通過對國華甯海電廠4×600MW 機組的UPS系統電源接線方式介紹、運行方式的切換，以及在運行中出現的一些問題進行分析， 提出改進和防範技術措施。

随着現代大型發電機組采用了複雜的DCS、DEH等熱工自動化控制系統、計算機監控和安全保護系統，其裝置對電源質量和供電穩定可靠要求很高，該電源要求無論在機組廠用電中斷還是電網故障時，這些系統都不應發生供電的中斷，一旦失電，将會使機組失去必要的監視和調節手段，給機組的安全穩定運行造成嚴重的威脅，甚至造成巨大的經濟損失。

應運而生的靜态交流不停電電源（簡稱UPS），由于其具有很高的供電可靠性及供電質量，并且能夠保證連續的供電，滿足了這些負荷的苛刻要求，消除了電源故障對重要負荷的影響，從而保證了機組的安全可靠運行。

本文就甯電一期4×600MW機組UPS系統的電源接線和運行方式進行分析研究，并對UPS在運行中發生的一些問題進行分析以及所采取的相關措施，與同行交流切磋。

１　國華甯電4X600MW機組的UPS裝置簡介：

甯電一期4×600MW機組UPS系統的配置為：每台機組采用2×80kVA的UPS裝置，兩套UPS獨立運行，沒有并機櫃，對于重要負荷互為備用。UPS系統是一個多路電源輸入輸出的低壓多端網絡，系統的核心設備——逆變器和靜态開關等是一套電子元件自動控制的裝置。

圖1 UPS系統接線方式

考慮到大型機組中UPS電源的重要性，甯電在UPS電源的接線方式和選型上，都突出體現了UPS的可靠性：

1．1接線方式：

從圖一中可看出UPS裝置設置了三路輸入電源：其中主路電源取至400V保安MCC A(B)段；旁路電源取至400V鍋爐PC A(B)段；直流電源取至本機組的220V直流母線。通過不同的三路電源提高供電可靠性。

1.2選型上：

（1）交流輸入電源額定電壓380V，變化範圍－15％～＋15％，三相三線制，中性點不接地系統。

（2）交流旁路輸入電源額定電壓380V，變化範圍－15％～＋15％，AC相，中性點不接地系統。

（3）直流輸入電源的工作電壓範圍為187V～264V。

（4）平均無故障間隔時間不小于280000小時。

（5）逆變器的直流輸入電壓應與輸出電壓相一緻，當蓄電池組供電時，在其最高和最低電壓範圍内，逆變器均應正常工作。

（6）靜态開關自動地将負荷切換到逆變器供電，或從逆變器切換到靜态開關供電，切換時間＜5ms。

（7） 裝置過負荷能力：100％額定負荷長期；125％額定負荷10分鐘；150％額定負荷1分鐘；200％額定負荷10秒鐘；500％額定負荷2秒。

（8） 逆止二極管能承擔逆變器最大輸入電流，且反向耐壓不低于整流器直流輸出脈沖電壓峰值2倍。

（9） 手動旁路開關具有先合後分的性能。

2 UPS的運行方及注意事項：

2．1 機組的UPS運行方式：

運行方式有四種，分别為：正常運行方式，直流運行方式，靜态開關運行方式，手動旁路開關運行方式。

（1）正常運行方式：400V保安MCC段（主電源）供電，交流電輸入經過匹配的變壓器供應給相角控制整流器，整流器補償主線電壓的波動，負載的偏差，以維持直流電壓恒定。逆變器依靠最優正弦脈沖寬控制（PWM）轉換直流電壓至交流電壓并直接為所連接的負載供電。圖二中粗黑線為正常運行方式時的供電通道。

圖2 正常運行方式

（2）直流運行方式：當400V保安MCC段（主電源）輸入電壓發生下降或整流器故障，接入直流中間電路的蓄電池（220V直流母線）将會自動無幹擾的為整流器供電。蓄電池（220V直流母線）電壓下降由逆變器控制從而使UPS 輸出的電壓保持恒定。圖三中粗黑線為直流運行方式時的供電通道。

圖3 直流運行方式

（3）靜态開關運行方式：在直流運行方式下，當蓄電池放電達到限度，警報将會發出，如此時主電源未恢複而旁路輸入電壓正常，系統将自動切至靜态開關運行方式；還有就是在逆變器發生故障時，旁路輸入電壓正常，系統也将自動切至靜态開關運行方式。圖四中粗黑線為靜态開關運行方式時的供電通道。

圖4 靜态開關運行方式

（4）手動旁路開關運行方式：當整流器、逆變器或靜态開關需要檢修時，應手動将手動旁路開關切至“旁路”位，直接由旁路電源櫃供電。圖五中粗黑線為手動旁路開關運行方式時的供電通道。

