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火力发电厂UPS系统
一、概述发电厂的交流不停电电源UPS[UninterruptablePowerSystemorSupply]一般采用单相或三相正弦波输出,为机组的计算机控制系统,数据采集系统,重要机、电、炉保护系统,测量仪表及重要电磁阀等负荷提供与系统隔离防止干扰的、可靠的不停电交流电源交流不停电电源UPS应满足如下条件在机组正常和事故状态下,均能提供电压和频率稳定的正弦波电源能起电隔离作用,防止强电对测量、控制装置,特别是晶体管回路的干扰全厂停电后,在机组停机过程中保证对重要设备不间断供电有足够容量和过载能力,在承受所接负荷的冲击电流和切除出线故障时,对本装置无不利影响电子计算机和晶体管控制设备对电源质量和供电连续性要求都很高以标准计算机为例,电源输出电压幅值稳定范围为±2%频率稳定度范围为土
0.5%谐波失真度W5%本厂采用的交流不停电电源装置UPS是由郑州柏特电力设备有限公司成套提供,主机为德国北宁公司原厂生产的ENERTRONICIYL-80KVA型工业交流不停电电源装置系统包括两台主机柜、一台旁路系统柜、一台馈线柜每台机组设一套交流不停电电源装置UPS每套UPS装置均由两台80KVAUPS主机并联冗余组成,每台UPS主机中设有并机电路,保证正常运行时二台UPS同频率、同相位、均分负荷,且跟踪旁路,并能保证UPS故障时的正确切换两台UPS设置一公共旁路系统包括整流器、逆变器、静态开关、手动旁路开关、交流配电屏、隔离变、旁路稳压器等#1#2机UPS系统两台主机柜正常用交流电源分别取自380V保安PCIAIIA段和380V保安PCIBIIB段,旁路交流电源取自380V保安PCIBIIB段,直流电源均取自本机组主厂房内220V直流配电盘,作为正常交流电源失去时的备用电源手动旁路开关用来手动切换到旁路交流电源供电,手动旁路开关是先通后断结构,可在不中断UPS负载电源的前提下检修UPS
二、UPS基本技术参数UPS容量:单相80kVA交流输入〜380V±15%输出电压及频率AC220V50Hz±
0.01%效率N
96.2%(满负荷)输出电压调节范围220V±l%过载能力125%不低于10分钟,150%不低于75秒输出总谐波失真<1%(线性负载);<2%(非线性负载)
8.噪音<55dB(距屏Im处)9逆变器直流输入DC22OV—25%〜30%
三、UPS系统工作过程UPS系统的正常运行方式为主回路带负载(即交流输入一整流器一逆变器一静态开关f负载)具体工作过程(如图8—1所示)当整流器的主输入三相交流电源故障(如断电、缺相、短路故障等等)或整流器本身故障时,22OV直流电源自动投入带逆变器工作,不中断逆变器的直流输入因整流器输出与直流电源并联,且整流器输出电压整定在246V而22OV直流电源的正常运行电压一般为230V左右,为了防止正常情况下整流器向220V直流系统倒送电,所以在直流电源侧加了一个闭锁二极管这样,整流器切至直流电源输入的条件就是整流器输出电压降低到闭锁二极管导通(246VDC降至230VDC以下)若整流器主输入交流电源恢复,整流器将自动启动,220V直流电源将随闭锁二极管的关断而自动退出运行整流器控制板中有电源故障监视功能,若其主输入交流电源有故障,则整流器会拒绝启动,排除故障后,才能启动整流器图8-1UPS系统接线简图
四、UPS系统组成UPS系统由整流器,逆变器,旁路变压器,静态开关,手动旁路开关和相应控制板组成1)整流器整流器由隔离变压器、可控硅整流元件、输出滤波器和相应的控制板组成该整流器为六脉冲三相桥式全控整流器,其原理为通过触发信号控制可控硅的触发控制角来调节平均直流电压输出直流电压经整流器电压控制板所检测,并将测量电压和给定值进行比较产生触发脉冲,该触发脉冲用于控制可控硅导通角维持整流器输出电压在负载变动的整个范围内保持在容许偏差之内,整流器输出直流电压设定在246Vo输出滤波器用来减少整流器输出的波纹系数,该滤波器是由一个电感线圈组成的控制板用来提供触发可控硅的脉冲,脉冲的相位角是可控硅输出电压的一个函数控制板把整流器输出的电压量与内部的给定量相比较产生一个误差信号,该误差信号用于调整可控硅整流器的导通角若整流器的输出电压降低,控制板产生的信号去增加可控硅的导通角,从而增加整流器的输出电压至正常值反之亦然2)逆变器图8-2逆变器组成框图逆变器由逆变转换电路、滤波和稳压电路、同步板、振荡板等部分组成功能把直流电变换成稳压的符合标准的正弦波交流电,并具有过载、欠压保护逆变转换电路由四个可控硅和换向电容、电感等组成,通过控制四个可控硅交替动作,将直流电转换为方波,然后通过谐波滤波和稳压输出稳定的交流电同步板的作用是将逆变器的输出和旁路输入的正弦波相位和频率进行比较,并通过振荡板控制逆变器的输出,使逆变器的频率、相位和旁路输入电压的频率和相位相同,从而保持逆变器和旁路电源同步通过频率检波器检验逆变器输出和旁路电源输入的频率是否足够接近以致于同步,相位检验电路检查同频和同相条件是否存在,来判断是否允许和旁路电源进行切换在正常情况下,逆变器和旁路电源必须保持同步,并按照旁路电源的频率输出当逆变器的输出和旁路电源输入频率之差大于
