国产UPS首次应用于海洋采油平台

＊张清伟

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 524057）

国产UPS首次应用于海洋采油平台

＊张清伟

（中海石油（中国）有限公司湛江分公司 广东 524057）

UPS（Uninterrupted Power Supply，即不间断电源）系统是海洋石油平台核心电气设备之一，UPS运行情况直接影响平台的安全和正常生产。随着海洋石油规模的不断扩大，越来越多的UPS被用于海上平台。长期以来UPS的供货都采用国外进口品牌，普遍存在着交货周期长、采办和维护费用高等问题。本项目（文昌13-6平台）首次与国内UPS厂商合作，在海洋采油平台成功应用国产UPS，既满足海上生产要求，同时又降低了开发和维护成本，经济效益明显。

UPS；国产化；降低成本

引言

UPS系统作为海洋采油平台最重要的电气设备之一，为平台的PCS（生产控制系统）、ESD（紧急关断系统）、F＆G（火气系统）、通信系统、空压机系统或设备等提供控制电源，UPS的运行是否稳定直接影响平台生产的安全和稳定。

之前海油平台使用的UPS基本都为国外品牌，普遍存在供货周期长、采办费用和维护成本高等问题。近些年国产UPS经过技术研发和革新后，不仅技术成熟、性能稳定，而且供货周期短、费用低、服务响应快；最重要的是经过专门针对海洋环境进行升级设计后，国产UPS已经能够完全适用于海洋环境。

1.技术方面优势

(1)UPS主机对海上电网的适应性

UPS一般是由发电机通过低压配电盘直接供电，由于受发电机的频率振荡（一般在±5%以内）影响较大，UPS可能会处于频繁切换的状态，甚至不能正常工作。

本项目所用EPI 30KVA产品具有很宽的旁路频率范围及快速的同步速率，对频率漂移的适应性比一般UPS好，且具有超宽的输入电压范围，可以最大程度上适应发电机组的电压不稳定、频率波动大的问题。

(2)UPS与网电切换的可靠性

网电切换到电池比较容易实现。而网电与旁路之间的切换，由于牵涉到太多的不确定因素，问题会比较多。为保证逆变器与旁路电源的转换不间断，国内厂家近些年进行了多项技术升级，目前常用的是静态开关。静态开关一般是由2个反向并联的可控硅组成，通过控制可控硅的导通或断开，来控制旁路电源的接通或断开。为了保证转换的不间断，厂家在设计时一般都采用了逆变器输出跟踪旁路的方式，来保证逆变器与旁路的同步状态。逆变器的频率/相位与旁路电网的频率/相位完全相同，而旁路电网电压需在规定范围内（UPS超宽电压输入范围），这种条件下的转换是不间断转换的。

当UPS控制逻辑板的控制电路在执行转换操作命令时，它首先发出控制命令，立即封锁原来处于导通状态中的静态开关可控硅的控制极，以触发脉冲；与此同时，并随时检测流过该可控硅的电流；当控制电路检测到该可控硅的电流为零时，立即向原来处于关断状态中的静态开关可控硅控制极发送触发脉冲，从而实现在两个静态开关之间的转换操作。在此过程中，有原处于导通状态的可控硅电流过零与新导通的可控硅完全导通之间的中断；但是，因为快速可控硅的导通时间仅为微秒级，所以在实际应用中体现为不间断转换。

(3)单机UPS与蓄电池1:1配置，提高稳定性

海洋平台传统使用的UPS一般为2台单机共用一组蓄电池。在使用过程中，一旦蓄电池组出现问题（如：接触不良造成短路、电解质泄露等），则极大地威胁到平台的正常生产，急需要在最短的时间内更换蓄电池组。蓄电池组属于危险品，从国外采办周期相当长，而从国内采办又不一定适用。

本项目UPS单机与蓄电池组采用1:1配置，两组蓄电池组相互独立，互不干扰，大大提高了设备运行的稳定性；且采用的为新型胶体蓄电池组，价格便宜、运行稳定。

(4)蓄电池组方面优势

目前，海洋采油平台UPS使用的蓄电池组多为镍镉蓄电池组，镍镉蓄电池组价格昂贵、需要定期维护。本次采用新型胶体电池（GEL），抗恶劣环境性能强，散热性能好，循环和浮充寿命长，最重要的是运行安全、可靠。

