關(guān)于燃機(jī)UPS電源配置運(yùn)行的分析

侯仲愷 廉小隗

摘 要：燃?xì)鈾C(jī)組設(shè)置有一套UPS，其正常輸入電源取自機(jī)組380V PC A段，旁路電源取自保安動(dòng)力中心，直流取自機(jī)組220V直流系統(tǒng)。為了保證UPS系統(tǒng)負(fù)荷持續(xù)可靠地供電，本文配置了三個(gè)電源，這三個(gè)電源具有4種供電方式：主路供電，即通過(guò)整流器供電；直流供電（通過(guò)逆變器）；自動(dòng)旁路供電；手動(dòng)旁路供電。

關(guān)鍵詞：UPS；電源；邏輯；供電方式

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2018）16-0027-02

Analysis on the Configuration and Operation of UPS Power Supply

HOU Zhongkai LIAN Xiaowei

Abstract： The gas set is set up with a set of UPS， its normal input power is taken from the unit 380V PC A section， the bypass power is taken from the security power center， and the DC is taken from the 220V DC system of the unit. In order to ensure the continuous and reliable power supply of the UPS system load， this paper had three power supplies， the three power supply had four power supply modes： the main circuit power supply， that is， through the rectifier power supply， the DC power supply（through the inverter）， automatic bypass power supply，manual bypass power supply.

Keywords： UPS；power supply；logic；power supply mode

1 UPS系統(tǒng)簡(jiǎn)介

UPS含義為不間斷電源，是以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源，主要用于給單臺(tái)計(jì)算機(jī)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或其他電力電子設(shè)備提供不間斷的電力供應(yīng)[1]。

筆者所在工廠燃?xì)鈾C(jī)組設(shè)置有一套UPS，其正常輸入電源取自機(jī)組380V PC A段，旁路電源取自保安動(dòng)力中心，直流取自機(jī)組220V直流系統(tǒng)，輸出為單相交流220V，50Hz。

2 UPS電源系統(tǒng)功能

2.1 輸入隔離變壓器與輸出隔離變壓器的功能

輸入隔離變壓器與輸出隔離變壓器的功能如下：①輸出隔離變壓器為單相負(fù)載提供所需要的零線；②對(duì)輸入和輸出電壓的匹配作用；③利用其鐵芯高頻損耗大的特點(diǎn)，從而抑制高頻雜波傳輸；④抑制共模電壓干擾。

2.2 靜態(tài)開(kāi)關(guān)的功能

靜態(tài)開(kāi)關(guān)又稱靜止開(kāi)關(guān)，是一種無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)，是用兩個(gè)可控硅（SCR）反向并聯(lián)組成的一種交流開(kāi)關(guān)，其閉合和斷開(kāi)由邏輯控制器控制，主要用于兩路電源供電的系統(tǒng)，是為了加快UPS的切換速度，通常是毫秒級(jí)，其可以先于繼電器動(dòng)作，保證切換時(shí)間在4ms以內(nèi)，從而在故障情況下保證了重要負(fù)荷的供電可靠性和穩(wěn)定性[2]。

3 對(duì)UPS電源系統(tǒng)的分析

UPS負(fù)荷有DCS、計(jì)算機(jī)監(jiān)測(cè)和監(jiān)控系統(tǒng)、鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)、數(shù)字式電液調(diào)節(jié)器、汽輪機(jī)監(jiān)視儀表、汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)、電能計(jì)費(fèi)系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)以及其他自動(dòng)和保護(hù)裝置等，這些負(fù)載比較重要，而且對(duì)電源的要求較高。所以，UPS系統(tǒng)的電源設(shè)置相對(duì)于普通電氣設(shè)備負(fù)荷而言，在電源的設(shè)置上比較復(fù)雜。本文對(duì)UPS系統(tǒng)的電源設(shè)置和電源之間的切換進(jìn)行了分析和總結(jié)。

3.1 電源供電的持續(xù)可靠性

為了保證UPS系統(tǒng)負(fù)荷持續(xù)、可靠地供電，本文配置了三個(gè)電源，

這三個(gè)電源具有四種供電方式：主路供電，即通過(guò)整流器供電；直流供電（通過(guò)逆變器）；自動(dòng)旁路供電；手動(dòng)旁路供電。三個(gè)電源的基本工作原理有以下幾個(gè)。①主路電源正常：由主路供電，如果沒(méi)有故障，將會(huì)長(zhǎng)期工作在這種方式下。②主路電源（從電源到整流器之間回路）工作不正常：自動(dòng)轉(zhuǎn)為直流供電。③主路、直流電源都不正常，自動(dòng)旁路向負(fù)荷供電。④主路、自動(dòng)旁路（不包括旁路變壓器、單相自動(dòng)交流穩(wěn)壓器故障）、直流因故障或?qū)嶋H工作需要退出，由手動(dòng)旁路供電。

