浅析交流不停电系统在发电厂中的应用

关宁强

浅析交流不停电系统在发电厂中的应用

关宁强①

(山西兴能发电有限责任公司)

随着单台发电机组容量的不断增大,对机组的自动化水平及保护装置的可靠性提出了更高的要求,因此,对这些重要负荷提供不停电电源UPS装置也显得尤其重要。本文以古交发电厂为例,介绍了交流不停电系统的基本结构、主要特点、运行方式以及日常操作模式。

发电机组;交流不停电系统;基本结构;主要特点

在现代化的发电厂中,随着发电机组单机容量的不断增大,对机组的自动化水平及保护装置的可靠性提出了更高的要求。古交发电厂300 MW机组的控制、监视系统,都采用自动化水平较高、控制手段较为先进的计算机装置,其装置对电源质量和供电可靠性都有很高要求;此外大容量机组发电机的各种热工自动装置,如自动调节用组装仪表、汽轮机电液数字调节装置、锅炉联锁及安全监察系统FSSS、汽机监视仪表(TSI)、协调控制系统(CCS)等,都需要有一个可靠的电源,该电源要求无论在机组本身厂用电中断还是电网故障时,都不应中断供电,这些装置一旦失电,将会使机组失去必要的监视和调节手段,给机组的安全稳定运行造成严重的威胁,甚至造成巨大的经济损失。这就要求大容量机组中不但有可以使机组安全停机的事故保安电源,而且要求有一个为控制、监视装置及事故后状态参数记录装置提供高供电品质且不间断供电的交流不停电电源,即 Uninterruptible Power System,习惯上把它简称为UPS电源。

1 设备构成

古交电厂选用的UPS电源是美国艾迪森公司生产的交流不停电系统。它采用两路交流电源(三相380 V和单相220 V)和一路220 V直流电源作为输人,输出为220 V单相交流电。系统主要由整流器、逆变器、静态开关、旁路稳压柜、手动旁路开关等组成。其结构图见图1。

1)UPS本体：由输入隔离变压器、整流器、逆变器、输出隔离变压器、手动旁路开关、自动静态开关、旁路隔离变压器、隔离二极管、液晶监视器、本机诊断系统、与DCS的通讯接口等组成。

图1 交流不停电系统结构图

2)旁路稳压柜：主要由旁路调压变压器、补偿变压器、控制仪表等组成,输入电压为AC 220 V,经过稳压输出,输出电源为AC 220 V,接至UPS电源本体的旁路输入。

3)整流器：将交流市电转换为直流电源,提供电能给逆变器,逆变器再将直流电源转换成交流电源后提供给负载使用。本机直接采用直流电源供电。

4)逆变器：将直流电源转换成交流电源供应给输出负载使用。

5)静态开关：在极短的时间内将负载由备用电源转为逆变器供应,或者由逆变器转为备用电源。

6)维护旁路开关。

a)当UPS进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时,向负载供电的电源开关。b)维护旁路开关的操作方法：首先切断逆变器开关,静态开关自动转换为备用电源给负载,然后再激活维护旁路无熔丝开关,再切断备用电源无熔丝开关和整流器无熔丝开关,此时负载由旁路开关回路提供,按此顺序操作输出不会有中断情况。

2 设备规格参数

设备规格参数见表1,表2。

表1 设备规格

表2 UPS参数

3 运行方式

1)在机组不正常或事故状态时,不停电电源系统向机组计算机、机组控制和仪表设备等负荷提供稳频、恒压的交流电源。

2)在正常运行时,由保安工作段提供三相交流电源,由本机220 V蓄电池提供直流电源,当工作段或整流器故障时,不间断地提供额定值的电源。

3)在过载、电压超限或逆变器发生故障或整流器意外停止工作,或蓄电池放电至终止值时,静态开关将负荷转为旁路供电。

4)当UPS检修时,由手动旁路开关对设备隔离,并直接供电。

4 UPS的四种操作模式

1)正常操作模式：在正常市电供应下,整流器将交流市电转换为直流电源后,供电给逆变器并同时对电池充电。2)停电(电池供电)模式：当市电发生异常时,电池组提供电能给逆变器,使交流输出不会有中断现象,达到保护输出负载的作用。3)备用电源模式：当逆变器发生温度高、短路、输出电压异常或负载超载等等异常情况时,而且超过逆变器可承受范围时,逆变器会自动切断以防止损坏。如果此时市电仍然正常时,静态开关会将电源供应转为由备用电源输出给负载使用。4)维护旁路模式：当UPS要进行维修或更换电池而且负载供电又不能中断时,可以先切断逆变器开关,然后激活旁路无熔丝开关,再将整流器和备用电源无熔丝开关切断,由备用电源经旁路输出给负载使用。

5 结 论

从UPS装置6年来的运行情况来看,该系统设计原理较成熟,可靠性较高,调试及日常维护工作量较小,能满足各种运行工况的要求。但它尚存在以下缺点：1)装置的控制、保护元件采用集成电路插件板,集成度较差,故障时缺陷查处较难。2)装置的控制、保护关键插件板的原理图厂家未提供,因此某些故障只能由厂家人员处理。3)环境温度、灰尘对装置的运行影响较大,以待今后进一步改进。

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

关宁强 男 1982年出生 2004年毕业于山西大学 助理工程师 古交 030206

2010-04-28