2014高一上期末试题222

大连理工大学网络教育学院毕业论文（设计）模板 网络教育学院本 科 生 毕 业 论 文（设 计） 题 目： 电力ups不间断电源系统在龙固电厂的应用学习中心： 沛县奥鹏学习中心 层 次： 专科起点本科 专 业： 电气工程及其自动化 年 级： 2009 年 春 季 学 号： 200903495982 学 生： 朱 贺 指导教师： 王 进 君 完成日期： 2011 年 03 月 20 日II电力ups不间断电源系统在龙固电厂的应用内容摘要在大容量火力发电厂中，交流不停电系统（UPS）越来越成为不可缺少的电源系统，本文简要介绍了协鑫龙固电厂UPS系统电源的取得方法、基本构成、主要特点、运行方式及旁路装换开关的作用。关键词： 电力 ups 特点 龙固运行方式目 录内容摘要I引 言11 电力ups概述21.1 电力ups的产生21.2 电力ups与一般ups的区别21.3 ups系统的组成及工作方式31.4电力ups的选用41.5 UPS系统使用注意事项5 2 协鑫龙固发电厂ups系统简介62.1 ups电源的取得方法62.2 龙固ups系统简介62.2.1 主要特点.62.2.2 电源取得方法 .72.2.3 系统运行方式.72.2.4 龙固电厂ups基本结构 .82.2.5 龙固电厂ups旁路开关.92.3ups蓄电池的维护.92.3.1 科学的使用ups电池.92.3.2 维护ups 电池的技巧与方法.10结束语.11参考文献.11引 言从在现代化的发电厂中，随着发电机组单机容量的不断增大，特别是600MW机组的控制、监视系统，都采用自动化水平较高、控制手段较为先进的计算机装置，其装置对电源质量和供电可靠性都有很高要求；此外大容量机组发电机的各种热工自动装置，如自动调节用组装仪表、汽轮机电液数字调节装置、锅炉联锁及安全监察系统FSSS、汽机监视仪表（TSI）、协调控制系统（CCS）等，都需要有一个可靠的电源，该电源要求无论在机组本身厂用电中断还是电网故障时，都不应中断供电，这些装置一旦失电，将会使机组失去必要的监视和调节手段，给机组的安全稳定运行造成严重的威胁，甚至造成巨大的经济损失。这就要求大容量机组中不但有可以使机组安全停机的事故保安电源，而且要求有一个为控制、监视装置及事故后状态参数记录装置提供高供电品质且不间断供电的交流不停电电源，即UninterruptiblePowerSystem,我们把它称为UPS电源。1 电力ups概述1.1 电力ups的产生 由于计算机和各种含有单片机的保护测控装置构成的工业计算机网络在电厂的应用,提高了电厂保护测控的准确性和可靠性,同时也因为计算机自身工作的特点对供电电源提出了更高的要求:计算机内存需要不断地刷新动作来保持存储内容。如果在刷新时突然断电,所保存的内容立即消失,使自动装置工作出错,控制系统失灵,甚至造成事故;硬盘写信息时还可能造成硬盘损坏;电脑电源是一种整流电源,过高的电压可能会造成整流器烧毁;而电压尖脉冲和暂态过电压以及电源杂讯等干扰都可能通过整流器进入主机板,影响机器的正常工作,甚至烧毁主机线路。当今电网由于工矿企业用电量的增加,非线性负荷越来越多,这些负荷对电网产生种种干扰:电涌、高压尖脉冲、暂态过电压、电压下陷、电噪声、频率偏移、持续低电压、市电中断等,致使电网波形畸变,电噪声日益严重。在这种情况下UPS产生了。电厂解决上述问题的方法有:一、小型重要自动装置(继电保护)可以直接使用直流供电,因为电厂有现成的大容量的直流电源系统,直流充电器有稳压滤波功能,其开关电源部分不需要特殊设计即可满足电源匹配要求。二、PC等大型微机系统采用电力UPS供电。UPS是交流不停电电源的简称。是发电厂计算机、热工保护、监控仪表及某些不能中断供电的重要负荷不可缺少的供电装置。