执行系统分开, 注意相互间独立性, 不要相互干扰。

(7) 系统建立后要有工作制度和管理机制, 确保正常使用。

UPS和直流电源在线维护管理系统确保了企业安全、稳定生产, 将传统维修转变为状态维修, 减少了很多维修成本, 增加了企业效益。

参考文献

[1]吴琴琴.直流电代替UPS的优缺点[Z].

[2]陈德贵.监控与提高电力质量对于直流电与UPS的研究[Z].

高压直流UPS 篇5

关键词：高压变频器,UPS故障,旁路,固态继电器

随着高压变频器在火电厂的广泛应用, 一次风机、引风机、增压风机和凝结水泵等重要辅机的节能效果显著。火电厂对高压变频器稳定性有很高的要求, 运行中的发电机组尤其是高负荷率运行的机组, 一旦出现重要辅机故障跳闸, 将会影响机组负荷, 严重时还可能导致机组停机。当前火电厂高压变频器大多为6 k V电压等级、单元串联式多电平结构, 其控制系统由主控制器、人机界面和PLC三部分组成, 三者协调运行实现不同的功能, 任意一部分出现故障, 变频器会重新启动或故障跳闸。控制系统交流控制电源设计为220 V, 并配置小型UPS装置, 控制系统负载均直接或间接依靠UPS供电, 因此UPS电源回路的供电稳定性对高压变频器的稳定运行有决定性作用。

1 三种典型UPS电源控制回路对比

火电厂高压变频器的辅助电源设计一般有两路380 V交流电源和一路220 V直流电源进线, 其中两路交流电源互为备用, 分别取自不同的厂用MCC馈线或者其中一路由高压变频器移相变压器低压侧提供, 两路电源采用自动切换模式, UPS输入电源则来自其中一路辅助电源, UPS的设计负载一般比较重要, 各厂家的设计也略有差异, 图1、图2和图3为三种典型的UPS负载设计图。

2 UPS选型和故障率对比

完整的高压变频器系统UPS电源旁路分内部旁路和外部旁路, 当UPS故障或者检修停止输出时, 外部旁路自动投入运行。小型UPS一般分为在线式和后备式, 各变频器厂家对UPS选型也存在差异, 例如HARSVERT和DHVECTOL型高压变频器设计主选后备式, 而ZINVERT型部分设备则选用在线式UPS。后备式UPS正常状态下其负载所使用的电源就是输入交流电源经过自动稳压器稳压后的输出电源, 内部旁路运行时UPS内置蓄电池逆变输出短时备用。在线式UPS的可对负载实现转换时间为零的不间断供电, 正常状态下对输入电源进行整流、逆变后输出, 内置蓄电池处于热备用状态, 内部旁路运行时, UPS内部主回路和旁路会短暂重叠输出。两种UPS工作原理如图4所示。

从UPS输出电源质量和内部旁路切换时间对比, 在线式UPS特性要略高于后备式。但火电厂的高压变频器控制电源具有电源质量和稳定性较高的特点, 再者火电厂运行环境粉尘较大, 多数在线式UPS内部均设计有散热风扇, 即使高压变频器采用封闭式空调冷却方式, 在线式UPS运行一段时间后, 其内部积灰仍然很严重, 这对在线式UPS有更加不利的影响, 此外后备式UPS价格要低廉, 小型后备式UPS市场价格约为同品牌、同容量在线式UPS的半价。现在火电厂一般不具备专业检测小型UPS性能的条件, 高压变频器运行中, 一旦UPS切换至内部或者外部旁路运行, 检修维护人员出于变频器最短时间恢复运行的生产需要和UPS旁路原因不清楚的考虑, 通常的做法是更换新UPS迅速恢复变频运行, 更换下的UPS在进行各项检查试验合格后作为备件处理。

表1为贵州某3×200 MW电厂 (简称A厂) 、安徽某2×660 MW电厂 (简称B厂) 、广东某2×330 MW电厂 (简称C厂) 风机和水泵高压变频器UPS选型和2010年12月~2012年12月UPS故障情况。

