大機組UPS電源系統常見問題分析

現代大型發電機組采用了復雜的計算機監控和安全保護系統，其交流220V電源要求穩定可靠，分秒不停。應運而生的不間斷電源(簡稱UPS)，滿足了這種“苛刻”負載嚴格的需求，消除了電網電壓瞬變波動對重要負載的影響。

　　UPS電源對機組的安全穩定運行至關重要，UPS停電意味著停機停爐。如何提高UPS的可靠性，是現場技術人員經常思考的一個問題。

　　本文僅就黃埔發電廠5號、6號300MW機組UPS系統外圍相關設備的規劃、配置、選型及安裝、調試、運行、維護方面多年來遇到的一些問題，進行分析研究，與同行交流切磋。

　　1　系統簡況

　　UPS系統是一個多路電源輸入的低壓多端網絡。網絡的核心設備逆變器和靜態開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置。黃埔發電廠300MW機組UPS系統如圖1。

　　圖1　黃埔發電廠300 MW機組UPS系統

　　原設計主要設備技術規范為：

　　a)整流器

　　輸入參數——AC 380V，三相，50Hz，126A；

　　輸出參數——DC 280V。

　　b)逆變器

　　輸入參數——DC 210～280V，245A；

　　輸出參數——AC 220V，50Hz，227A，50kVA；

　　c)充電器

　　輸入參數——AC 380V，三相，50 Hz；

　　輸出參數——DC 160～310 V，250 A，65 kW。

　　2　系統電源的規劃配置

　　2.1　電源配置分析

　　交流電源的取向，是UPS系統規劃設計中的重要一環。

　　探索最佳方案，不妨從原理上進一步考究。電池的充電器與逆變前的整流器，同是三相半控橋，其功能是相似的。整流器承擔著UPS的經常性負荷。充電器給電池浮充電，且與電池并列作為整流器的后備。旁路電源則是逆變器的后備。APS接帶了部分熱控次要負荷，并作為UPS的后備。據此，可以得出UPS系統電源配置的一般原則：

　　a)整流器與充電器的電源應分別接至不同母線；

　　b)旁路與整流器電源分開接不同母線；

　　c)APS與旁路電源也應錯開接不同母線。圖1中的5路交流電源僅取自3段母線，其中的3路電源均來自保安b段。當UPS裝置故障、逆變器檢修或廠用電系統發生事故，在UPS裝置靜態開關已切換至旁路運行情況下，一旦保安b段失壓，UPS母線和APS2母線均失電，WDPF和BMS控制系統就癱瘓了。

　　分析黃埔發電廠300 MW機組廠用電接線，2號及0號低壓廠用變壓器同接6 kV B段，6 kV A段失壓時，0號變壓器還可以自投為1號變壓器所接的工作a段、保安a段供電，380 V工作a段及保安a段優勝于工作b段及保安b段。

　　鑒此，在減少改動的前提下，圖1的電源配置還可以進一步調整：

　　a)充電器改接至工作b段；

　　b)APS2改接至保安a段。

　　電廠機組設有工作、備用高壓廠用變壓器及多臺低壓廠用變壓器，還有柴油機或保安備用變壓器，將UPS和APS的多路電源不重復地更合理地接至本機組不同的變壓器和不同的低壓母線，是可以辦到的。機組事故解列后可能出現不同電源系統的頻率不等，為了防止靜態開關因不同步不能切換，或UPS與APS的切換因不同步而失敗，這些電源應接入本機組同網絡低壓系統，而不宜接入公用系統或其它機組系統。