变电站UPS电源更换方案要点控制

黄永坚

（广东顺畅科技有限公司，广东 江门 529000）

UPS 不间断电源系统是随着用电设备对于电源可靠性要求不断提高的背景需求而诞生的。虽然变电站很少出现停电失压等情况，但是许多重要二次设备系统不能受停电的影响[1]。例如DCS 综合自动化控制系统、监控系统、自动化仪表、调度通信系统以及微机系统等核心设备。其中，GPS 时钟对时装置、无线通信系统需要较高稳定性的电源，才能精准稳定地运作。而UPS 电源系统能够满足上述需求。在变电站中加装或更换新的UPS 电源系统，能够保证站内的重要二次设备在紧急状况下的电力供应，该系统与市电连接，具备储能系统。当电网供电正常时，市电通过UPS 系统，稳压之后进行电压输出，输出电压稳定在输入电压的105%～108%，同时具有滤波抗电磁干扰的特性。当市电切断后，UPS 系统会立即切换工作模式，将存储的电能通过逆变器进行输出，稳定供电质量，保护关键用电设施[2-3]。

1 工程概况

1.1 工程基本情况

110 kV 翠山变电站位于开平市长沙镇，地区类型为I类，该工程属于技改项目，工程内容包括电气一、二次设备拆除、安装及调试。

1.2 施工概况

该工程施工工作包括以下内容：1）在110 kV 翠山站主控室内安装新的29P UPS 不间断电源屏，敷设新的二次电缆及完成相关接线。2）从37P #1 站用电屏敷设新的打印机电源分别环跳36P #1 故障录波屏、39P #2 故障录波屏、40P 低频低周减载屏、26P #2 公共测控及10kV 5M-6M 备自投屏、24P #3 主变保护屏、22P #2 主变保护屏、20P #1 主变保护屏、7P 110 kV 开翠线保护屏、8P 110 kV 翠塘线保护屏。3）完成新29P UPS 不间断电源屏调试、验收。4）对监控后台机数据扩容，将新29P UPS 不间断电源屏接入监控后台机，完成站内及调度信号核对、验收。5）将原10P 交流不间断电源屏内负载转至新29P UPS 不间断电源屏上，投运。6）拆除原10P 交流不间断电源屏及相关退运二次电缆。

1.3 施工流程

在施工开始之前，项目经理负责组织相关人员为施工前的项目进行以下准备：熟悉并查看施工图，准备详细的施工步骤和计划，并进行技术介绍。施工流程如图1 所示。

1.4 施工器具清单

为了工程顺利地进行，需要在前期做好工具准备工作，在施工当中要采取工具管理措施，防止施工工具丢失，做好使用记录，工具清单详见表1。

表1 施工工具清单

2 施工升级控制要点

2.1 升级前重点专项控制要点

2.1.1 二次设备、线路专项检查控制要点

施工必须按照设计图和厂家的安装说明书进行，禁止私自改动图纸。如需要变更，要向有关部门申请批准，并记录修改部分。在停电准备作业前要参考新旧图纸，重复确认二次回路是否满足新回路改造方案基本要求。在变电站运行时查线，只允许打开工作范围内指定的屏柜后门，不能接触本体装置。如果发现有松动的二次回路接线，应通知设备运维人员进行处理，不得私自接线。

施工前应检查设备和材料的质量，数量和状态是否符合安装要求[4]，做好数据采集和数据记录工作。在拆除带电回路时，必须先填写二次回路工作措施单并严格执行。进行作业前应确认交直流电源源头，先拆后测，确认二次回路不带电后才可以进行下一步操作。需要拆除的电缆应先用万用表确认不带电之后进行对线，确认是同一电缆后，用绝缘胶布将所有缆芯包裹，完成拆线后再进行两端对线操作，验证拆线正确性。

在工程实施期间，禁止未投入运行的设备（含未接入工作的回路）与运行设备之间存在影响运行设备正常运行的跳闸出口回路或电气连接。这些回路必须断开并用绝缘胶布包裹，断开位置必须标识明显。敷设电缆前对所有涉及的运行二次屏柜内的端子排用警示胶带进行封贴；敷设电缆前对相关二次屏内端子做绝缘处理，对非工作范围内的运行设备或屏柜用红布遮盖。负载转接时运行屏只能留下直流端子，其余端子做绝缘处理。施工人员不得擅自操作任何与运行设备相关的二次空气开关，闸刀和保险装置。验收人员必须全程监督，在试验工作开展前，须检查电缆回路，做好未接入电缆防短路处理。