目前UPS品牌众多, 质量良莠不齐, 设计选型或者改造时应该选择可靠品牌和型号。小型UPS内置阀控铅酸蓄电池设计寿命一般非长寿命设计, 以较常用的YUASA (汤浅) NP7-12型蓄电池为例, 其设计寿命5年[4], 运行环境如果达不到规定要求, 其使用寿命将受到很大影响, 而火电厂高压变频器UPS运行工况一般很难满足UPS厂家规定的维护要求, 通常采用定期更换或者故障后更换模式, 其中A厂两次、B厂一次UPS故障均为故障后更换, C厂五次故障后更换、三次定期更换。从维护成本和表1中的运行稳定情况分析, 在线式UPS在火电厂高压变频器的应用无明显优势。

3 UPS外部旁路切换影响

UPS具有较高的可靠性, 但无法确保零故障率。对设计有外部旁路的UPS回路, 如图3所示, 运行中突然切换至外部旁路供电时, 其输出电压必然存在扰动或瞬时失电, 失电时间和旁路切换继电器动作特性相关, 回路负载中全部使用交流电源供电的设备将会短时掉电。以ZINVERT型UPS外部旁路为例, 外部旁路切换继电器选用Weidumuller DRM27730L型, 其电气特性如表2所示。

当UPS停止输出时, 外部旁路自动投入运行, 在C厂对ZINVERT型高压变频器外部旁路切换进行了模拟试验, 通过现场手动停止UPS, 对UPS输出和外部旁路自动切换的空载电压波形进行记录, 波形如图5所示, 其中录播仪器采样频率2 k Hz。试验中两路电源电压波形的中断时间为8 ms, 与表2中DRM27730L型中间继电器电气特性基本符合。

C厂ZINVERT型高压变频器的PLC电源由UPS直接供电, 外部旁路切换时PLC短时掉电。根据掉电时间的长短情况, 可能导致PLC停止正常输出, 影响变频器重启或跳闸。表3为C厂UPS故障模拟试验和2010年12月~2012年12月UPS运行中故障对高压变频器影响统计。

目前国产高压变频器大多配置S7-200和FX-2N小型PLC, 例如A厂、B厂均为S7-200型, C厂选用FX-2N型, 这两种PLC运行允许瞬时掉电的参数如表4所示[6,7]。

C厂高压变频器配置的FX-2N型PLC接线属于“交流电源, 直流输入”型, 其用户程序未进行瞬时掉电时间延长修改。从模拟试验和运行中故障切换的结果来看, C厂FX-2N型PLC瞬时掉电后变频器重启具有偶然性, 与掉电时电压波形位置和外部旁路切换继电器动作具体时间的相关。

4 220 V直流电源板

直流220 V电源板输入侧电源来自UPS或外部旁路输出, 并配置一路电厂的220 V直流系统电源。以HARSVERT型和ZINVERT型高压变频器UPS回路为例 (见图1、图3) , 当交流电源正常时, 优先采用交流电源, 当交流电源异常后, 电源板自动切换至直流电源供电。当交流电源恢复正常时, 电源板再次切换至交流电源供电。图6为ZINVERT型高压变频器直流电源板在直流输入电源正常 (223 V) 、模拟交流电源失去后, 空载输出电压录波图。

其中直流电源板的功率继电器型号为Panasonic DSP1-DC24V-F, 录波仪器采样频率2 k Hz。从交流输入电源供电时, 直流电源板输出221 V, 交流电源中断到直流电源板切换完成时间为11 ms, 电源板切换过程瞬间完成, 切换时间小于1 ms。

5 UPS回路设计改进

5.1 UPS选型和维护

选择可靠品牌的后备式UPS, 并施行周期性更换, 预防UPS内置蓄电池容量不足, 内部旁路切换后, 高压变频器控制系统失去交流电源风险。

5.2 设计外部旁路, 选用固态继电器

以DHVECTOL型高压变频器为例 (见图2) , 如果UPS故障停止输出, 变频器将会因控制系统失电后跳闸;而HARSVERT型变频器在UPS停止输出后, 电源回路失去备用电源, 降低整组设备的稳定性。外部旁路也称检修旁路, 变频器交流控制电源外部旁路的设计和实现比较简单, UPS故障后也方便更换。在UPS外部旁路切换继电器的选用上, 建议选择快速型切换继电器 (例如固态继电器) , 此外UPS进线220 V交流电源来自380 V电源, 两路380 V交流电源为主备模式, 主电源故障时自动切换至备用电源, 此处电源切换在设计时也应考虑使用快速切换继电器。表5为C厂ZINVERT型高压变频器UPS外部旁路运行时, 两路380 V电源进行多次模拟切换试验对变频器运行影响情况, 其中电源切换继电器也为DRM27730L型。

