當代大型發(fā)電機組采用了復雜的計算機監(jiān)控和安全保護系統(tǒng)，其交流220V電源要求穩(wěn)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(wǎng)電壓瞬變波動對重要負載的影響。
UPS電源對機組的安全穩(wěn)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(xiàn)場技術人員經(jīng)常思考的一個問題。
本文僅就黃埔發(fā)電廠5號、6號300MW機組UPS系統(tǒng)外圍相關設備的規(guī)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(tǒng)簡況
UPS系統(tǒng)是一個多路電源輸入的低壓多端網(wǎng)絡。網(wǎng)絡的核心設備逆變器和靜態(tài)開關等，是一套電子元件自動控制的電力裝置。黃埔發(fā)電廠300MW機組UPS系統(tǒng)如圖1。
圖1 黃埔發(fā)電廠300 MW機組UPS系統(tǒng)
原設計主要設備技術規(guī)范為：
a)整流器
輸入?yún)?shù)——AC 380V，三相，50Hz，126A；
輸出參數(shù)——DC 280V。
b)逆變器
輸入?yún)?shù)——DC 210～280V，245A；
輸出參數(shù)——AC 220V，50Hz，227A，50kVA；
c)充電器
輸入?yún)?shù)——AC 380V，三相，50 Hz；
輸出參數(shù)——DC 160～310 V，250 A，65 kW。
2 系統(tǒng)電源的規(guī)劃配置
2.1 電源配置分析
交流電源的取向，是UPS系統(tǒng)規(guī)劃設計中的重要一環(huán)。
探索佳方案，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(jīng)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(jù)此，可以得出UPS系統(tǒng)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(tǒng)發(fā)生事故，在UPS裝置靜態(tài)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(tǒng)就癱瘓了。
分析黃埔發(fā)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(yōu)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(xiàn)不同電源系統(tǒng)的頻率不等，為了防止靜態(tài)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(wǎng)絡低壓系統(tǒng)，而不宜接入公用系統(tǒng)或其它機組系統(tǒng)。
2.2 旁路及APS電源的相位
逆變器輸出的單相交流電壓與旁路電源的單相交流電壓應該同步，才能并列轉換。不論旁路取自交流的那一相，逆變器都可以調整輸出電壓，與旁路電壓同頻同相。
機組WDPF控制系統(tǒng)的DPU柜及計算、存儲、記錄站等電子設備由雙電源供電，如圖2所示。這是可控硅反向并聯(lián)而成的二進一出的三端網(wǎng)絡，UPS優(yōu)先供電。UPS母線失壓或欠壓至一定值時，控制回路觸發(fā)APS側的雙向可控硅，使其交替導通，并關斷UPS側的可控硅，由APS繼續(xù)供電。這時的切換是先并后切，UPS電壓正常后的自動回切也是先并后切。顯然，在電壓的相位和頻率上，若UPS旁路側與APS側不一致，轉換瞬間將短路或因差壓大而產(chǎn)生很大的沖擊電流，導致站內掉電及元件損壞。
圖2 雙電源供電
1991年，黃埔發(fā)電廠6號機組于UPS安裝后期進行切換試驗時，跳了許多開關，才次發(fā)現(xiàn)了相位不符、切換短路問題。其他電廠也有類似接錯相位的情況。
必須指出，安裝時接錯了相位，不遇到UPS電壓異常情況下的切換或回切，是不會覺察的。甚至許多開關跳閘了，若恢復時從UPS側先送電(一般均如此)，APS側后送電，此時不會短路，仍掩蓋了這個極大的隱患。
我們希望設計和施工部門，注意這一問題，圖紙上標明相位，正確接線，防止類似現(xiàn)象重演。
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