UPS

UPS系统一.UPS系统简介二.UPS系统设备规范三.UPS系统运行方式四.UPS系统检查、维护五.UPS系统操作一.UPS系统简介UPS是交流不间断电源系统的简称。UPS（UninterruptiblepowerSupply）是交流不停电电源的简称。它的主要功能是在正常、异常和供电中断的情况下，均能向重要负荷提供安全、可靠、稳定、不间断、不受倒闸操作和系统运行方式影响的交流电源。这些重要负荷包括如计算机控制系统、热工保护、监控仪表和自动装置等，这类负荷对供电的连续性、可靠性和电能质量具有很高的妻求，一旦供电中断将造成计算机停运、控制系统失灵及重大设备损坏等严重后果，因此，在发电厂中还必须设置对这些负荷实现不间断供电的交流不停电电源（简称UPS），并设立不停电电源母线段，它要求机组启停和正常运行的全部过程供电不间断一.UPS系统简介市电异常，包含了市电中断、电压过低、过高、突波、噪声等，而UPS系统则可以解决以上问题，为用户提供电能质量合格且不中断的电源供应。交流不停电电源UPS应满足条件：（1）在机组正常和事故状态下，均能提供电压和频率稳定的正弦波电源。（2）能起电隔离作用，防止强电对测量、控制装置，特别是晶体管回路的干扰。（3）全厂停电后，在机组停机过程中保证对重要设备不间断供电。（4）有足够容量和过载能力，在承受所接负荷的冲击电流和切除出线故障时，对本装置无不利影响。UPS系统是为以下负载提供交流电源不可中断供电；需要保持十分精确的恒定电压；对于主电源的暂态变化十分敏感。二.UPS系统设备规范每台机组设一套交流不停电电源装置（UPS），由深圳威克塞自动化公司生产，型号为PEW1000。，本系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、手动旁路开关、交流配电屏等。交流不停电电源容量为100KVA，交流输入电压为三相三线380V±10%、50HZ，输出交流电压为单相，220V、50HZ二.UPS系统设备规范UPS系统图UPS各组成元件作用（1）整流器整流器的作用是将从保安电源来的380V交流电整流后向逆变器提供电源，它要承担机组在正常情况下不允许间断供电的全部负荷。此外，整流器还有稳压和隔离作用，能防止厂用电系统的电磁干扰侵入到负荷回路。整流器由隔离变压器（T001）、晶闸管整流元件（A030）、输出滤波电抗器（L001）和相应的控制板组成。整流器又称充电器，为12脉冲三相桥式全控整流器，其原理为：通过触发信号控制晶闸管的触发控制角来调节平均直流电压。输出直流电压经整流器电压控制板所检测，并将测量电压和给定值进行比较产生触发脉冲，该触发脉冲用于控制晶闸管导通角维持整流器输出电压在负载变动的整个范围内保持在容许偏差之内。隔离变压器用于改变交流电压输入的大小，以提供给整流器一个合适的电压值。输出滤波器用来过滤DC电流，减少整流器输出的波纹系数，该滤波器是由一个电感线圈组成的。控制板用来提供触发晶闸管的脉冲，脉冲的相位角是晶闸管输出电压的一个函数。控制板把整流器输出的电压量与内部的给定量相比较产生一个误差信号，该误差信号用于调整晶闸管整流器的导通角。若整流器的输出电压降低，控制板产生的信号去增加晶闸管的导通角，从而增加整流器的输出电压至正常值，反之亦然。整流器输入电压的允许变化率不小于额定输入电压的－20％～30％。允许频率变化率不小于额定输入频率的±10％。整流器具有全自动限流特性，以防止输出电流超过安全的最大值，当限流元件故障时，其后备保护能使整流器跳闸。UPS各组成元件作用（2）逆变器逆变器的作用是将整流器输出的直流电或来自蓄电池的直流电变换成单相或三相正弦交流电。它是不停电电源系统的核心部件。逆变器由逆变转换电路、滤波和稳压电路、同步板、振荡器等部分组成。逆变器的功能是把直流电变换成稳压的符合标准的正弦波交流电，并具有过载、欠压保护功能。逆变器的输入由整流器直流输出及带闭锁二极管的蓄电池直流馈线并联供电。