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浅谈UPS
发表时间:2002-9-20
作者:何士忠
摘要:
1  热工自动化专业人员也应关注,熟悉UPS
    UPS(Uninterrupted Power System),不停电(不间断)电源,是一种比较新颖的电源系统设备。
    现今新建125(135)MW及以上单元机组的主厂房热工自动化系统都已采用了分散控制系统,为此按每台单元机组集中设置1套UPS单独成系统。DCS的系统供电及接地成了控制系统非常重要的两个外围设计项目,UPS的选型及其电源系统的设计直接关系到DCS的正常运行。可以说,随着控制系统的升级,我们认知了UPS;为了保证先进的控制系统发挥其应有的作用,我们应对UPS予以足够的关注。
    其次,投运多年的100MW、125MW机组热工自动化DES改造项目正陆续进行,除了—些本体通流面积扩容改造、厂用电部分电气柜盘相应改造外,都足以热工自动化专业为主体开展工作,并为DC5增设UPS。因此,我们也应关注、熟悉UPS。
    另外,对于众多辅助车间及系统的顺序控制、热工检测,一些大型火电机,组已尝试变过去就地分散的控制方式为网络化的集中(或几个集中点的)控制方式,这也为2000年燃煤示范电厂试点工作首肯,而更多的老电厂、老机组也正在进行这方面的改造工程。
无论是用通信网络组成的PLC控制系统,还是用现场总线及主干通信网络组成的FCS控制系统,也无论控制网络分层分布成何种结构以及L/O链路为何种型式,控制系统的处理器模件都以微处理器为基础,工程设计时网络中各站和节点都由UPS供电。与主厂房不同的是,UPS不再是集中设置,大多按集中点分散设置,更多采用了机箱式装置或置于电源柜(或主机柜)内,或置于机柜外。因此,我们理应关注、熟悉UPS。
    很显然,UPS的设置已与单机容量的大小没有关联,如果再囿于单机容量为200MW及以上的才应按机组设置UPS也不现实。同时,UPS可每台机组集中设置,也可分散设置。笔者以为分散设置不仅指主厂房与辅助车间,也包涵了主厂房机、炉分散设置的可能。
    采用功能分散与物理分散的仪表与控制系统已成为新世纪在建及投产的火电厂的共识,从而取消传统的大集控楼及其运转层标高下的电缆夹层,大幅度减小单元控制室面积,电子设备间分散布置已成为必然趋势。UPS系统为顺应这一趋势,极有可能按机炉分散设置。我们知道,供电设备、系统应尽量靠近控制设备,切忌低压动力电缆长距离传输。按美国电气及电子工程师学会(IEEE)定义,小于1KV为低压系统,一般认为220V,AC的传输距离应小于100m。可见,UPS的选型配置、系统设计与热工自动化仪表与控制系统,工艺对象系统的设计及厂房的布置密不可分。
    鉴于这样的认识,尽管UPS的选型、系统设计按专业分工属电气专业范畴,热工专业人员还应关注它、熟悉它。下面仅就交流UPS的一些问题予以阐述。
2  UPS的系统构成及技术指标
  UPS的系统构成
    过去相当长一段时间,对UPS有两种选择:静态逆变装置及逆变机组。后者是在厂用直流母线上接2台逆变机组一工一备,系统输出母线上又有交流备用电源。为了做到不停电的L刀换,切换前都要先并列再退出,系统输出母线上需设置手动同期装置,且其输出电压的谐波失真度无法达到5%,将近10%。相对前者无多少优势可言,工程设计现在多选用静态逆变装置式的UPS。
    静态逆变装置的(Ps通常由整流器、逆变器、静态开关及旁路开关等四部分组成,具体构成如图1、2所示。
    图1、2中手动旁路开关触点是在正常运行情况下的状态。UPS系统正常运行时需要三路输入电源:主电源、旁路电源及直流电源。其馈电对象平时即由主电源经过该系统的整流器、逆变器及静态开关供给正常工作电源:当主电源故障或掉电时,自动改为由蓄电池或直流母线经逆变器及静态开关供电:当该系统逆变器等或直流电源输入故障时,由切换时间小于5ms的静态开关瞬间转换成旁路电源供电;当UPS需要维修时,又可通过先通后断的手动旁路开关由旁路电源直接向系统的馈电对象供电。因此,旁路电源与系统输出的电压等级是同一的,图1、2中括弧内、外分别表示了单相、三相UPS。为保证UPS本身不受外界系统的影响,在整流前及逆变后还应有隔离措施。与图1、2对应的UPS系统的柜盘及其电缆连接如图3所示。
    配电柜可以装设输出馈线装置而成为UB电源的馈电盘,如馈电回路多可以(另外)单独设置馈电盘,或称Um电源分配柜,工程设计中,多半有由热控专业设计的这类分配柜,再以放射形式向各UPS热工负荷馈电。
    UPS可以单台及双套设置并联运行,有些进口UPS最多时可四台并联,以提高输出功率及可靠性,但火电厂工程设计并不主张配置备用UPS。在机组设置交流事故