UPS電源應(yīng)用分析

3 UPS應(yīng)用新思路

在UPS設(shè)備更新?lián)Q代、電子技術(shù)突飛猛進(jìn)的同時(shí)，對(duì)UPS的應(yīng)用目的也在發(fā)生變化，這是隨著供電質(zhì)量的提高悄悄進(jìn)行的。由于當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)技術(shù)不成熟，停電事故經(jīng)常發(fā)生，最初的UPS主要是作為后備電源，通過(guò)增大蓄電池容量的方法，延長(zhǎng)UPS后備時(shí)間達(dá)1～2h。從1994年開(kāi)始，供電質(zhì)量有了明顯提高，大面積的全停電事故基本杜絕。這時(shí)，UPS的主要任務(wù)是克服電源電壓波動(dòng)及凈化儀表電源，其后備時(shí)間規(guī)定為15min(滿負(fù)載狀況下維持后備時(shí)間15min，一般地，UPS的負(fù)荷率在30％左右，后備時(shí)間還要長(zhǎng)些)。這樣，對(duì)UPS的要求更高，不僅要達(dá)到后備電源的基本作用，還要在穩(wěn)壓、穩(wěn)頻、去除諧波、抗干擾等方面發(fā)揮積極作用。

4 提高UPS供電可靠性的措施

目前，UPS設(shè)備質(zhì)量已經(jīng)達(dá)到令人滿意的程度，因UPS本身質(zhì)量原因?qū)е碌耐ｋ娛鹿试絹?lái)越少。現(xiàn)在的主要課題就是搞好UPS的外圍配置和及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備異常。在這方面，電氣分廠做了一些有益的嘗試，取得了比較理想的結(jié)果。

齊魯石化煉油廠的裝置都是雙回路供電，單獨(dú)某一回路的異常不會(huì)引起裝置大的波動(dòng)。由于UPS是有后備時(shí)間的，特別在UPS后備時(shí)間減少的情況下，必須保證UPS有比較可靠的輸入電源。因此，我們將UPS的輸入電源改為雙電源互投方式，電源的切換是自動(dòng)完成的，保證把正常的一路電源送給UPS。充分利用UPS先進(jìn)的自檢、報(bào)警及通訊功能，把報(bào)警信號(hào)輸人操作室DCS，任何異常情況都可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)，在事故擴(kuò)大之前就可以采取相應(yīng)措施。

“蓄電池是UPS的心臟”。據(jù)統(tǒng)計(jì)：由于蓄電池故障引起UPS不能正常工作的比例幾乎超過(guò)70％。在正常情況下，蓄電池處在浮充狀態(tài)，UPS檢測(cè)直流環(huán)節(jié)的電壓，并與負(fù)荷電流比較，計(jì)算出實(shí)際的后備時(shí)間。但蓄電池電壓與直流環(huán)節(jié)并聯(lián)在一起，直流電壓正常并不表示蓄電池完好，比如，蓄電池開(kāi)路或某一節(jié)蓄電池內(nèi)阻增大等故障現(xiàn)象，依靠UPS內(nèi)部軟件就不能判斷。針對(duì)這種情況，我們?cè)诼?lián)合裝置UPS上安裝了“蓄電池內(nèi)阻檢測(cè)儀”，實(shí)時(shí)檢測(cè)蓄電池內(nèi)阻，因?yàn)殡姵厝萘坎蛔慊蛸|(zhì)量變壞，最可靠的檢測(cè)辦法就是檢查其內(nèi)阻值的大小。如2001年4月三機(jī)UPS在電網(wǎng)出現(xiàn)瞬間停電時(shí)，就是因?yàn)槠潆姵亟M中有一節(jié)電池出現(xiàn)問(wèn)題，沒(méi)能實(shí)現(xiàn)瞬間為逆變器供電，導(dǎo)致主風(fēng)機(jī)及煙機(jī)和汽輪機(jī)停機(jī)。事后檢查該節(jié)電池嚴(yán)重虧容，內(nèi)阻很大，對(duì)于電池組而言相當(dāng)于開(kāi)路。內(nèi)阻檢測(cè)儀設(shè)定為每天檢測(cè)一遍所有電池的內(nèi)阻，同時(shí)還針對(duì)所用電池的規(guī)格型號(hào)設(shè)定了內(nèi)阻范圍，如出現(xiàn)電池內(nèi)阻增大，超過(guò)設(shè)定的范圍則會(huì)發(fā)出報(bào)警信息；不僅如此，檢測(cè)儀還可以檢查電池的其它運(yùn)行參數(shù)，如浮充電流、電壓、放電電流、單節(jié)電池電壓等，可以幫助我們很好的了解運(yùn)行電池組的狀態(tài)，其效果比較理想。如2002年2月，檢測(cè)儀檢測(cè)出聯(lián)合裝置1號(hào)UPS的電池組中的5號(hào)電池內(nèi)阻超標(biāo)，當(dāng)時(shí)測(cè)量值為22MΩ，而其它電池的內(nèi)阻在17MΩ左右，于是我們便開(kāi)始注意此節(jié)電池的運(yùn)行情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)此電池的內(nèi)阻不斷變大，最后達(dá)到25MΩ，于是我們將其進(jìn)行了更換。通過(guò)放電試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其容量確實(shí)不足。另外，我們每季度還用便攜式儀器復(fù)試數(shù)據(jù)，通過(guò)前后數(shù)據(jù)比較，確定UPS是否正常。

對(duì)于特別重要的裝置采用雙機(jī)并聯(lián)方式，當(dāng)一臺(tái)UPS故障時(shí)，另一臺(tái)可以繼續(xù)擔(dān)負(fù)全部負(fù)載的供電，以實(shí)現(xiàn)更高一級(jí)的不間斷供電要求。

5 待進(jìn)一步完善的措施

不間斷并不意味著UPS沒(méi)有故障或絕對(duì)的不間斷供電，但它可以將重要負(fù)載因供電中斷造成的停機(jī)率下降到設(shè)備所能允許的程度。在目前情況下，已能使平均無(wú)故障時(shí)間達(dá)到數(shù)萬(wàn)小時(shí)，甚至5a以上。

為了達(dá)到不間斷供電的目的，還可以從設(shè)備裝置上采取措施。如圖3，聯(lián)合裝置UPS是雙機(jī)并聯(lián)，DCS所用24 V直流電源也是多電源互備方式，這兩個(gè)環(huán)節(jié)的供電都是非常可靠的，但兩部分的結(jié)合點(diǎn)處卻是單回路，是一瓶頸點(diǎn)，故障機(jī)率比較大，影響裝置正常生產(chǎn)。

圖 3 現(xiàn)在運(yùn)行電路

如果改為圖4所示的供電方式，整個(gè)供電途徑都是雙回路，很明顯，供電可靠性大大提高。

圖4 修改后的電路

另外，上海石化、金陵石化等公司采取的“UPS風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)”模式也是一種提高安全供電的措施。其實(shí)質(zhì)就是減少單臺(tái)UPS的供電范圍，用多臺(tái)UPS分別承擔(dān)供電任務(wù)，在故障機(jī)率相等的情況下，某一臺(tái)UPS故障所導(dǎo)致的停電范圍減小，不致引起整個(gè)裝置全部癱瘓。

參考文獻(xiàn)

（1） 王其英.不間斷電源UPS剖析與應(yīng)用 北京：科學(xué)出版社

（2） 郁百超.不間斷電源領(lǐng)域的新突破第十四屆全國(guó)電源技術(shù)年會(huì)論文集