1.2 电力ups与一般ups区别 电力UPS与一般UPS的工作原理、输出特性完全相同,但其具有一般UPS不可替代的功能,主要区别在于:1.2.1 电力UPS与电厂直流系统共用蓄电池,蓄电池的管理维护由电厂直流系统来监控,UPS不为电池浮充电,电池容量很大。而一般UPS,需要专用蓄电池,电池容量一般很小,整流器在供逆变能量的同时要给电池浮充电。1.2.2 电力专用UPS的直流输入端装有防反二极管,而一般UPS没有。1.2.3 由于电厂直流系统蓄电池容量较大,在直流开关启动瞬间,电池组产生的浪涌易损坏UPS内部元件,同时也损耗电池寿命,因此在电池和逆变器之间设有直流缓冲电路,而一般UPS没有。1.2.4 电厂直流操作电源母线对地有绝缘要求,因此要求UPS的直流交流输入相互隔离。一般UPS的交直流输入是不隔离的,而电力专用UPS的交流输入端有隔离变压器。1.2.5 电力专用UPS直流输入范围考虑了直流操作电源系统的工作特点,其下限设定不低于电池放电终止电压,上限设定远高于电池均充电压。而常规UPS的直流输入范围通常需要根据电池重新设定。1.2.6 一般UPS没有旁路工作方式。1.3 ups系统的组成及工作方式UPS由隔离变压器、可控整流器、逆变器、静态开关等设备组成。其原理如下图1： 图11.3.1 正常工作方式:交流输入,经隔离变压器变为一个合适的电压供给整流器,可控整流器稳压滤波为直流后送入逆变器,变为稳频稳压的工频交流,经隔离变压器经静态开关向负荷供电。1.3.2 直流输入工作方式:当UPS的交流输入电源中断或整流器发生故障时,UPS直流母线电压低于直流操作母线电压防反二极管导通,毫无间断地继续向负荷提供优质的可靠的交流电。由于正常工作时UPS直流母线电压高于直流操作母线电压,故正常工作方式时不消耗操作直流电力。1.3.3 旁路输入工作方式:逆变器输出频率和相位实时监测跟踪旁路电源,如果逆变器发生故障,UPS自动切换至旁路供电;当负载启动电流过大时,UPS也可以自动切换旁路供电,过载消失后,再自动恢复由逆变器供电。1.3.4 维修旁路工作方式:当UPS要进行维修时,切断输出,合上维修旁路开关,即可安全进行维修工作。1.4 电力ups的选用电厂一般选用三进单出UPS:三进指三相电源进入整流器,单出是指逆变器单相输出。三进单出有利于提高UPS对电网和负载的适应能力。对于采用单机UPS进行保护不能满足系统的要求,采用N X并联冗余系统可最大限度地保证系统的电力供应。一般采用1 1冗余系统即可满足要求。我厂选用东方电子电力专用UPS屏,运行五年安全可靠。1.4.1 容量选择:容量选择要考虑负载性质(功率因数、冲击性等)和将来可能增加的负载,并留有相应的余量。一般按负载的1.25倍选UPS容量。1.4.2 输入输出功率因数越高越好:UPS电源功率因数太低用户必需投资更粗的电缆线及空气断路器开关等装备。此外,UPS输入功率因数太低对电网较为不利1.4.3 输入电压范围宽:电压范围宽意味着适应性强,可靠性会提高。选用过载能力强的,这对于有冲击性负载的场合有利。1.4.4 智能化的UPS不但可诊断自身的各种故障,而且可根据不同的应用场合自动调整、设定相应的运行模式,以满足不同的需求。1.4.5 专业化维修保养:在选择UPS时,还要考察厂商的综合实力,尤其是产品质量和售后服务保证,以保证所购电源系统能够得到长期而完善的服务。1.5 ups 使用注意事项1.5.1 UPS主机对环境温度要求不高, 5-40均能正常工作,但要求相对湿度不能过大,室内少尘,否则潮湿加上灰尘附着在电路板上会引起主机工作紊乱。 1.5.2 严禁在满载时突然切断所有负荷,因为这样操作容易产生过电压(严重时可能损坏UPS,正确使用方法是关断逆变器面板上的开关,或将负载逐个关闭。接通负载时,要逐一接通负载,先接通容量大和冲击性大的负载,再开启小的负载。