石林企业电力系统检测方案（国华宁海电厂600MW机组UPS系统的运行分析）

通过对国华宁海电厂4×600MW 机组的UPS系统电源接线方式介绍、运行方式的切换，以及在运行中出现的一些问题进行分析， 提出改进和防范技术措施。

随着现代大型发电机组采用了复杂的DCS、DEH等热工自动化控制系统、计算机监控和安全保护系统，其装置对电源质量和供电稳定可靠要求很高，该电源要求无论在机组厂用电中断还是电网故障时，这些系统都不应发生供电的中断，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。

应运而生的静态交流不停电电源（简称UPS），由于其具有很高的供电可靠性及供电质量，并且能够保证连续的供电，满足了这些负荷的苛刻要求，消除了电源故障对重要负荷的影响，从而保证了机组的安全可靠运行。

本文就宁电一期4×600MW机组UPS系统的电源接线和运行方式进行分析研究，并对UPS在运行中发生的一些问题进行分析以及所采取的相关措施，与同行交流切磋。

１　国华宁电4X600MW机组的UPS装置简介：

宁电一期4×600MW机组UPS系统的配置为：每台机组采用2×80kVA的UPS装置，两套UPS独立运行，没有并机柜，对于重要负荷互为备用。UPS系统是一个多路电源输入输出的低压多端网络，系统的核心设备——逆变器和静态开关等是一套电子元件自动控制的装置。

图1 UPS系统接线方式

考虑到大型机组中UPS电源的重要性，宁电在UPS电源的接线方式和选型上，都突出体现了UPS的可靠性：

1．1接线方式：

从图一中可看出UPS装置设置了三路输入电源：其中主路电源取至400V保安MCC A(B)段；旁路电源取至400V锅炉PC A(B)段；直流电源取至本机组的220V直流母线。通过不同的三路电源提高供电可靠性。

1.2选型上：

（1）交流输入电源额定电压380V，变化范围－15％～＋15％，三相三线制，中性点不接地系统。

（2）交流旁路输入电源额定电压380V，变化范围－15％～＋15％，AC相，中性点不接地系统。

（3）直流输入电源的工作电压范围为187V～264V。

（4）平均无故障间隔时间不小于280000小时。

（5）逆变器的直流输入电压应与输出电压相一致，当蓄电池组供电时，在其最高和最低电压范围内，逆变器均应正常工作。

（6）静态开关自动地将负荷切换到逆变器供电，或从逆变器切换到静态开关供电，切换时间＜5ms。

（7） 装置过负荷能力：100％额定负荷长期；125％额定负荷10分钟；150％额定负荷1分钟；200％额定负荷10秒钟；500％额定负荷2秒。

（8） 逆止二极管能承担逆变器最大输入电流，且反向耐压不低于整流器直流输出脉冲电压峰值2倍。

（9） 手动旁路开关具有先合后分的性能。

2 UPS的运行方及注意事项：

2．1 机组的UPS运行方式：

运行方式有四种，分别为：正常运行方式，直流运行方式，静态开关运行方式，手动旁路开关运行方式。

（1）正常运行方式：400V保安MCC段（主电源）供电，交流电输入经过匹配的变压器供应给相角控制整流器，整流器补偿主线电压的波动，负载的偏差，以维持直流电压恒定。逆变器依靠最优正弦脉冲宽控制（PWM）转换直流电压至交流电压并直接为所连接的负载供电。图二中粗黑线为正常运行方式时的供电通道。

图2 正常运行方式

（2）直流运行方式：当400V保安MCC段（主电源）输入电压发生下降或整流器故障，接入直流中间电路的蓄电池（220V直流母线）将会自动无干扰的为整流器供电。蓄电池（220V直流母线）电压下降由逆变器控制从而使UPS 输出的电压保持恒定。图三中粗黑线为直流运行方式时的供电通道。

图3 直流运行方式

（3）静态开关运行方式：在直流运行方式下，当蓄电池放电达到限度，警报将会发出，如此时主电源未恢复而旁路输入电压正常，系统将自动切至静态开关运行方式；还有就是在逆变器发生故障时，旁路输入电压正常，系统也将自动切至静态开关运行方式。图四中粗黑线为静态开关运行方式时的供电通道。

图4 静态开关运行方式

（4）手动旁路开关运行方式：当整流器、逆变器或静态开关需要检修时，应手动将手动旁路开关切至“旁路”位，直接由旁路电源柜供电。图五中粗黑线为手动旁路开关运行方式时的供电通道。