圖5 手動旁路運行方式

2．2 UPS運行時的注意事項：

（1）整流器無輸出或電壓下降，主廠房220V直流電源将會自動無幹擾的為逆變器供電，逆變器不再由整流器供電。當整流器有輸出時，UPS系統将會自動恢複到整流器供電。

（2）當逆變器過載（＞150% 1分鐘或＞125% 10分鐘）或者逆變器故障，UPS系統将自動切換到旁路。

（3）UPS系統正常運行時因故障自動切至旁路主線（經靜态開關供電）運行，當交流電源恢複時UPS将自動返回整流器主線供電。

（4） 當由正常運行方式或直流運行方式切至靜态開關運行方式時，必須檢查同步燈亮，才能進行切換。

（5） 220V直流母線電壓不能滿足逆變器的輸入要求，如果旁路電源在熱備狀态，UPS系統将自動轉到旁路運行；如果旁路主線不可用，系統将會自動停機。

（6） UPS系統因故障或檢修需要切至手動旁路供電前，必須檢查UPS已由靜态開關供電，才能切至手動旁路供電。

3 UPS運行中出現的問題

UPS裝置在多次手動切換運行方式過程中均正常、切換可靠。但投用以來發生了幾次異常情況，下面簡要介紹一下：

3．1 UPS風扇故障報警（Fan fault）

自甯電4X600MW機組投産以來，每台機組的UPS都發生了風扇故障報警，報警出現以後，經與廠家深圳威克賽公司聯系，共同研究探讨，确認風扇啟動電容的電容值降低引發了風扇故障告警。此告警在UPS不停機的情況下，不會影響設備的穩定運行；但如果UPS停機啟動則可能會造成風扇啟動有問題，引起設備溫度過高影響到UPS主機設備穩定運行，進而影響UPS的重要負荷。

3．2 2007年6月18日4B UPS裝置“同步異常”報警。

2007年6月18日21：42 ，電氣人員在檢查中發現4B UPS裝置面闆無報警信号，但裝置報警曆史記錄中，有兩條報警記錄，分别為：Bypass out of tolerance; sync error。其含義為：旁路電源異常，主機未檢測到旁路同步信号。而UPS 4A無任何異常信号。

在查找原因時發現該報警是在機組跳閘時出現的，在對4B UPS旁路電源輸入電壓進行分析，發現在機組跳閘1S後，其輸入電壓有明顯下降，電壓為335V較正常385V下降了12.9%；但UPS裝置輸出電壓曲線基本正常，電壓變化範圍為243.7V～243.8V，幅度在0.1V對負荷沒有影響。

進一步檢查機組故障錄波器6KV 4B段母線電壓在機組跳閘1S後，電壓由6KV下降到5.2KV，說明UPS裝置旁路電源輸入電壓波動是因上級電壓波動引起，經詢問運行人員，在機組跳閘1S時，電動給水泵發生自啟動，引起6KV 4B段母線電壓下降。

後在運行配合下啟動電動給水泵進行驗證，結果4B UPS裝置發出“同步異常”報警。再查找發現4B UPS主電源的上一級電源為4B鍋爐變，其旁路電源的上一級電源為4B汽機變，4B鍋爐變和汽機變都接自6KV 4B母線（沒有交叉接線），在6KV 4B母線上的電泵自啟時，母線電壓下降較大，旁路電源回路的電壓調節緩慢使電壓下降超過10％額定電壓，而主路由于有逆變器控制、調節輸出電壓未發生變化，導緻電壓差太大而發出“同步異常”的報警。

4 防止異常的改進措施

（1）利用停機的機會對各台機組的UPS進行了運行方式的倒換後，對風扇啟動電容進行更換，裝置至此未發生UPS風扇故障報警。由于UPS風扇啟動電容壽命有限，一般在使用12個月後，應及時進行更換，以保證風扇的正常工作，避免UPS主機設備超溫影響重要負荷。并在UPS間内增加了溫、濕度計，在巡檢時進行查看，做好記錄。

（2）由于每台機組的兩套 UPS裝置均存在主路電源和旁路電源的電源取向為同一6KV母線，在6KV單段母線故障失電時，使UPS的主路電源和旁路電源均失去，使UPS的可靠性降低，嚴重時可能因220V直流母線存在問題，而是UPS發生停電事故。目前生産技術部門已拟定好方案，在各台機組停運時，将主路電源和旁路電源的電源接線方式改為取向不同的6KV母線，真正起到互為備用。

（3）在正常運行中隻能監視UPS的輸出電壓、電流的幅值，無法對其波形相位進行監視，不利于及早發現UPS的異常。同時當UPS輸出異常影響熱控DCS系統時，将無法保證對UPS輸出的正常記錄，影響事故分析，現已将機組UPS裝置A、B套各自的輸出電壓和電流引入對應的機組故障錄波器，UPS電壓波動，故障錄波器将啟動錄波。從而為及早發現異常情況和事故分析提供數據。

5 小結

由于UPS主路電源和旁路電源的接線方式目前還沒有改變，因此在機組跳閘電泵自啟時還會發出“同步異常”報警，作為運行人員不能麻痹，應及時至就地檢查UPS的運行情況。對于在改變UPS運行方式時，應特别注意靜态開關和同步燈的狀态以及手動旁路開關的位置，避免發生非同步切換損壞設備和切換時的失電，故運行人員要進一步加強學習UPS的操作說明和系統存在的問題，以确保UPS的正常運行，為機組安全運行保駕護航。

（摘編自《電氣技術》，原文标題為“國華甯海電廠600MW機組UPS系統的運行分析”，作者為章建平。）

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