0.7Hz时,逆变器将失去同步并按自己设定的频率输出,如旁路电源和逆变器输出的频率差回到小于
0.3Hz时逆变器自动地以每秒1Hz或更小的频差与旁路电源自动同步逆变器内部的振荡器通过提供可控硅的选通信号,产生合适频率的方波选通脉冲以控制电源开关电路,产生一个频率为50Hz的矩形波(方波),经过滤波和稳压电路进行滤波整形后,形成正弦波(频率为50Hz)当逆变器输出发生过电流,过电流倍数为额定电流的120%时,自动切换至旁路电源供电当直流输入电压<176V时逆变器自动停止工作,并自动切换至旁路电源供电,防止逆变器在低压情况下运行而发生损坏3)旁路变压器旁路变压器由隔离变压器和调压变压器串联组成隔离变压器的作用是防止外部高次谐波进入UPS系统调压变压器的作用是把保安段来的交流电压自动调整在规定范围内调压变压器由单相调压变压器、单相补偿变压器、传动机构、电刷接触系统、控制系统和箱体等组成补偿变压器TB当一次线圈上所加电压的大小和极性发生变化时,能使串联在负载回路上的二次线圈产生幅值和极性可变的补偿电压的变压器调压变压器PTV调压变压器是一台能自动调节二次电压的单相自耦式变压器它具有两对能自动对称滑动的电刷,伺服电机经链条带动电刷沿自耦式变压器圆筒式绕组的裸露部分(滑道上)滑动,平稳的调节二次电压,以达到改变补偿电压,维持输出电压稳定调压变压器稳压原理如图8-3所示若不计变压器的阻抗压降•••••••Uo=Ui+UB9当输入电压s增加•时,补偿电压也相应改变NUB且•••△=使输出电压U保持不变一一uB―—图8-3调压变压器稳压原理稳压过程根据输出电压的变化,由电压检测单元采样,检测并输出信号控制伺服电机转动,带动调压变压器PTV上的电刷组滑动,调节调压变压器二次电压,以改变补偿变压器的极性和大小,实现输出电压自动稳定在稳压精度允许的范围内,从而达到自动稳压的目的4)闭锁二极管闭锁二极管的额定电流能长期承受逆变器的最大输入电流闭锁二极管的反向峰值电压不小于1500Vo5)静态切换开关静态开关由一组并联反接可控硅和相应的控制板组成由一控制板控制可控硅的切换,当逆变器故障或过载时,会自动切至旁路电源运行并发出报警信号,总的切换时间不大于4ms逆变器恢复正常后,经适当延时切回逆变器运行,切换逻辑保证手、自动切换过程中连续供电6)手动旁路切换开关此开关专为在不中断UPS负载电源的前提下检修UPS而设计的,具有“先闭后开”的特点,以保证主母线不失电手动旁路开关有3个位置AUTO、TEST、BYPASSoAUTO负载由逆变器供电,静态开关随时可以自动切换为正常工作状态TEST负载由手动旁路供电静态开关和负载母线隔离,但和旁路电源接通逆变器同步信号接入可对UPS进行在线检测或进行自动切换试验BYPASS负载由手动旁路供电静态开关和负载母线隔离,静态开关和旁路电源隔离,逆变器同步信号切断可对UPS进行检测,或停电维护
五、UPS操作面板UPS操作面板分为两个部分控制和监视板、操作和显示单元图8-4操作面板LED示意图图为操作面板LED示意图,状态流程可分以下四种模式系统正常运转模式INPUT、RECTIFIER、CHARGE、INVERTEROUTPUT灯亮,其余熄灭系统旁路运转模式:DBWASS.OUTPUT灯亮,其余熄灭电池供应运转模式:DISCHARGE.INVERTER.OUTPUT灯亮,其余熄灭维修旁路运转模式:S6无熔丝开关切换至ON位置时,只有MANUALDBWASS灯亮,其余熄灭,此时表示系统已正确切换到维修旁路,待SI、S
2、S3无熔丝开关、S4保险丝开关OFF后,再使用放电工具泄放DC电容器上之电压完成后,MANUALDBWASS熄灭,此时即可执行保养与维修
六、键盘功能表8—1面板按键操作说明开启逆变器用按键关闭逆变器用按键游标向左移位用键游标向右移位用键光标向上移位或更换画面用键光标向下移位或更换画面用键离开目前画面用键确认/执行用键
七、UPS运行方式丰鹤集中控制楼每台机组设两台80KVAUPS主机并联冗余方式供电,每台UPS主机中设有并机电路,保证正常运行时二台UPS同频率、同相位、均分负荷且跟踪旁路,并能保证UPS故障时的正确切换两台UPS设置一公共旁路,正常运行时两台UPS平均分担负载,即各带50%的负荷当其中一台UPS发生故障在并机控制系统的调控下,将故障UPS退出运行,非故障UPS将带100%负荷(实现无时限的切换)若此时该UPS故障或过载,负荷将自动切换至旁路切换时间小于ImSo当发生两台UPS交流主电源均消失时两台UPS将同时由单元机组的直流系统经隔离二极管向逆变器供电。