5.3 其他

PLC和其他控制器选型应考虑允许掉电时间参数, 或通过内部程序修改对允许掉电时间进行适当延长;重要负载采用稳定性更高的直流电源供电, 次要负载应考虑从UPS回路分离, 例如图1、图2中高压变频器“声光报警”、图3中“电磁锁, 带电显示装置”等负载回路, 应采用其他220 V交流电源供电, 以降低UPS故障概率;UPS控制回路合理布置控制回路电源空开, 例如图2中高压变频器UPS输出回路部分空开应取消, 降低误动风险。

参考文献

[1]山特电子 (深圳) 有限公司.TG系列UPS使用手册[Z].2011.

[2]山特电子 (深圳) 有限公司.MT系列UPS使用手册[Z].2011.

[3]厦门科华恒盛股份有限公司.KR系列UPS使用手册[Z].2008.

[4]Yuasa Battery (Guangdong) Co., Ltd.NP Series prod ucts introduction[Z].2008.

[5]Weidumuller Interface International Trading (Shanghai) Co., Ltd.Product Description of DRM Series Auxiliary Relay for Control Supply[Z].2010.

[6]Mitsubishi Electric Automation (Shanghai) Ltd.Hard ware Manual FX-2N Series Programmable Controllers[Z].2007.

高压直流UPS 篇6

开封火电厂扩建工程#1机组UPS盘柜及直流盘柜主要布置于主厂房K0-K1列6.9m层直流配电间内。

DC110V直流主要用于控制、信号回路。DC220V直流作为直流动力电源, 向直流负荷提供电源。直流系统的整流电源主要来自保安段。蓄电池组作为直流系统的后备电源, 布置于主厂房K0-K1列0m层蓄电池室。UPS系统通过整流、逆变、调压等方式向全厂提供交流不停电电源, UPS系统的电源构成主要由保安段供给主机柜的AC380V, 供给旁路柜的保安电源以及直流电源组成。

2 工程量

DC110V充电柜3面, DC110V电源柜2面, DC110V馈线柜4面, DC110V蓄电池组2面, DC220V充电柜2面, DC220V电源柜2面, DC220V馈线柜2面, DC220V蓄电池组1组, UPS主机柜1面, UPS旁路柜1面, UPS馈线柜1面, DC110V放电柜2面, DC220V放电柜1面。

3 施工大事记

#1机组UPS系统设备从2008年7月25日开始, 至2008年7月26日安装完毕;于2008年8月16日接线完工。

#1机组直流盘柜从2008年7月28日开始, 至2008年8月4日安装完毕。直流系统蓄电池组从2008年8月6日开始, 至2008年8月18日安装完毕;于2008年8月18日开始充放电试验, 至2008年8月22日充放电结束。所有设计变更全部执行完毕。

4 施工总结

4.1 UPS系统及直流系统屏柜安装及接线

柜体安装主要要求柜体安装牢固, 接地牢固良好, 主要检查项目有盘垂直度、相邻两盘顶部水平误差、成列盘顶部水平误差、相邻两盘边盘面不平度、成列盘边不平度以及盘间接缝间隙等内容。

UPS盘柜吊运时, 可能造成盘柜变形, 主要因为盘柜头轻脚重, 吊点又位于盘顶两对角, 吊运过程中四角受力不均, 就会造成盘柜变形, 因此吊运此类盘柜时, 吊装带应从盘底部穿过。盘柜安装就位后, 用黄绿接地铜软线或铜编织带将接地铜排或接地端子与接地网可靠连接。此施工项目, 错误处在于将盘柜基础作为地网使用, 根据《接地反措》要求, 盘柜接地, 应用黄绿接地铜软线或铜编织带直接引入地网。

安装完成后检查项目有:电气闭锁装置动作准确可靠;二次回路辅助开关的切换接点动作准确, 接触可靠;信号装置显示准确, 工作可靠;二次回路配线正确, 连接可靠, 标志清晰, 绝缘符合要求;电器组件齐全, 固定牢固, 符合设计要求;盘柜内设备检查主要依据设计院及设备厂家资料进行。

