羅斌
摘 要:某水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用兩臺(tái)UPS電源,在一次例行清掃的定期工作中出現(xiàn)了母線失電的事件,文章對(duì)失電原因進(jìn)行了分析,并提出了并聯(lián)冗余單母線輸出的UPS系統(tǒng)的運(yùn)行注意事項(xiàng)。作者對(duì)該結(jié)構(gòu)的UPS提出了改造方案,可以徹底解決UPS失電問題。
關(guān)鍵詞:UPS 失電;改造
某水電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)使用兩臺(tái)UPS電源并聯(lián)冗余單母線輸出的運(yùn)行方式,(2臺(tái)南京歐亞瑪FRUK3130,運(yùn)行方式:并聯(lián)冗余)。在一次例行清掃的定期工作中出現(xiàn)了母線失電的事件。具體過程如下:電站工作人員做定期清理UPS電源灰塵及檢測(cè)工作:1、兩臺(tái)UPS正常并聯(lián)運(yùn)行時(shí),將1號(hào)UPS關(guān)機(jī),斷開1號(hào)UPS交流輸入空開、直流輸入及交流輸出空開,此時(shí)測(cè)量1號(hào)UPS無(wú)電并開始清理工作;2號(hào)UPS逆變工作帶全部負(fù)載。2、1號(hào)UPS清理工作完成后,合上1號(hào)UPS交流輸入空開、直流輸入空開、交流輸出空開未合,此時(shí)用戶將1號(hào)UPS開機(jī),同時(shí)2號(hào)UPS報(bào)警(UPS顯示逆變故障并告警聲)導(dǎo)致負(fù)載發(fā)生短暫失電現(xiàn)象。失電造成了電站的計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)停機(jī),電站中控室無(wú)法監(jiān)視發(fā)電機(jī)組狀態(tài),造成電站與電網(wǎng)通訊中斷,電網(wǎng)調(diào)度無(wú)法獲取電站的相關(guān)數(shù)據(jù),造成較大影響。
1 故障分析
由于1號(hào)UPS交流輸出空開未合導(dǎo)致負(fù)載發(fā)生短暫失電問題分析如下:
(1)兩臺(tái)UPS正常并聯(lián)運(yùn)行時(shí),交流輸出是并聯(lián)在一起的,通過并機(jī)通訊電纜將兩臺(tái)UPS的交流輸出信息相互傳輸調(diào)節(jié)來(lái)保持一致共同帶載。
(2)當(dāng)時(shí)1號(hào)UPS在旁路運(yùn)行狀態(tài);2號(hào)UPS在逆變運(yùn)行狀態(tài)時(shí),1號(hào)UPS交流輸出空開未合,此時(shí)不會(huì)影響2號(hào)UPS工作。當(dāng)1號(hào)UPS開機(jī)過程中,1號(hào)UPS交流輸出沒有介入到2號(hào)UPS交流輸出端,2號(hào)UPS檢測(cè)到1號(hào)UPS交流輸出電流很低,電壓很低(幾乎為0),此時(shí)2號(hào)UPS處于高電壓、高電流狀態(tài)。1號(hào)UPS隨著即將轉(zhuǎn)為逆變運(yùn)行的變化,使得兩臺(tái)UPS在為了同樣逆變模式而準(zhǔn)備著交流輸出數(shù)據(jù)保持一致性,因此導(dǎo)致2號(hào)UPS交流輸出電壓降低,1號(hào)UPS交流輸出電壓升高來(lái)達(dá)到電壓平衡值。隨著2號(hào)UPS交流輸出電壓不斷降低,當(dāng)?shù)陀谀孀兤鞴ぷ麟妷褐禃r(shí),2號(hào)UPS自動(dòng)形成低壓保護(hù)狀態(tài),此保護(hù)狀態(tài)旁路不能工作(須等待1號(hào)UPS高壓保護(hù)等動(dòng)作結(jié)束后旁路才有輸出)。2號(hào)UPS低壓保護(hù)動(dòng)作后,1號(hào)UPS也進(jìn)行逆變器高壓保護(hù)使得交流輸出電壓恢復(fù)至220V后,此時(shí)2號(hào)UPS旁路開始工作帶載并伴有故障信息。由于2號(hào)UPS與1號(hào)UPS做保護(hù)動(dòng)作存在先后時(shí)差,導(dǎo)致2號(hào)UPS不能及時(shí)切換到旁路工作模式產(chǎn)生負(fù)載短暫失電現(xiàn)象(如諾未等到保護(hù)動(dòng)作結(jié)束旁路立馬工作,會(huì)導(dǎo)致UPS電解電容爆裂)。
因此對(duì)于并聯(lián)冗余單母線輸出的UPS系統(tǒng),需要注意的事項(xiàng):
①兩臺(tái)UPS并聯(lián)運(yùn)行時(shí),并機(jī)通訊電纜必須可靠連接。