当整流器输出电源消失时，切换至蓄电池直流馈线供电。逆变器组成如下图所示。UPS各组成元件作用（2）逆变器逆变转换电路由四个晶闸管和换向电容、电感等组成，通过控制四个晶闸管交替动作，将直流电转换为方波，然后通过谐波滤波和稳压输出稳定的交流电。同步板的作用是将逆变器的输出和旁路输入的正弦波相位和频率进行比较，并通过振荡板控制逆变器的输出，使逆变器的频率、相位和旁路输入电压的频率和相位相同，从而保持逆变器和旁路电源同步。通过频率检波器检验逆变器输出和旁路电源输入的频率是否足够接近以至于同步，相位检验电路检查同频和同相条件是否存在，来判断是否允许和旁路电源进行切换。在正常情况下，逆变器和旁路电源必须保持同步，并按照旁路电源的频率输出。当逆变器的输出和旁路电源输入频率之差大于0.7Hz时，逆变器将失去同步并按自己设定的频率输出，如旁路电源和逆变器输出的频率差回到小于0.3Hz时，逆变器自动地以1Hz/s或更小的频差与旁路电源自动同步。逆变器内部的振荡器通过提供晶闸管的选通信号，产生合适频率的方波选通脉冲以控制电源开关电路，产生一个频率为50Hz的矩形波（方波），经过滤波和稳压电路进行滤波整形后，形成正弦波（频率为50Hz）。当逆变器输出发生过电流，过电流倍数为额定电流的120％时自动切换至旁路电源供电。当直流输入电压小于176V时逆变器自动停止工作，并自动切换至旁路电源供电，防止逆变器在低压情况下运行而发生损坏。UPS各组成元件作用（3）旁路变压器旁路变压器由隔离变压器（T01）和调压变压器（T02）串联组成。隔离变压器输入侧设±5％的抽头。隔离变压器的作用是防止外部高次谐波进入UPS系统。调压变压器的作用是把保安段来的交流电压自动调整在规定范围内。旁路隔离变压器的作用是当逆变回路故障时能自动地将负荷切换到旁路回路。为确保对不允许间断供电负荷安全可靠地供电，不能直接将厂用电系统保安电源直接接到负荷上，而应通过旁路回路中设置的隔离和稳压变压器向不允许间断供电负荷供电。UPS各组成元件作用（4）静态切换开关A036静态开关的作用是在来自逆变器的交流电源和旁路系统电源中选择其一送至负荷。它的动作条件是预先整定好的，要求在切换过程中对负荷的间断供电时间＜5ms。静态开关是一个关键性部件。手动旁路开关的作用是在维修或需要时将负荷在逆变回路和旁路回路之间进行手动切换。要求切换过程中对负荷的供电不中断。静态切换开关由一组并联反接晶闸管和相应的控制板组成，其示意图如下图所示。由一控制板控制晶闸管的切换，当逆变器输出电压消失、受到过度冲击、过负荷或UPS负载回路短路时，会自动切至旁路电源运行并发出报警信号，总的切换时间不大于3ms。逆变器恢复正常后，经适当延时切回逆变器运行，切换逻辑保证手、自动切换过程中连续供电。也能手控解除静态切换开关的自动反向切换。静态开关的切换其间无供电中断，具有先合后断的功能，因此，静态开关的切换必须满足同步条件，即旁路电源与逆变器输出电压的频率和相位应相同。UPS各组成元件作用（5）手动旁路切换开关Q050此开关专为在不中断UPS负载电源的前提下检修UPS而设计的，”具有“先闭后开”的特点，以保证主母线不失电。手动旁路切换开关为电子互锁式设计，当需要维修时将逆变器切换至静态旁路，闭合维修开关即可；也可以直接闭合维修开关，负载零扰动切换至静态旁路工作。可以设置逆变器输出与旁路电源的同步控制装置，以保证逆变器输出与旁路电源同步。如果电厂频率偏离限定值，逆变器应保持其输出频率在限定值之内。当电厂频率恢复正常时，逆变器自动地以1Hz/s或更小的频差与电厂电源自动同步。同步闭锁装置能防止不同步时手动将负载由逆变器切换至旁路。UPS控制屏上设有同步指示。手动切换时，逆变器输出和旁路同步。逆变器故障或外部短路由静态切换开关自动切换时则不受此条件的限制。UPS各组成元件作用（5）手动旁路切换开关Q050手动旁路开关有3个位置，即AUTO、TEST和BYPASS。1）“AUTO”位置。