關(guān)寧強(qiáng)

淺析交流不停電系統(tǒng)在發(fā)電廠中的應(yīng)用

關(guān)寧強(qiáng)①

(山西興能發(fā)電有限責(zé)任公司)

隨著單臺(tái)發(fā)電機(jī)組容量的不斷增大,對(duì)機(jī)組的自動(dòng)化水平及保護(hù)裝置的可靠性提出了更高的要求,因此,對(duì)這些重要負(fù)荷提供不停電電源UPS裝置也顯得尤其重要。本文以古交發(fā)電廠為例,介紹了交流不停電系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)、主要特點(diǎn)、運(yùn)行方式以及日常操作模式。

發(fā)電機(jī)組;交流不停電系統(tǒng);基本結(jié)構(gòu);主要特點(diǎn)

在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中,隨著發(fā)電機(jī)組單機(jī)容量的不斷增大,對(duì)機(jī)組的自動(dòng)化水平及保護(hù)裝置的可靠性提出了更高的要求。古交發(fā)電廠300 MW機(jī)組的控制、監(jiān)視系統(tǒng),都采用自動(dòng)化水平較高、控制手段較為先進(jìn)的計(jì)算機(jī)裝置,其裝置對(duì)電源質(zhì)量和供電可靠性都有很高要求;此外大容量機(jī)組發(fā)電機(jī)的各種熱工自動(dòng)裝置,如自動(dòng)調(diào)節(jié)用組裝儀表、汽輪機(jī)電液數(shù)字調(diào)節(jié)裝置、鍋爐聯(lián)鎖及安全監(jiān)察系統(tǒng)FSSS、汽機(jī)監(jiān)視儀表(TSI)、協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)(CCS)等,都需要有一個(gè)可靠的電源,該電源要求無(wú)論在機(jī)組本身廠用電中斷還是電網(wǎng)故障時(shí),都不應(yīng)中斷供電,這些裝置一旦失電,將會(huì)使機(jī)組失去必要的監(jiān)視和調(diào)節(jié)手段,給機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行造成嚴(yán)重的威脅,甚至造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。這就要求大容量機(jī)組中不但有可以使機(jī)組安全停機(jī)的事故保安電源,而且要求有一個(gè)為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質(zhì)且不間斷供電的交流不停電電源,即 Uninterruptible Power System,習(xí)慣上把它簡(jiǎn)稱為UPS電源。

1 設(shè)備構(gòu)成

古交電廠選用的UPS電源是美國(guó)艾迪森公司生產(chǎn)的交流不停電系統(tǒng)。它采用兩路交流電源(三相380 V和單相220 V)和一路220 V直流電源作為輸人,輸出為220 V單相交流電。系統(tǒng)主要由整流器、逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)、旁路穩(wěn)壓柜、手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)等組成。其結(jié)構(gòu)圖見(jiàn)圖1。

1)UPS本體：由輸入隔離變壓器、整流器、逆變器、輸出隔離變壓器、手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)、自動(dòng)靜態(tài)開(kāi)關(guān)、旁路隔離變壓器、隔離二極管、液晶監(jiān)視器、本機(jī)診斷系統(tǒng)、與DCS的通訊接口等組成。

圖1 交流不停電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

2)旁路穩(wěn)壓柜：主要由旁路調(diào)壓變壓器、補(bǔ)償變壓器、控制儀表等組成,輸入電壓為AC 220 V,經(jīng)過(guò)穩(wěn)壓輸出,輸出電源為AC 220 V,接至UPS電源本體的旁路輸入。

3)整流器：將交流市電轉(zhuǎn)換為直流電源,提供電能給逆變器,逆變器再將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源后提供給負(fù)載使用。本機(jī)直接采用直流電源供電。

4)逆變器：將直流電源轉(zhuǎn)換成交流電源供應(yīng)給輸出負(fù)載使用。

5)靜態(tài)開(kāi)關(guān)：在極短的時(shí)間內(nèi)將負(fù)載由備用電源轉(zhuǎn)為逆變器供應(yīng),或者由逆變器轉(zhuǎn)為備用電源。