胶体电池的电解质呈固态，密封结构，电池可倾斜放置。电解质可对极板周围形成固态保护层，保护极板可避免因震动或碰撞而产生损坏，防止极板被腐蚀；同时，也减少了蓄电池在大负荷使用时产生极板弯曲和极板间的短路，不至于导致容量下降，具有很好的物理及化学保护作用。此外，使用快捷方便，无需日常维护

(5)海洋平台环境的适应性

海洋平台的工作环境比较特殊，空气潮湿、盐分大，带有腐蚀性，对UPS的安全可靠性要求很高。

本项目中我方与厂商提前沟通、交流，我方技术工程师充分参与到厂商的设计中，具体问题具体分析。生产厂商成立专项研发团队，针对海洋平台的使用环境采用众多新型结构和工艺，在原有技术成熟的产品上，进行多项创新设计，具体包括：

①顶部增加挡板，用于防护湿气凝结产生的垂直滴水，挡板采用防锈钢板并喷漆处理。

②内部PCB板采用喷三防漆处理，防止因海上盐雾而引起的电路板铜箔腐蚀，以及灰尘堆积引起的电气短路。

③主要的功率器件采用密封安装，密封箱门增加橡胶垫，将潮湿及盐雾对元器件的影响度降到最低。

④在结构设计上，风道与器件隔离，防止灰尘由进风口进入机器内部的半导体器件及PCB板上。

⑤由于变压器及电感等磁性元件需要散热，无法对其做密封处理，因而改为对其表面喷涂变压器专用的防腐漆，使其在海上裸露环境下也能保证其使用寿命。

⑥由于海上电网容量低，为避免UPS自身产生的谐波污染电网，在输入端增设滤波器控制谐波电流。

⑦针对海上电网中性点绝缘的特点，UPS旁路变压器采用三相变单相变压器；以满足一次侧输入电源为三相三线中性点不接地、二次侧输出电源为单相两线制（无零线和火线之分）的要求。

2.采办方面优势

蓄电池组采用新型胶体电池，单机和蓄电池组按照1:1设置。整套UPS配置高、性能好，其成本却只有进口品牌相同容量UPS价格的40-50%左右，节约成本优势明显。

国内厂商服务网点多，响应速度快，设备采办和备件订购周期短，可使后期的维护保养成本大为降低，因此平台关键设备的国产化是发展趋势。

3.供应商方面优势

此次我方选择的供应商为国内上市公司，其产品品牌为国内一线品牌，UPS的研发技术和制造工艺水平与国际一线厂商基本已无差别，并在产品定制化、服务本地化方面凸显出优势。

4.结语

经过国内厂商的不断努力和技术创新，目前国内一线品牌的UPS在技术方面已与进口品牌UPS不相上下，某些方面甚至已经进行反超，另外在成本、采办周期以及售后服务方面更是具有优势。

总体而言，国产UPS设备性能可靠、运行稳定、成本低，在海洋石油开发中具有很大的应用和推广价值。

(责任编辑 卢凤英)

The Successful Application of the Domestic UPS on Offshore Oil Production Platform

Zhang Qingwei
（Zhanjiang Branch Of fice, CNOOC(China) Co., ltd, Guangdong, 524057）

UPS (Uninterrupted Power Supply) system is one of the most important equipment on offshore oil platform, the regular operation of UPS directly affect the platform-safety and normal production . With the continuous development of the ocean oil, more and more UPS is used on the offshore platform. Long-term since all the supply of UPS is from the imported product, basic monopolization for foreign manufacturers, there are problems of long delivery cycle, high cost of the purchase and maintenance , after sale service etc.. The project (WC13-6 platform) is for the first time in cooperation with domestic UPS manufacturers, successfully using domestic UPS on offshore oil production platform , which can meet the requirement of offshore production, but also reduces the cost of development and maintenance, the economic bene fit is obvious.

UPS；domestic；cost reduction

T

A

张清伟（1981～）男，中海石油（中国）有限公司湛江分公司；研究方向：海洋石油相关工程项目的技术及管理。