大唐盘山发电厂UPS系统简介

    摘要
    在大容量火力发电厂中，交流不停电系统（UPS）越来越成为不可缺少的电源系统，本文简要介绍了大唐盘山电厂UPS系统电源的取得方法、基本构成、主要特点、运行方式及旁路装换开关的作用。

     引言
     在现代化的发电厂中，随着发电机组单机容量的不断增大，特别是600MW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,我们把它称为UPS电源。
    1 UPS电源的取得方法
通常交流不停电电源的取得有两种方法，其一是利用旋转逆变法，即将电动发电机直接接于直流母线上，用旋转的发电机将直流电转化为交流电，这种方法由于设备简单，供电较可靠，但旋转设备运行维护复杂，噪音大，所以仅在部分的300MW及以下电厂使用；其二是静止逆变法，该供电方式可作自动切换，有较高的可靠性，维护工作量较小，但接线复杂，多用于300MW及以上电厂。盘山发电厂两台600MW机组采用了由可控硅作为整流逆变元件的静止逆变装置的UPS电源。
    2 大唐盘山发电厂UPS电源系统简介
    2.1 盘山电厂UPS系统的主要特点
盘山发电厂采用的是PEW1080-220/220-EN型UPS系统，该系统主要有如下特点：
a 三相输入/单相输出 模块化设计，且具有多种可选功能对发电厂及石化厂工业控制系统等具有特殊要求的部门具有无可比拟的优越性。
    b 5-100KVA UPS 220VDC 直流系统 满足电厂对直流系统的设计要求，可与用户公用电池系统接口。
c 最新的模块技术
d 微机控制操作，自动检测、遥控检测，智能化诊断、记录系统
e 极高的动态特性，极好的短路保护功能
f 适合于电机负载，允许100%的不平衡负载。
g 可并机运行的冗余设计。
h 逆变器的直流输入范围宽
i  同步范围宽
j 平均无故障时间>25万小时
l 简单方便的人机对话功能，控制和监测面板
    2.2  盘山电厂UPS系统电源的取得方法
      我厂UPS电源系统为单相两线制系统。通常情况下电厂中UPS主路与旁路电源都取至事故保安段，由于我厂采用由发电机出口断路器与电网并网的方式，避免了起停机时厂用电的切换，只要主变带电即可获得厂用电，从而使厂用电获得了较高的可靠性，因此，我厂的UPS电源采取了主路取至锅炉动力中心，旁路取至保安段的方案。此外我厂还增加了备用UPS系统，并且将备用UPS系统的输出作为主UPS正常运行时的旁路电源，而将保安电源作为主UPS旁路电源的备用。从而使本来就可靠性很高的UPS系统又增加了一个保险系数，这一设计方案使我厂的UPS系统具有极高的可靠性。

其系统示意图如下

2.3  盘山电厂UPS系统的运行方式
    我厂UPS系统的运行方式分为：正常运行方式、蓄电池运行方式、旁通运行方式和后备运行方式四种。
a. 正常运行时，由锅炉动力中心（3BFB04B，4BFB04B）向#3、#4UPS供电，经整流器后送给逆变器转换成交流220V、50Hz的单相交流电向UPS配电屏供电。
b. 220V蓄电池作为逆变器的直流备用电源（#3、#4UPS的直流备用电源分别取自#3、#4机220V直流系统），经逆止的二极管后接入逆变器的输入端，当主路电源失电时，由220V蓄电池向逆变器供电，因采用静态开关切换，UPS母线不会间断供电。如果这时主路电源故障，而蓄电池达到放电极限，便会发出一个警报。如果旁通电源的参数是在允许范围内，装置系统自动转换成旁通运行方式。在正常运行及蓄电池运行方式时，旁通开关处于自动状态。当由于过载(＞150% 1min，125% 10min)或逆变器故障及UPS装置需检修而退出时，采用旁通运行方式。
c. #3、#4UPS的旁通电源有两路，分别来自备用UPS的输出和#3机保安B段，正常由备用UPS的输出供电。旁通供电装置能在不间断供电情况下，使UPS供电转换为旁通供电。这种转换可以是自动进行，也可以是手动操作。无论是自动或手动转换只在不间断电源装置电压、频率、相位都和旁通电源同步时才能进行。
d. 备用UPS正常运行时，由公用段（两路分别来自A段、B段）向UPS整流供电，经整流器后送给逆变器转换成交流220V、50Hz的单相交流电做为#3、#4UPS的旁通电源；直流备用电源有两路，分别来自#3、#4机220V直流系统；旁通电源来自#4机保安B段。
e. 旁通电源在UPS检修完成或UPS故障消除可以正常供电时，应退出运行。恢复UPS正常运行方式。如果旁通运行方式下，旁通电源发生故障，此时，只要整流装置可用，装置系统自动转换为正常运行方式，而此时，如果整流装置也故障，蓄电池参数在允许范围内，则转换成蓄电池运行方式。
f. 后备运行方式就是处于准备随时接通的不间断电源装置。
2.4  UPS系统的基本结构

UPS系统原理接线图如下：

    UPS系统主要部件有整流变压器、整流器、逆变器、扼流线圈、旁路调压变压器、直流回路逆止二极管、静态转换开关、旁路开关、交流230V母线设备、控制与信号面板等元件组成。
系统采用三相桥式整流，设有过电压、电流限定保护以及缓冲电路。将三相正弦电压转换为直流电源。逆变器采用脉宽调制逆变电路，并设有支流输入低电压保护和电流限制保护。将直流电压转换为220V交流电源。
    2.5  盘山发电厂的手动旁路开关（Q050）
    手动的旁路开关（Q050）提供了在对装置内部进行操作时将装置系统置于无电的可能性。为不停电情况下检修UPS整流器、逆变器、静态转换开关提供了可能。因此，UPS的手动旁路开关（Q050）在我厂UPS系统中比较重要。下面主要介绍一下手动旁路开关（Q050）的作用。
Q050开关切换是重叠式的，就是说在转换时负荷根本不会断电。这种开关有三个转换位置（三级）。

 Bypass/旁通
 Test/检验
 Auto/自动
    在正常运行时，手动旁通开关总是处于《自动》状态下。
《TEST》（检验）位置可以用来做作检验用（修理和维护操作），如用来让逆变器和旁路电源同步，或者用来在逆变器-旁通-逆变器间转换。
《BYPASS》（旁通）位置是在装置系统内进行修理和维护或为了工作，该装置系统被转换成无电压。
    3  结束语
    本文简要介绍了天津大唐盘山发电厂UPS系统的基本结构、技术特点、以及手动旁路开关的作用。意在为其他兄弟电厂选购和改造UPS系统时提供一种借鉴，同时也希望能增加其他运行人员对UPS系统的了解。