图5 手动旁路运行方式

2．2 UPS运行时的注意事项：

（1）整流器无输出或电压下降，主厂房220V直流电源将会自动无干扰的为逆变器供电，逆变器不再由整流器供电。当整流器有输出时，UPS系统将会自动恢复到整流器供电。

（2）当逆变器过载（＞150% 1分钟或＞125% 10分钟）或者逆变器故障，UPS系统将自动切换到旁路。

（3）UPS系统正常运行时因故障自动切至旁路主线（经静态开关供电）运行，当交流电源恢复时UPS将自动返回整流器主线供电。

（4） 当由正常运行方式或直流运行方式切至静态开关运行方式时，必须检查同步灯亮，才能进行切换。

（5） 220V直流母线电压不能满足逆变器的输入要求，如果旁路电源在热备状态，UPS系统将自动转到旁路运行；如果旁路主线不可用，系统将会自动停机。

（6） UPS系统因故障或检修需要切至手动旁路供电前，必须检查UPS已由静态开关供电，才能切至手动旁路供电。

3 UPS运行中出现的问题

UPS装置在多次手动切换运行方式过程中均正常、切换可靠。但投用以来发生了几次异常情况，下面简要介绍一下：

3．1 UPS风扇故障报警（Fan fault）

自宁电4X600MW机组投产以来，每台机组的UPS都发生了风扇故障报警，报警出现以后，经与厂家深圳威克赛公司联系，共同研究探讨，确认风扇启动电容的电容值降低引发了风扇故障告警。此告警在UPS不停机的情况下，不会影响设备的稳定运行；但如果UPS停机启动则可能会造成风扇启动有问题，引起设备温度过高影响到UPS主机设备稳定运行，进而影响UPS的重要负荷。

3．2 2007年6月18日4B UPS装置“同步异常”报警。

2007年6月18日21：42 ，电气人员在检查中发现4B UPS装置面板无报警信号，但装置报警历史记录中，有两条报警记录，分别为：Bypass out of tolerance; sync error。其含义为：旁路电源异常，主机未检测到旁路同步信号。而UPS 4A无任何异常信号。

在查找原因时发现该报警是在机组跳闸时出现的，在对4B UPS旁路电源输入电压进行分析，发现在机组跳闸1S后，其输入电压有明显下降，电压为335V较正常385V下降了12.9%；但UPS装置输出电压曲线基本正常，电压变化范围为243.7V～243.8V，幅度在0.1V对负荷没有影响。

进一步检查机组故障录波器6KV 4B段母线电压在机组跳闸1S后，电压由6KV下降到5.2KV，说明UPS装置旁路电源输入电压波动是因上级电压波动引起，经询问运行人员，在机组跳闸1S时，电动给水泵发生自启动，引起6KV 4B段母线电压下降。

后在运行配合下启动电动给水泵进行验证，结果4B UPS装置发出“同步异常”报警。再查找发现4B UPS主电源的上一级电源为4B锅炉变，其旁路电源的上一级电源为4B汽机变，4B锅炉变和汽机变都接自6KV 4B母线（没有交叉接线），在6KV 4B母线上的电泵自启时，母线电压下降较大，旁路电源回路的电压调节缓慢使电压下降超过10％额定电压，而主路由于有逆变器控制、调节输出电压未发生变化，导致电压差太大而发出“同步异常”的报警。

4 防止异常的改进措施

（1）利用停机的机会对各台机组的UPS进行了运行方式的倒换后，对风扇启动电容进行更换，装置至此未发生UPS风扇故障报警。由于UPS风扇启动电容寿命有限，一般在使用12个月后，应及时进行更换，以保证风扇的正常工作，避免UPS主机设备超温影响重要负荷。并在UPS间内增加了温、湿度计，在巡检时进行查看，做好记录。

（2）由于每台机组的两套 UPS装置均存在主路电源和旁路电源的电源取向为同一6KV母线，在6KV单段母线故障失电时，使UPS的主路电源和旁路电源均失去，使UPS的可靠性降低，严重时可能因220V直流母线存在问题，而是UPS发生停电事故。目前生产技术部门已拟定好方案，在各台机组停运时，将主路电源和旁路电源的电源接线方式改为取向不同的6KV母线，真正起到互为备用。

（3）在正常运行中只能监视UPS的输出电压、电流的幅值，无法对其波形相位进行监视，不利于及早发现UPS的异常。同时当UPS输出异常影响热控DCS系统时，将无法保证对UPS输出的正常记录，影响事故分析，现已将机组UPS装置A、B套各自的输出电压和电流引入对应的机组故障录波器，UPS电压波动，故障录波器将启动录波。从而为及早发现异常情况和事故分析提供数据。

5 小结

由于UPS主路电源和旁路电源的接线方式目前还没有改变，因此在机组跳闸电泵自启时还会发出“同步异常”报警，作为运行人员不能麻痹，应及时至就地检查UPS的运行情况。对于在改变UPS运行方式时，应特别注意静态开关和同步灯的状态以及手动旁路开关的位置，避免发生非同步切换损坏设备和切换时的失电，故运行人员要进一步加强学习UPS的操作说明和系统存在的问题，以确保UPS的正常运行，为机组安全运行保驾护航。

（摘编自《电气技术》，原文标题为“国华宁海电厂600MW机组UPS系统的运行分析”，作者为章建平。）

,