②兩臺(tái)UPS并聯(lián)運(yùn)行時(shí),交流輸出空開不得斷開。
③兩臺(tái)UPS旁路運(yùn)行時(shí),任一臺(tái)UPS開機(jī),交流輸出必須連接。
④一臺(tái)UPS旁路運(yùn)行,另一臺(tái)UPS逆變運(yùn)行時(shí);此時(shí)UPS開機(jī),交流輸出必須連接。
2 解決方案
雙機(jī)單母線的UPS在實(shí)際運(yùn)行中存在較大風(fēng)險(xiǎn),要使UPS更可靠,應(yīng)該采用雙機(jī)雙母線的根據(jù)《Q/CSG115001-2012南方電網(wǎng)調(diào)度自動(dòng)化系統(tǒng)》的要求,調(diào)度系統(tǒng)UPS 電源系統(tǒng)宜采用雙機(jī)雙母線帶母行聯(lián)運(yùn)接線方式。接線圖見下圖:
改系統(tǒng)配置說明:
(1)交流輸入回路需配置交流電源自動(dòng)切換裝置;兩臺(tái)UPS 電源的交流輸入電源應(yīng)分別取自不同的交流母線段,且每臺(tái)UPS 電源的交流輸入電源和旁路輸入電源應(yīng)共用同一輸入電源。
(2)QA1 和QA2 為交流輸入斷路器,QA3 和QA4 為直流輸入斷路器,QA5 和QA6 為交流饋電母線進(jìn)線開關(guān),QA7 為饋電母線母聯(lián)開關(guān)。
(3)交流輸入電源為三相380V交流電源,直流輸入電源為220V直流電源,輸出電源為單相220V交流電源;直流電源取電站直流系統(tǒng),不配備單獨(dú)的蓄電池。
(4)UPS系統(tǒng)自帶檢修旁路切換開關(guān),在UPS逆變故障時(shí)使用檢修旁路供電。手動(dòng)維修旁路開關(guān)應(yīng)具有防止逆變輸出與檢修旁路同時(shí)供電的閉鎖措施。
(5)交流饋電母聯(lián)開關(guān)應(yīng)具有機(jī)械防誤操作裝置,在正常情況下情況母聯(lián)開關(guān)不能合閘。
(6)UPS主機(jī)采用N+1冗余模塊化設(shè)計(jì),當(dāng)某一模塊故障時(shí)整套UPS系統(tǒng)輸出不受影響,可實(shí)現(xiàn)在線維護(hù)。
該系統(tǒng)運(yùn)行方式說明:
(1)UPS系統(tǒng)正常運(yùn)行方式為雙機(jī)帶雙母線運(yùn)行,兩臺(tái)UPS相互獨(dú)立,每臺(tái)UPS帶一段饋電母線獨(dú)立運(yùn)行。
(2)UPS系統(tǒng)兩條饋電母線帶的負(fù)載為雙電源供電設(shè)備,兩個(gè)電源分別取至不同的母線,只要有一段母線帶電,就能滿足監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的要求。
(3)UPS主機(jī)正常運(yùn)行以使用交流電源為主,即將380V三相交流電能整流后再逆變輸出220V單相交流電能。
(4)當(dāng)一路交流電源消失時(shí),交流電源切換裝置將輸入電源將兩路交流電源并聯(lián)給,由一路交流電源帶兩套UPS主機(jī)工作。
(5)當(dāng)交流電源消失時(shí),由直流電源供電,直流電能逆變輸出220V交流單相電能,切換過程實(shí)現(xiàn)0ms無(wú)擾動(dòng)切換。
(6)UPS主機(jī)采用N+1冗余模塊化設(shè)計(jì),當(dāng)某一模塊故障時(shí)整套UPS系統(tǒng)輸出不受影響;當(dāng)UPS模塊均故障、或UPS整體需要維修時(shí),可使用檢修旁路為負(fù)荷提供電能。
(7)交流饋電母聯(lián)開關(guān)正常運(yùn)行時(shí)保持分閘狀態(tài),只有當(dāng)其中一套UPS故障無(wú)法工作時(shí)可合上母聯(lián)開關(guān),由一套UPS帶雙母線運(yùn)行。
由于計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的重要的服務(wù)器、通信機(jī)、操作員站、工程師站采用雙電源供電,其兩個(gè)電源分別取至兩段母線,在一個(gè)UPS故障停止供電時(shí),不影響監(jiān)控系統(tǒng)的正常運(yùn)行,設(shè)備運(yùn)行的可靠性得到了保障。
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(作者單位:1.廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院;2.龍灘水力發(fā)電廠)