第十章交流不停电电源系统

第十章交流不停电电源系统（UPS）

第一节概述

为了保证机组安全、可靠运行，机组除了设置独立的交流事故保安电源外，每台机组还设置了一套完全独立的交流不停电电源装置（Uninterruptible Power Supply简称UPS）。在机组正常运行时，为汽机、锅炉、电气和计算机控制系统提供可靠的电源，在电厂停电期间，也能为其提供可靠电源。如果机、炉、电气和计算机控制系统失去UPS电源，就会导致停机。因此，每台机组都设置了一套完全独立的单相交流220V，50Hz的UPS电源。

第二节京能宁东电厂UPS

10.2.1系统接线和运行方式

UPS是由整流器、逆变器、静态开关、调压隔离变压器等主要部件组成。一般UPS有四种操作模式：正常工作电源供电模式、直流供电模式、旁路电源供电模式和维护旁路供电模式，分别说明如下：

10.2.1.1正常工作电源供电模式。在正常工作电源供电模式下，输入电源来自保安PC的380V交流母线，经整流器转换为直流，再经逆变器逆变成220V交流，并通过静态切换开关送至UPS主母线。供电模式如下图：

10.2.1.2直流供电模式。当整流器故障或正常工作电源失去时，将由220V直流馈线柜通过闭锁二极管经逆变器转换为220V交流，继续供电。供电模式如下图：

10.2.1.3旁路电源供电模式。在逆变器故障时，逆变器会自动切断以防止损坏。通过静态切换开关自动切换到旁路系统供电。供电模式如下图：

10.2.1.4维护旁路供电模式。当静态切换开关需要维修时，可手动操作旁路开关，使其退出，并将UPS主母线切换到旁路交流电源系统供电。供电模式如下图：

10.2.2UPS的主要技术参数（仅供参考）

以某660MW机组用的UPS为例，其主要参数如下：

额定输出功率：80KV A

额定输入电压：380V

三相：380V±95V，50Hz±0.5

单相：400V（+10% －20%），50Hz±0.5

直流：210～280V。

输出电压：230V±2％。

输出电压特性：交流输入电压变化±10％，直流输入电压变化为210～250V，负载在0％～100％范围变化，输出交流电压变化小于±2％。

输出频率：150Hz±0.5％。

谐波失真度：＜5％。

静态开关切换时间：＜5ms。

10.2.3某600MW机组用UPS系统技术特点

UPS系统参数如前，系统主电路接线图如图10－2所示。UPS为美国CYBEREX公司产品，其技术特点如下：

10.2.3.1系统采用输入变压器T1和输出变压器T2，将UPS装置与输出、输入电源系统隔离。同时还在控制回路中采用晶闸管V把“强电”部分与控制线路“弱电”部分隔离的措施，这样就从根本上消除了外界电网可能对控制回路产生的任何干扰和损坏，从而大大提高了它的可靠性。

10.2.3.2系统的U1为三相桥式半控整流，设有过电压、电流限定保护以及缓冲电路。当

整流器输出电压大于280V 时，过电压保护将整流器输出开关断开，以保护逆变器U2的安全。当整流器输出过电流时，电流限制电路将降低输出电压以保证输出电流在额定范围内。另外，该整流器最大特点是采用了缓冲电路，当整流器输入电源突然失去的瞬间，缓冲电路作用使输出维持一个10s的缓冲电压，以保证闭锁二极管VD在导通过程中直流输出电压无阶跃变化，提高了UPS装置供电品质。

10.2.3.3该系统逆变器采用脉宽调制（PWM）逆变电路，并设有直流输入低电压保护和电流限制保护。当输入直流电压低于210V时，将输入断路器跳闸；当输出电流超过额定电流时，就闭锁触发控制回路，并发信号给静态开关，将负荷快速切换到由旁路电源供电，以保护逆变器晶闸管的安全。为了保证静态开关在切换过程中，使负荷供电不受扰动，逆变器还设有相位频率调整器，它可在49.5～50.5Hz范围内精确地跟踪旁路电源的频率和相位变化。如果旁路电源频率超出此范围，它将不再跟踪，而是保持逆变器内部整定的频率输出。同时

闭锁静态开关的切换，并且“不同期”报警指示灯亮。

图10－2 某600MW机组用UPS主电路图

10.2.3.4UPS静态切换开关具有自动和手动控制两种切换功能。手动切换作为调试或检修之用，正常运行为自动切换。对于自动切换，当发生下列情况之一时，静态切换开关会自动切换：

（1）当逆变器输出电压过高，静态切换开关自动慢速切换到旁路，并闭锁切换开关，当需转换到逆变器供电，应手动按复归按钮解除闭锁。

（2）当逆变器输出电压快速降低至80％额定电压时，静态切换开关在5ms内快速切换至旁路。

（3）当逆变器输出电压缓慢降至90％额定电压时，静态切换开关慢速切换至旁路，一般小于200ms 。

（4）当逆变器输出电压恢复至95％额定电压以上时，静态切换开关自动从旁路供电切换到逆变器供电。

静态切换开关自动切换还必须满足两个条件：逆变器输出与旁路电源之间的相角差小于15°，电压差小于25％额定电源电压。

10.2.4UPS母线与馈线的基本要求

10.2.4.1为了防止馈线故障而影响母线电压，干扰其他用户的正常运行，每路馈线应装设

快速断路器。

10.2.4.2为了使快速断路器能正确及时切断故障点，UPS母线的短路容量应足够大，能维持母线电压不致波动。因此，UPS应有足够大的容量和较低的内部阻抗。

10.2.4.3UPS系统应该是不接地系统，以保证计算机系统的正常运行。

10.2.4.4电磁阀和伺服电机等设备，在现场安装环境较差，容易发生接地或短路故障，应该设置单独一台UPS供电，防止与重要负荷发生干扰。

10.2.5京能宁东电厂UPS系统简介

UPS主机为意大利Astrid Energy Enterprise S.p.A公司产品，旁路柜隔离变压器及调压器北京中创纪机电设备有限责任公司产品，静态开关采用德国西门康产品。

10.2.5.1UPS成套装置的设备规范及技术参数：

序号设备规范内容集控楼UPS（每台单元机

组一套UPS装置额定容量

100kV A）

网络控制系统UPS（一套

UPS装置额定容量均为

20kV A）

1 型号CNC BEST POWER

E2001.2 100kV A CNC BEST POWER E2001.2 20kV A

2 生产商意大利Astrid Energy Enterprise S.p.A公司

3 整流器的交流输入380V -20％～＋20％

50Hz±5％

三相三线105.6 kW 380V -20％～＋20％

50Hz±5％

三相三线21.7 kW

4 输入功率因数

5 输入电流谐波

6 输入频率50Hz±5％

7 频率跟踪范围及速率50Hz±5%可调，≤0.1Hz/S

8 整流后的直流电压可调范围DC220V

9 整流后直流电压稳压精度负荷

（电流变化0%～100%）

≤±1％

10 旁路交流输入380V±15% 50Hz±5%

3相3线100kV A 380V±15% 50Hz±5%

3相3线20kV A

11 逆变器额定输入电压DC220V DC110V

12 逆变器额定输出电压AC220V

13 逆变器额定输入容量84.2KW 17.2KW

14 逆变器工作电压范围