否则可能造成过载甚至损坏UPS元件。1.5.3 正确设置主机参数,这直接关系到工作的可靠性,尤其是直流输入参数的设置。我厂设置:输入直流电压低于180VDC时逆变器电源将自动关闭,当电压恢复到200VDC或以上时,逆变器电源将再次启动。当直流电压高于300VDC时,逆变电源将过压保护,关闭交流输出。1.5.4 机箱的散热风扇是受温度控制的,刚开机或负载较轻时风扇不转动是正常的,只有当机内温度超过50时才会工作转动。1.5.5 蓄电池是UPS的重要组成部分,虽然就电力专用UPS而言,它属直流系统管控,但当UPS直流运行方式工作时,应加强蓄电池放电电流,放电深度的监视;平时要做好电池室温的控制,因为蓄电池对室温要求较高,标准使用温度是25,使用温度范围是-15-45。温度每升高1,其放电容量升高约1%,但电池寿命降低,如果长时间高温运行,温度每升高10,电池寿命减半。所谓的免维护阀控铅酸蓄电池,主要是减少了加水这项工作而言,并不是真正的完全的免维护,它的使用也是有条件的。一般是15-30,设计寿命15年,这还是没有考虑过度放电等条件的寿命。由于多种原因,实际寿命很难达到设计寿命。2 协鑫龙固发电厂ups系统简介2.1 ups电源的取得方法 由于计通常交流不停电电源的取得有两种方法，其一是利用旋转逆变法，即将电动发电机直接接于直流母线上，用旋转的发电机将直流电转化为交流电，这种方法由于设备简单，供电较可靠，但旋转设备运行维护复杂，噪音大，所以仅在部分的300MW及以下电厂使用；其二是静止逆变法，该供电方式可作自动切换，有较高的可靠性，维护工作量较小，但接线复杂，多用于300MW及以上电厂。龙固发电厂两台600MW机组采用了由可控硅作为整流逆变元件的静止逆变装置的UPS电源。2.2 龙固ups系统简介 电力UPS与一般UPS的工作原理、输出特性完全相同,但其具有一般UPS不可替代的功能,主要区别在于:2.2.1龙固电厂UPS系统的主要特点龙固发电厂采用的是PEW1080-220/220-EN型UPS系统，该系统主要有如下特点：a三相输入/单相输出模块化设计，且具有多种可选功能对发电厂及石化厂工业控制系统等具有特殊要求的部门具有无可比拟的优越性。b5-100KVAUPS220VDC直流系统满足电厂对直流系统的设计要求，可与用户公用电池系统接口。c最新的模块技术d微机控制操作，自动检测、遥控检测，智能化诊断、记录系统e极高的动态特性，极好的短路保护功能f适合于电机负载，允许100%的不平衡负载。g可并机运行的冗余设计。h逆变器的直流输入范围宽i同步范围宽j平均无故障时间25万小时l简单方便的人机对话功能，控制和监测面板2.2.2龙固电厂UPS系统电源的取得方法我厂UPS电源系统为单相两线制系统。通常情况下电厂中UPS主路与旁路电源都取至事故保安段，由于我厂采用由发电机出口断路器与电网并网的方式，避免了起停机时厂用电的切换，只要主变带电即可获得厂用电，从而使厂用电获得了较高的可靠性，因此，我厂的UPS电源采取了主路取至锅炉动力中心，旁路取至保安段的方案。此外我厂还增加了备用UPS系统，并且将备用UPS系统的输出作为主UPS正常运行时的旁路电源，而将保安电源作为主UPS旁路电源的备用。从而使本来就可靠性很高的UPS系统又增加了一个保险系数，这一设计方案使我厂的UPS系统具有极高的可靠性。其系统示意图如下图2图22.2.3龙固电厂UPS系统的运行方式我厂UPS系统的运行方式分为：正常运行方式、蓄电池运行方式、旁通运行方式和后备运行方式四种。a.正常运行时，由锅炉动力中心（3BFB04B，4BFB04B）向#3、#4UPS供电，经整流器后送给逆变器转换成交流220V、50Hz的单相交流电向UPS配电屏供电。