检查工作完成后, 依据设计及厂家资料绘制端子排图, 对设计图纸错误处, 及时提出意见, 待设计更正后, 及时修改端子排图, 依据正确的端子排图进行接线。本工程因UPS系统连接电缆漏设造成工期延误, 次要原因是因为技术工作不细致, 没能及时审图, 发现问题。

4.2 蓄电池安装及充放电

蓄电池安装要求平稳, 间距均匀;同一排、列的蓄电池槽高低一致, 排列整齐。母排连接要求正确, 接头连接部分应涂以电力复合脂, 螺栓必须紧固。温度计、密度计、液面线应放在易于检查的一侧。安装后的蓄电池用耐酸漆标号, 以便充电时记录数据, 对号入座。蓄电池安装主要要求蓄电池基础平台建筑尺寸合格, 台面平整。

蓄电池的初充电及首次放电应按产品技术条件的规定进行, 不得过充过放, 应符合下列要求:1) 初充电前应对蓄电池及其连接母排连接情况进行检查;初充电过程中, 一定要保证电源可靠, 不得随意中断, 因此在充电时必须有备用电源;充电过程中, 电解液温度不应高于45℃。2) 蓄电池初充电时, 采用恒流充电法充电时, 其最大电流不得超过制造厂规定的最大电流值;采用恒压充电法充电时, 其充电的起始电流不得超过允许最大电流值, 单体电池的端电压不得超过2.4V;装有催化栓的蓄电池, 当充电电流大于允许最大电流值充电时, 应将催化栓取下, 换上防酸栓, 充电过程中, 催化栓的温升应无异常。3) 安装结束后, 测量每只蓄电池电压, 单只蓄电池电压均在2.13V以上时可以直接投入浮充运行。否则应进行补充充电, 补充充电采用恒压限流方式, 单体充电电压为2.35V, 初始充电电流为0.1C (A) , 一般充电20小时即可充足。充电末期, 充电电流连续3小时不变, 表明电池已充足。 (C—蓄电池容量) 。4) 运行期间采用限流恒压法充电, 初始充电电流为0.1C (A) 。25℃时, 单体充电电压2.25V。环境温度变化时, 必须对浮充电压进行调整, 其校正系数为-3m V/℃, 即:Vt=[2.25-0.003 (t-25) ]×n n———为电池个数, 校正范围为5~30℃, 即单体浮充电压必须在2.23~2.31V范围内。一般充电24小时即可充足。5) 蓄电池长期使用, 当整组电池出现浮充电压偏差大于0.10V/单体, 或单体电压过低, 小于2.20V及深放电情况, 需进行均衡充电, 充电电压为2.35V初始充电电流为0.1C (A) 。6) 蓄电池组放电通过放电电阻柜, 放电电流采用0.1C (A) 。放电末期, 大部分蓄电池端电压达到1.8V时, 应停止放电。7) 蓄电池组充、放电时, 每一小时记录一次充、放电电流、蓄电池端电压、蓄电池温度及电解液密度。

4.3 技术管理

本工程因为技术人员的调动而影响工程技术管理。技术管理的连续性没有贯彻, 针对这种情况, 要求在以后工作中, 作好详细施工记录、技术质量记录以及后续准备工作记录等等。同时, 打破专业界限, 培训技术人员的全面能力。即使发生调动情况, 只要能够保持严谨、认真、负责的工作态度, 作好交接手续, 接替者也不会顾此失彼, 给工程带来负面影响。

4.4 质量管理

本工程质量管理由于施工工期紧, 出现一些管理不到位的情况。主要表现为粗心大意或对质量规范不理解。盘柜安装的技术数据主要以毫米为单位, 通常只有1~2毫米, 测量不准, 很有可能将安装合格变为不和格。

4.5 资料管理

资料整理在工程管理中的地位已经越来越重要了, 本工程在验收结束后, 验收资料能及时完成, 及时收集、掌握、整理第一手资料, 及时归档。

以上就是我的感知, 总结于此, 除希望自己在以后的工作中努力改善外, 同时希望能在以后的工作中得到多方人士的通力合作, 为类似工程积累经验。好的经验, 好的措施, 我们一定要在今后的施工过程继续坚持, 努力发扬。只有这样, 才能向“国家级优质工程”的目标迈进。

摘要：开封火电厂扩建工程#1机组UPS盘柜及直流盘柜施工顺利完成, 对施工进行全面总结, 为以后类似工程积累经验。