进行二次屏柜设备作业前，屏内的待安装设备与运行设备使用绝缘垫进行隔离，将与工作无关的装置、电源、端子、压板、转换开关和操作开关等采用布帘、贴封、防护盖等方式隔离，只留出工作部分。遥信回路的公共端应在保护装置调试完毕后接入，以免在调试过程中保护动作信号过多报警，影响调度监控。

2.2 升级时具体施工操作控制要点

在实际施工当中需要按照以下操作要点管控电源升级施工质量及施工安全。①将当日安装所需要的材料搬运至工作场地中的专用材料堆放区，做好材料台账统计并办理工作凭证。②工程人员在指定工作场地内安装新的UPS 不间断电源屏。③在搬运屏柜时，需要安全员在场监督作业，并委派1 名有多年工作经验的专业监护人员进行现场指挥工作。④屏柜搬运前需要与相关人员做好交底工作，告知相关人员严格按照安全交底所述，在指定工作区域内进行作业，合理规划好屏柜搬运路线。⑤完成新UPS 不间断电源屏的调试和验收工作。采用500 V 绝缘摇表对屏内二次回路及装置进行测试。装置上电后，检查屏内各指示灯是否正常。用万用表检查交直流电源输入电源电压、整流器输出电压、逆变器输入（出）电压是否正常并与液晶显示一致。用试验仪模拟输入电压故障偏高或偏低，是否能正常报警发信。逐一断开任意输入电源，验证装置能够自动切换，确保装置正常输出电压。上述每个步骤现场由电源班旁站见证。⑥将新的UPS电源数据导入原有数据库，完成站内调度信号核对验收。监控后台及数据扩容，必须由继保自动化工作人员监督，不得私自对监控后台机进行修改、操作等。重启设备系统时，需要报备管理运维人员，并经许可在继保自动化工作人员监护下进行。对新UPS 不间断电源屏进行模拟发信，由继保自动化工作人员负责验收。⑦将原有的UPS 负载转移到新的UPS 电源屏上。对不能停电的装置，倒负荷前，合上新UPS不间断电源屏的负荷空开，用万用表测量准备接入的电源电压线芯与屏柜，在运行中的电源电压的等电位误差不超过误差值及新旧电源核相，由继保验收人员检验并确定可以接入后，将装置电源由原UPS 不间断电源屏负荷转至新UPS 不间断电源屏，检查装置正常，拆除原UPS 不间断电源屏电源电缆（计量电能质量监测、配线屏PDU 电源）。对于能短时停电的设备，合上新UPS 不间断电源屏的负荷空气开关，用万用表测量准备接入的电源电压线芯正常，断开原UPS 不间断电源屏对应设备负荷空气开关，用万用表测量设备电源输入端子排检查无电压后，拆除原UPS 不间断电源屏电源电压线芯，重新将新UPS 不间断电源屏负荷电缆接入并合上该空开，检查设备正常，如打印机电源、具备双电源设备等。⑧封板的具体尺寸由要保护的盘柜，电缆孔洞的大小来决定的。为了达到良好的封装效果，要求盖上时和电缆之间的缝隙不大于10 mm。将防鼠泥加热均匀至湿黏土状态，按照一定比例均匀铺在封板上。防鼠泥厚度要求在25 mm～35 mm为宜。保护盘柜，端子箱的屏蔽接地线一定要按照既定的长度编制，端部适当补上焊锡，用热缩管封装，盘柜间要用50 mm2的铜线接地，确保接地效果牢靠。

2.3 升级后设备维护验证控制要点

为了有效降低生产成本，该项目使用了不间断后背式电源，在运行期间，不间断电源通常处于逆变器供电状态，要获取设备的负载特性并控制电容功率因数，通常约为0.8，便于将其控制在纯电阻或电容状态。为了避免不间断电源的负载功率出现下降趋势，需要精确调整负载电抗，将负载设置在最佳范围，保证设备正常运行（通常在30%～60%）。在不间断电源工作期间，应将逆变器保持在接通电源状态，控制交流输入中的保险丝容量，以避免受到外部因素的干扰，并充分发挥其自动稳压抗干扰能力。当逆变器作为不间断电源的电源时，应使其尽可能地处于空闲状态，确认不间断电源的输入电平。在电网运行过程中，有时会发生停电，应根据后背式不间断电源的特点来调整电源的交流稳压的关键点。要分析方波输出不间断电源的供电情况，控制逆变器电源的转换时间，不要为计算机网络服务器中心供电。在不间断电源的操作期间，要将电源的输入电压与市电的输入电压进行比较，控制电源所在环境的温度和湿度。