6)維護(hù)旁路開(kāi)關(guān)。

a)當(dāng)UPS進(jìn)行維修或更換電池而且負(fù)載供電又不能中斷時(shí),向負(fù)載供電的電源開(kāi)關(guān)。b)維護(hù)旁路開(kāi)關(guān)的操作方法：首先切斷逆變器開(kāi)關(guān),靜態(tài)開(kāi)關(guān)自動(dòng)轉(zhuǎn)換為備用電源給負(fù)載,然后再激活維護(hù)旁路無(wú)熔絲開(kāi)關(guān),再切斷備用電源無(wú)熔絲開(kāi)關(guān)和整流器無(wú)熔絲開(kāi)關(guān),此時(shí)負(fù)載由旁路開(kāi)關(guān)回路提供,按此順序操作輸出不會(huì)有中斷情況。

2 設(shè)備規(guī)格參數(shù)

設(shè)備規(guī)格參數(shù)見(jiàn)表1,表2。

表1 設(shè)備規(guī)格

表2 UPS參數(shù)

3 運(yùn)行方式

1)在機(jī)組不正?；蚴鹿薁顟B(tài)時(shí),不停電電源系統(tǒng)向機(jī)組計(jì)算機(jī)、機(jī)組控制和儀表設(shè)備等負(fù)荷提供穩(wěn)頻、恒壓的交流電源。

2)在正常運(yùn)行時(shí),由保安工作段提供三相交流電源,由本機(jī)220 V蓄電池提供直流電源,當(dāng)工作段或整流器故障時(shí),不間斷地提供額定值的電源。

3)在過(guò)載、電壓超限或逆變器發(fā)生故障或整流器意外停止工作,或蓄電池放電至終止值時(shí),靜態(tài)開(kāi)關(guān)將負(fù)荷轉(zhuǎn)為旁路供電。

4)當(dāng)UPS檢修時(shí),由手動(dòng)旁路開(kāi)關(guān)對(duì)設(shè)備隔離,并直接供電。

4 UPS的四種操作模式

1)正常操作模式：在正常市電供應(yīng)下,整流器將交流市電轉(zhuǎn)換為直流電源后,供電給逆變器并同時(shí)對(duì)電池充電。2)停電(電池供電)模式：當(dāng)市電發(fā)生異常時(shí),電池組提供電能給逆變器,使交流輸出不會(huì)有中斷現(xiàn)象,達(dá)到保護(hù)輸出負(fù)載的作用。3)備用電源模式：當(dāng)逆變器發(fā)生溫度高、短路、輸出電壓異常或負(fù)載超載等等異常情況時(shí),而且超過(guò)逆變器可承受范圍時(shí),逆變器會(huì)自動(dòng)切斷以防止損壞。如果此時(shí)市電仍然正常時(shí),靜態(tài)開(kāi)關(guān)會(huì)將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)為由備用電源輸出給負(fù)載使用。4)維護(hù)旁路模式：當(dāng)UPS要進(jìn)行維修或更換電池而且負(fù)載供電又不能中斷時(shí),可以先切斷逆變器開(kāi)關(guān),然后激活旁路無(wú)熔絲開(kāi)關(guān),再將整流器和備用電源無(wú)熔絲開(kāi)關(guān)切斷,由備用電源經(jīng)旁路輸出給負(fù)載使用。

5 結(jié) 論

從UPS裝置6年來(lái)的運(yùn)行情況來(lái)看,該系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理較成熟,可靠性較高,調(diào)試及日常維護(hù)工作量較小,能滿足各種運(yùn)行工況的要求。但它尚存在以下缺點(diǎn)：1)裝置的控制、保護(hù)元件采用集成電路插件板,集成度較差,故障時(shí)缺陷查處較難。2)裝置的控制、保護(hù)關(guān)鍵插件板的原理圖廠家未提供,因此某些故障只能由廠家人員處理。3)環(huán)境溫度、灰塵對(duì)裝置的運(yùn)行影響較大,以待今后進(jìn)一步改進(jìn)。

Analysis on Application of Uninterruptible Power System in Power Plant

Guan Ning-qiang

With the single generator capacity increasing,the level of automation of the unit and the protection devices demand a higher reliability,therefore for these important load the UPS to provide uninterruptible power devices also are particularly important.In this paper,takes Gujiao power plants for example,briefly introduces the basic structure,main features,operation mode,as well as the daily mode of operation of the AC UPS system.

Generator;Uninterruptible power system;Basic structure;Features

TD612

B

1672-0652(2010)增刊 -0022-02

關(guān)寧強(qiáng) 男 1982年出生 2004年畢業(yè)于山西大學(xué) 助理工程師 古交 030206

2010-04-28