关于燃机UPS电源配置运行的分析

关于燃机UPS电源配置运行的分析
侯仲恺;廉小隗
【摘要】燃气机组设置有一套UPS,其正常输入电源取自机组380V PC A段,旁路电源取自保安动力中心,直流取自机组220V直流系统.为了保证UPS系统负荷持续可靠地供电,本文配置了三个电源,这三个电源具有4种供电方式:主路供电,即通过整流器供电;直流供电(通过逆变器);自动旁路供电;手动旁路供电.
【期刊名称】《河南科技》
【年(卷),期】2018(000)016
【总页数】2页(P27-28)
【关键词】UPS;电源;逻辑;供电方式
【作者】侯仲恺;廉小隗
【作者单位】北京京丰燃气发电有限责任公司,北京 100074;北京京丰燃气发电有限责任公司,北京 100074
【正文语种】中文
【中图分类】TM621
1 UPS系统简介
UPS含义为不间断电源，是以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源，主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其他电力电子设备提供不间断的电力供应［1］。

笔者所在工厂燃气机组设置有一套UPS，其正常输入电源取自机组380V PC A段，旁路电源取自保安动力中心，直流取自机组220V直流系统，输出为单相交流
220V，50Hz。

2 UPS电源系统功能
2.1 输入隔离变压器与输出隔离变压器的功能
输入隔离变压器与输出隔离变压器的功能如下：①输出隔离变压器为单相负载提供所需要的零线；②对输入和输出电压的匹配作用；③利用其铁芯高频损耗大的特点，从而抑制高频杂波传输；④抑制共模电压干扰。

2.2 静态开关的功能
静态开关又称静止开关，是一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的一种交流开关，其闭合和断开由逻辑控制器控制，主要用于两路电源供电的系统，是为了加快UPS的切换速度，通常是毫秒级，其可以先于继电器动作，保证
切换时间在4ms以内，从而在故障情况下保证了重要负荷的供电可靠性和稳定性［2］。

3 对UPS电源系统的分析
UPS负荷有DCS、计算机监测和监控系统、锅炉安全监视系统、数字式电液调节器、汽轮机监视仪表、汽轮机旁路系统、电能计费系统、继电保护装置、火灾自动报警系统以及其他自动和保护装置等，这些负载比较重要，而且对电源的要求较高。

所以，UPS系统的电源设置相对于普通电气设备负荷而言，在电源的设置上比较
复杂。

本文对UPS系统的电源设置和电源之间的切换进行了分析和总结。

3.1 电源供电的持续可靠性
为了保证UPS系统负荷持续、可靠地供电，本文配置了三个电源，
这三个电源具有四种供电方式：主路供电，即通过整流器供电；直流供电（通过逆变器）；自动旁路供电；手动旁路供电。

三个电源的基本工作原理有以下几个。

①
主路电源正常：由主路供电，如果没有故障，将会长期工作在这种方式下。

②主路电源（从电源到整流器之间回路）工作不正常：自动转为直流供电。

③主路、直流电源都不正常，自动旁路向负荷供电。

④主路、自动旁路（不包括旁路变压器、单相自动交流稳压器故障）、直流因故障或实际工作需要退出，由手动旁路供电。

3.2 供电的质量
在UPS系统的三个电源中，由于主路供电系统设备配置齐全、各种功能强大，如
具有输入和输出两个隔离变压器、滤波器、整流器和逆变器等，所以其供电质量最高。

直流电源带UPS系统负荷运行时，其供电质量也很高，但这也存在一个问题，即如果交流侧电路发生故障时，会反过来影响直流系统的运行安全，虽然有逆止二极管等相应保护措施，但毕竟是一个隐患。

旁路带UPS系统负荷运行时，供电质
量差，因为它仅配置了旁路隔离变压器和单相交流自动稳压器，相比前两种回路而言，功能简单、供电质量差。

3.3 供电的安全性
UPS系统的三个电源运行在主路或者运行在直流是比较安全的，因为其中两个回
路发生故障，还可以自动转换到直流或者自动旁路；UPS系统负荷运行在自动旁
路或者手动旁路发生故障时，则UPS系统负荷肯定是要失电的，此时UPS已经没有意义了［3］。

3.4 供电的成本
主路供电成本最高，需要配备多个设备；直流供电成本最低，直接取自220V直流母线；旁路成本居中。

3.5 电源切换顺序
在发生故障的情况下，三个电源的先后切换顺序是主路、直流、自动旁路。

为什么是这样一个顺序，笔者认为，这里有一个同期的问题。

既然负载是交流的，就存在一个同期的问题。

主路运行时，直流220V母线来的电源和整流器的直流侧并列运
行，主路失电，直流220V母线来的电源自动投入运行，这是真正的不间断投入，真正的零秒投入。

而且，主路故障，先切换到直流，也利用了主路的一部分没有发生故障的设备，提高了设备利用率。

而如果直流电源出现故障，如果UPS系统的
控制逻辑检测判断到逆变器的输出和自动旁路同期，则静态开关动作，以接近0s （4ms内）的时间把自动旁路投入。

如果UPS系统运行在手动旁路状态，在切换回到主路运行时，要先投入自动旁路，因为这两路是并联的，这样操作不会失电。

而且这两个回路是同一个电源，不存在同期问题。

通过这一条的分析可以得出，在燃机UPS系统的电源切换问题上，既有同期切换，又有不需要同期的切换。

3.6 主路输入电源为交流三相380V，旁路电源为两相380V
UPS系统在没有故障的情况下，长期工作。

主回路是经整流的，三相整成直流平稳，脉动系数低，电能质量好［4］。

而旁路工作时间很短，就是普通工频电源，不参与整流，只是经过一个隔离便隔离了一侧的故障传递，经旁路开关直接输出。

4 结论
燃机UPS系统投入运行以来，已经出现过几次相关报警及异常情况，如2012年
1月5日，UPS输出变压器A相烧损。

由于燃机UPS系统的重要性，在日常巡回检查过程中要仔细、认真，及时了解其运行情况并发现异常情况，对于主控室发出的有关报警信息要及时就地检查并通知维护相关专业人员到现场进行正确处理，从而保证系统的安全运行。

图1是UPS主机柜液晶屏处于正常工作状态时的画面。

图1 UPS主机柜液晶屏处于正常工作状态时的画面
在现场进行UPS柜等设备进行检查时，要注意检查各个参数是否正常，如输入、
输出电压、电流；面板上的指示灯指示状态是否正常，如SYNC指示灯绿灯亮，
显示的是逆变器与旁路处于同步状态，否则，不同期，主路故障时，旁路不能自动投入。

参考文献：
【相关文献】
［1］浣喜明，姚为正.电力电子技术［M］.2版.北京：高等教育出版社，2011.
［2］王其英，何春华.新型UPS工作原理与实用技术及选购指南［M］.北京：人民邮电出版社，2006
［3］张乃国.UPS供电系统应用手册［M］.北京：电子工业出版社，2003
［4］谭恩鼎.电工基础［M］.北京：高等教育出版社，2001.。