电路安全合理是确保功率传输的关键，所以必须做好电路的检修和改进才能保持系统正常运行。1）增加通断恢复式热敏电阻改进了电路，使用继电器控制热敏电阻，不仅可以控制设备运行状态，解决热敏电阻的长期过热问题，还可以保证系统的稳定性。2）改用通用转换开关H-IWNS8，H-LWS8 开关的介电强度为50 V，可以达到系统对开关电压的设计上限。3）增加熔断时间，原始的短路保护很差，保险丝在UPS 系统内部，熔断时很难发现问题的源头，使用空气闸刀熔断器代替陶瓷熔断器能够控制熔断时间，提高保护作用。4）解决局部高温问题。改造后，使用性能更好地辅助电源模块的系统。该模块可实现AC 220 kV 和DC 240 kV 的两路输入，并且电压纹波小于100 V。整个模块金属外壳主要安装在通风口上方，散热可立即得到改善。5）解决接触不良的影响。如果接触不良，UPS 将无法正常运行，因此必须解决这个问题，可以经过科学分析和改进，升级后的UPS使用30 个螺钉锁定镀金零件，总体连接插件数量已从27 个减少到5 个，以确保良好的接触。6）解决信号干扰问题。控制板和驱动板合并在一起，板的整体尺寸减小了31%。用4层PCB 替换原来的2 层PCB，以进一步提高抗信号中断能力。

2.4 文明施工管理要点

2.4.1 现场文明施工与环境保护要点

施工人员完成作业时禁止留下垃圾，剩余材料需要分类按区域堆放。加强文明宣传工作，提高施工人员文明素养，鼓励和谐互助，做到语言文明，个人卫生整洁。响应国家号召，做到绿色环保施工，不随意丢弃施工材料，做好回收工作。施工时注意节省材料，不浪费材料。尽量避免使用一次性耗材，多使用重复性耗材，既节约成本也节约材料。

2.4.2 安全施工措施要点

标准化工作准则：在施工之前，所有工作人员必须学习安全工作手册；办理工作凭证，按照规定的操作准则进行专业化的作业，且必须服从在场管理人员的调度安排，禁止按照自我意愿进行作业。安全第一原则，如在作业当中遇到危及人身安全、电网安全的状况时，应立即停止作业，远离危险区域，并向上级部门进行报告，必要时可越级报告。作业时，现场指挥人员为第一责任人，严禁擅离职守，必须对作业现场进行合理指挥安排，为施工作业人员的安全保驾护航。在作业区域须挂上诸如标识牌等标志作用强的标志物，标志物外的区域为带电区域，严禁跨区域进行作业。设备材料要进行集中分类堆放，不得私自将材料据为己有或者带离工作区域。作业结束就及时离开作业区域，再次进入工作区域需要得到管理人员的同意或者重新办理工作凭证。施工人员需要每天参加班会，进行工作总结和安全知识学习。

3 风险防控

组建项目应急防控指挥部。该部主要职能是在发生事件（事故）时，根据事件（事故）的情况，包括人员的伤亡、设备损害以及对供电系统的损害情况，启动相应的应急方案，部署应急和响应的各项工作，指挥现场应急（抢险）工作小组进行事件（事故）的应急处理和抢险救灾工作，及时向公司、有关上级部门和有关政府部门汇报情况，并协助进行有关工作。

当紧急、突发事故（事件）发生后，现场负责人应马上组织现场人员抢险救灾，抢救伤员，采取一切的措施控制险情事故的进一步扩大，减少损失，保护现场，并注意保护自身安全。项目应急防控指挥部根据报告的情况启动相应预案，现场应急工作救援小组，在项目应急防控指挥部领导下，直接奔赴现场负责各种事故和事件的处理和应急抢险工作。

当事故或紧急情况应急抢险工作完毕后，恢复正常状态。各有关部门做好记录，安全质量监察部组织专门会议对应急预案与响应计划的适应性进行总结和评审。

4 结语

UPS 不间断电源系统的搭建有助于提高变电站二次设备供电保证能力，提高设备运行稳定性，为核心二次设备的供电安全保驾护航。该系统的搭建是一个系统性的专业工程，需要各个部门的紧密配合以及各专业人员的共同努力。在技术改造工程当中必须注意合理合规操作，杜绝胡乱操作的行为。作为一名工程管理人员应持有实事求是的工作态度，在成本、质量、效率以及环保安全等方面追求精益求精。运用整体的宏观理念，找出通用的控制措施，也要注重细节把控，二者结合提升UPS 工程的整体质量，创造更高的经济效益。