负载由逆变器供电，静态开关随时可以自动切换，为正常工作状态。2）“TEST”位置。负载由手动旁路供电。静态开关和负载母线隔离，但和旁路电源接通，逆变器同步信号接入。可对UPS进行在线检测或进行自动切换试验。旁路开关的TEST位置有以下两个功能：①当从旁路切换回主回路时，为防止主回路与旁路电源不同步，可先将手动旁路切到“TEST”位置，可检测出主回路与旁路的电源是否同步，若同步，则可切到“AUTO”位置，若不同步则不切换；②当手动旁路开关在“TEST”位置时，可直接关闭UPS主机，对主机进行检修等操作，并不影响负载的不间断供电。3）“BYPASS”位置。负载由手动旁路供电。静态切换开关和负载母线隔离，静态切换开关和旁路电源隔离，逆变器同步信号切断。可对UPS进行检测或停电维护。三、UPS系统运行方式1、正常工作方式UPS电源联络：#1（#2）机UPS工作电源接自0.4KV保安PC1A（2A）段，直流电源接自#1（#2）机220V直流配电盘，旁路电源取自#1（#2）机0.4KV保安PC1B（2B）段（二、三单元类似）。UPS装置正常工作时，手动旁路切换开关Q050在“自动”位，三相交流电源经过隔离输入变压器、整流器、逆变器、滤波变压器、静态转换开关向负载供电。手动旁路切换开关Q050在“自动”位时，直流电源作为交流电源消失时UPS负载的备用电源，即当交流电源消失时,由直流电源经过逆变器、滤波变压器、静态转换开关A035向负载供电。闭锁二极管的作用是当UPS的整流器正常工作时，由于此二极管的反向闭锁不会对直流系统充电，只有当整流器不工作时才能由蓄电池向逆变器供电。手动旁路切换开关Q050在“自动”位时,交流AC相旁路电源可以作为逆变器发生故障时UPS负载的备用电源，即当逆变器发生故障时由交流AC相旁路电源经过静态转换开关A035向负载供电。当逆变器发生故障或在大电流情况下，静态转换开关A035可以切断大电流，对逆变器起保护作用。UPS停用操作应待热控切换完有关电源后方可进行。三、UPS系统运行方式2、小旁路供电方式正常运行时，手动旁路切换开关Q050在“自动”位，旁路输入回路开关Q01、Q02、Q03（调压变运行位）、Q04开关投入。在逆变器输出的暂态响应时间超出了要求的调节范围，或当逆变器输出电压降低，或当输出频率变化超出规定的范围时，如果旁路交流电源的变化在所规定的范围内，静态转换开关A035自动高速地将配电柜负载切换到旁路交流电源---即小旁路供电方式。从逆变器输出电流消失到切换到旁路电源，总的切换时间不大于4ms，当电源切至旁路时经延时发信号。当UPS工作电源、直流电源异常保护延时动作需退出运行时,如旁路电源停电或电压超出范围,UPS系统将会自动停机。当逆变器恢复正常运行时，静态切换开关能经适当延时自动将负荷切至逆变器输出。三、UPS系统运行方式3、大旁路供电方式当逆变器和静态切换开关维修时，手动旁路切换开关Q050切至“旁路”位直接向负载供电。手动旁路切换开关Q050具有先合后断功能，在逆变器输出和旁路同步时，可以采用电源并列不停电的方法将负荷切换到旁路交流电源，由交流AC相旁路电源直接向负载供电---即大旁路供电方式。手动旁路切换开关Q050有自动—试验—旁路三位置，手控旁路开关在旁路位置时将静态切换开关旁路的同时，切断逆变器的同步信号。当手动旁路切换开关切至试验位置时接入同步信号，可以将配电屏接至逆变器之前试验逆变器的同步。UPS设有逆变器输出与旁路电源的同步控制装置，以保证逆变器输出与旁路电源同步。如果旁路电源频率偏离限定值，逆变器保持其输出频率在限定值之内。当旁路电源频率恢复正常时，逆变器自动地以每秒1HZ或更小的频差与旁路电源自动同步。同步闭锁装置能防止不同步时手动将负载由逆变器切换至旁路。UPS控制屏上设有同步指示。手动切换时，逆变器输出和旁路同步。逆变器故障或外部短路由静态切换开关自动切换时则不受此条件的限制。三、UPS系统运行方式1、正常运行模式在正常运行模式下，旁路开关Q050切