電源：UPS石化行業(yè)應(yīng)用方案

4 UPS的選擇

4.1基本參數(shù)選擇

有了合適的系統(tǒng)架構(gòu)之后，必需根據(jù)系統(tǒng)架構(gòu)選擇一臺合適的UPS。根據(jù)集團公司的文件要求，UPS至少滿足下列條件：

輸入電源質(zhì)量指標：

輸入電壓：三相380V±15%或單相220V±15%;

輸入頻率：50Hz±2.5Hz。

輸出電源質(zhì)量指標：

輸出電壓：220V±5%;

輸出頻率:50Hz±0.5Hz;

輸出波形失真率:小于5%。

輸出電源瞬間斷電時間應(yīng)小于等于20ms。

輸出瞬時電壓降小于10%。

輸出諧波失真率：THD3%。

MTBF≥150,000小時.

上述參數(shù)對于目前的UPS技術(shù)而言，非常容易實現(xiàn)，以臺達NT系列UPS為例。目前該系列UPS能夠達到以下技術(shù)規(guī)格:

輸入電源質(zhì)量指標：

輸入電壓：三相380V±25%。

輸入頻率：50Hz±5Hz。

輸出電源質(zhì)量指標：

輸出電壓：220V±1%。

輸出頻率:50Hz±0.1Hz。

輸出波形失真率:小于3%。

輸出電源瞬間斷電時間應(yīng)0ms。

輸出瞬時電壓降小于5%。

輸出諧波失真率：THD3%。

MTBF≥300,000小時.

UPS在選擇時，輸入范圍越大越好，寬輸入電壓范圍的UPS能夠更好的適應(yīng)企業(yè)復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境，降低UPS的電池放電次數(shù)。輸出范圍選擇精度越高越好，同時必需考慮輸出電壓瞬斷時間，越精密的儀器，短暫的瞬斷可能造成設(shè)備的誤動作或者數(shù)據(jù)誤碼，是一種致命的危險。因此UPS宜選擇輸出精度高、0瞬斷的機型。

4.2其它特性選擇

目前節(jié)能減排，綠色環(huán)保的概念在國內(nèi)各行業(yè)越來越重視，石化行業(yè)作為能耗大戶，肩負節(jié)能減排的任務(wù)尤為重要。由于行業(yè)特點，決定了石化行業(yè)在選擇UPS時，目前更多的是側(cè)重于工頻機，但是工頻工作時整流、逆變器的結(jié)構(gòu)，決定了UPS整機效率偏低，功率因數(shù)較低，同時工作時會產(chǎn)生大量諧波。因此，在UPS選擇時，宜考慮選擇效率高、支持ECO模式的UPS主機，同時應(yīng)該考慮諧波抑制措施。

4.2.1 UPS ECO運行模式介紹

在石化集團公司的《生產(chǎn)裝置過程控制儀表電源配電系統(tǒng)技術(shù)管理規(guī)定(暫行)》中，明確提到：“電網(wǎng)電源質(zhì)量符合UPS輸出標準時，其逆變器在熱備用狀態(tài)運行”。這里指的熱備用狀態(tài)就是指UPS的經(jīng)濟運行模式(ECO)。即市電正?；蛘叻显O(shè)定條件時，用市電直接供電，此時逆變器工作，但是逆變靜態(tài)開關(guān)不導(dǎo)通，處于熱備份狀態(tài);當市電異?；虺鲱A(yù)設(shè)范圍時，UPS逆變靜態(tài)開關(guān)導(dǎo)通，逆變器為負載供電。采用ECO模式時，整流器和逆變器幾乎不消耗能量，整機基本上只有風機的功耗。因此整機效率能從原有的93%左右，提升至97.5%以上。按照一臺100kVA UPS計算，一年可節(jié)省近25000度電，按年壽命計算，即可節(jié)省數(shù)十萬電費，相當于數(shù)臺UPS的直接購置金額。

需要注意的是，傳統(tǒng)的ECO模式控制采用不同步切換方式，當旁路電壓與逆變器輸出電壓之間的相位差或瞬態(tài)電壓差過大時，在執(zhí)行切換操作瞬間可能因環(huán)流過大引發(fā)事故，如燒毀靜態(tài)旁路的SCR或逆變器中的IGBT及驅(qū)動模組等;或在切換過程中造成切換時間過長。臺達NT系列UPS采用專利的控制方法，提高逆變器鎖相速率?？筛鶕?jù)實際負載特性并搭配SCR強制換相控制，設(shè)計最佳轉(zhuǎn)換方法。當UPS鎖相產(chǎn)生相位差時，立即轉(zhuǎn)換至逆變器供電，避免不鎖相現(xiàn)象發(fā)生。

4.2.2 功率因數(shù)及諧波改善措施

UPS工作時，必需對輸入進行整流。石化行業(yè)一般采用6脈沖或12脈沖整流型UPS。其工作時，會使輸入功率因數(shù)降低并產(chǎn)生較大的電流諧波。同時石化工廠電網(wǎng)環(huán)境負載，UPS周邊設(shè)備一般為精密儀器，對電流諧波干擾較為敏感，諧波大，直接影響了設(shè)備采樣量精度，造成設(shè)備控制精度不良，影響產(chǎn)品品質(zhì)及生產(chǎn)安全。另外諧波的存在還會加大企業(yè)在變壓器、配電容量、布線線徑方面的負擔。因此，在選擇UPS的同時，必需考慮相應(yīng)的功率因數(shù)及諧波改善措施。目前的主流UPS的改善主要包括移相、無源濾波器、有源濾波器、混合式濾波幾種方案。其中移相是指在6脈沖整流器基礎(chǔ)上，增加一個移相變壓器后再增加一個6脈沖整流器，可以抑制諧波。幾種諧波改善情況如表1所示。

5 結(jié)語

憑借多年在石化行業(yè)的耕耘以及對石化行業(yè)UPS應(yīng)用需求的了解，目前臺達UPS已經(jīng)廣泛應(yīng)用于中國石油、石化等領(lǐng)域，并以其優(yōu)秀的解決方案、卓越的品質(zhì)贏得了客戶的贊譽。

參考文獻：

中石化生[2005]531號,關(guān)于印發(fā)《生產(chǎn)裝置過程控制儀表電源供電系統(tǒng)技術(shù)管理規(guī)定(暫行)》的通知。

中國石化工程建設(shè)標準IN2012-2006《儀表供電設(shè)計規(guī)定》。