3.2 供電的質(zhì)量

在UPS系統(tǒng)的三個(gè)電源中，由于主路供電系統(tǒng)設(shè)備配置齊全、各種功能強(qiáng)大，如具有輸入和輸出兩個(gè)隔離變壓器、濾波器、整流器和逆變器等，所以其供電質(zhì)量最高。直流電源帶UPS系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，其供電質(zhì)量也很高，但這也存在一個(gè)問(wèn)題，即如果交流側(cè)電路發(fā)生故障時(shí)，會(huì)反過(guò)來(lái)影響直流系統(tǒng)的運(yùn)行安全，雖然有逆止二極管等相應(yīng)保護(hù)措施，但畢竟是一個(gè)隱患。旁路帶UPS系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，供電質(zhì)量差，因?yàn)樗鼉H配置了旁路隔離變壓器和單相交流自動(dòng)穩(wěn)壓器，相比前兩種回路而言，功能簡(jiǎn)單、供電質(zhì)量差。

3.3 供電的安全性

UPS系統(tǒng)的三個(gè)電源運(yùn)行在主路或者運(yùn)行在直流是比較安全的，因?yàn)槠渲袃蓚€(gè)回路發(fā)生故障，還可以自動(dòng)轉(zhuǎn)換到直流或者自動(dòng)旁路；UPS系統(tǒng)負(fù)荷運(yùn)行在自動(dòng)旁路或者手動(dòng)旁路發(fā)生故障時(shí)，則UPS系統(tǒng)負(fù)荷肯定是要失電的，此時(shí)UPS已經(jīng)沒(méi)有意義了[3]。

3.4 供電的成本

主路供電成本最高，需要配備多個(gè)設(shè)備；直流供電成本最低，直接取自220V直流母線；旁路成本居中。

3.5 電源切換順序

在發(fā)生故障的情況下，三個(gè)電源的先后切換順序是主路、直流、自動(dòng)旁路。為什么是這樣一個(gè)順序，筆者認(rèn)為，這里有一個(gè)同期的問(wèn)題。既然負(fù)載是交流的，就存在一個(gè)同期的問(wèn)題。主路運(yùn)行時(shí)，直流220V母線來(lái)的電源和整流器的直流側(cè)并列運(yùn)行，主路失電，直流220V母線來(lái)的電源自動(dòng)投入運(yùn)行，這是真正的不間斷投入，真正的零秒投入。而且，主路故障，先切換到直流，也利用了主路的一部分沒(méi)有發(fā)生故障的設(shè)備，提高了設(shè)備利用率。而如果直流電源出現(xiàn)故障，如果UPS系統(tǒng)的控制邏輯檢測(cè)判斷到逆變器的輸出和自動(dòng)旁路同期，則靜態(tài)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，以接近0s（4ms內(nèi)）的時(shí)間把自動(dòng)旁路投入。如果UPS系統(tǒng)運(yùn)行在手動(dòng)旁路狀態(tài)，在切換回到主路運(yùn)行時(shí)，要先投入自動(dòng)旁路，因?yàn)檫@兩路是并聯(lián)的，這樣操作不會(huì)失電。而且這兩個(gè)回路是同一個(gè)電源，不存在同期問(wèn)題。

通過(guò)這一條的分析可以得出，在燃機(jī)UPS系統(tǒng)的電源切換問(wèn)題上，既有同期切換，又有不需要同期的切換。

3.6 主路輸入電源為交流三相380V，旁路電源為兩相380V

UPS系統(tǒng)在沒(méi)有故障的情況下，長(zhǎng)期工作。主回路是經(jīng)整流的，三相整成直流平穩(wěn)，脈動(dòng)系數(shù)低，電能質(zhì)量好[4]。而旁路工作時(shí)間很短，就是普通工頻電源，不參與整流，只是經(jīng)過(guò)一個(gè)隔離便隔離了一側(cè)的故障傳遞，經(jīng)旁路開(kāi)關(guān)直接輸出。

4 結(jié)論

燃機(jī)UPS系統(tǒng)投入運(yùn)行以來(lái)，已經(jīng)出現(xiàn)過(guò)幾次相關(guān)報(bào)警及異常情況，如2012年1月5日，UPS輸出變壓器A相燒損。由于燃機(jī)UPS系統(tǒng)的重要性，在日常巡回檢查過(guò)程中要仔細(xì)、認(rèn)真，及時(shí)了解其運(yùn)行情況并發(fā)現(xiàn)異常情況，對(duì)于主控室發(fā)出的有關(guān)報(bào)警信息要及時(shí)就地檢查并通知維護(hù)相關(guān)專業(yè)人員到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行正確處理，從而保證系統(tǒng)的安全運(yùn)行。圖1是UPS主機(jī)柜液晶屏處于正常工作狀態(tài)時(shí)的畫面。

在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行UPS柜等設(shè)備進(jìn)行檢查時(shí)，要注意檢查各個(gè)參數(shù)是否正常，如輸入、輸出電壓、電流；面板上的指示燈指示狀態(tài)是否正常，如SYNC指示燈綠燈亮，顯示的是逆變器與旁路處于同步狀態(tài)，否則，不同期，主路故障時(shí)，旁路不能自動(dòng)投入。

參考文獻(xiàn)：

[1]浣喜明，姚為正.電力電子技術(shù)[M].2版.北京：高等教育出版社，2011.

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[3]張乃國(guó).UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用手冊(cè)[M].北京：電子工業(yè)出版社，2003

[4]譚恩鼎.電工基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社，2001.