b.220V蓄电池作为逆变器的直流备用电源（#3、#4UPS的直流备用电源分别取自#3、#4机220V直流系统），经逆止的二极管后接入逆变器的输入端，当主路电源失电时，由220V蓄电池向逆变器供电，因采用静态开关切换，UPS母线不会间断供电。如果这时主路电源故障，而蓄电池达到放电极限，便会发出一个警报。如果旁通电源的参数是在允许范围内，装置系统自动转换成旁通运行方式。在正常运行及蓄电池运行方式时，旁通开关处于自动状态。当由于过载(150%1min，125%10min)或逆变器故障及UPS装置需检修而退出时，采用旁通运行方式。c.#3、#4UPS的旁通电源有两路，分别来自备用UPS的输出和#3机保安B段，正常由备用UPS的输出供电。旁通供电装置能在不间断供电情况下，使UPS供电转换为旁通供电。这种转换可以是自动进行，也可以是手动操作。无论是自动或手动转换只在不间断电源装置电压、频率、相位都和旁通电源同步时才能进行。d.备用UPS正常运行时，由公用段（两路分别来自A段、B段）向UPS整流供电，经整流器后送给逆变器转换成交流220V、50Hz的单相交流电做为#3、#4UPS的旁通电源；直流备用电源有两路，分别来自#3、#4机220V直流系统；旁通电源来自#4机保安B段。e.旁通电源在UPS检修完成或UPS故障消除可以正常供电时，应退出运行。恢复UPS正常运行方式。如果旁通运行方式下，旁通电源发生故障，此时，只要整流装置可用，装置系统自动转换为正常运行方式，而此时，如果整流装置也故障，蓄电池参数在允许范围内，则转换成蓄电池运行方式。f.后备运行方式就是处于准备随时接通的不间断电源装置。2.2.4UPS系统的基本结构UPS系统原理接线图如下图3：图3UPS系统主要部件有整流变压器、整流器、逆变器、扼流线圈、旁路调压变压器、直流回路逆止二极管、静态转换开关、旁路开关、交流230V母线设备、控制与信号面板等元件组成。系统采用三相桥式整流，设有过电压、电流限定保护以及缓冲电路。将三相正弦电压转换为直流电源。逆变器采用脉宽调制逆变电路，并设有支流输入低电压保护和电流限制保护。将直流电压转换为220V交流电源。2.2.5龙固发电厂的手动旁路开关（Q050）手动的旁路开关（Q050）提供了在对装置内部进行操作时将装置系统置于无电的可能性。为不停电情况下检修UPS整流器、逆变器、静态转换开关提供了可能。因此，UPS的手动旁路开关（Q050）在我厂UPS系统中比较重要。下面主要介绍一下手动旁路开关（Q050）的作用。Q050开关切换是重叠式的，就是说在转换时负荷根本不会断电。这种开关有三个转换位置（三级）。Bypass/旁通Test/检验Auto/自动在正常运行时，手动旁通开关总是处于自动状态下。TEST（检验）位置可以用来做作检验用（修理和维护操作），如用来让逆变器和旁路电源同步，或者用来在逆变器-旁通-逆变器间转换。BYPASS（旁通）位置是在装置系统内进行修理和维护或为了工作，该装置系统被转换成无电压。2.3 电池的维护2.3.1 科学使用UPS电池科学使用UPS电池就是要明确电池的正确使用方法，延长电池的寿命，使之发挥最大的作用。2.3.1.1 控制好充电电压，防止过压充电 对于端电压为12V的电池，正常的浮充电压在13.513.8V之间。浮充电压过低，电池充不满，浮充电压过高，会造成过压充电。当浮充电压超过14V时，即认为是过压充电。过压充电会导致电解液中的水被分离成氢和氧气而溢出，使电池的寿命缩短。 2.3.1.2 控制好充电电流，防止过流充电理想的充电电流应采用分阶段定流充电的方式，即在充电初期采用较大的电流，充电一定时间后，改为较小的电流，至充电末期改用更小的电流。充电电流的设计一般为0.1C，当充电电流超过0.3C时可认为是过流充电。过流充电会导致电池极板弯曲，活性物质脱落，使电池损坏。 2.3.1.3 防止UPS电池过流放电 电池实际放出的容量与放电电流有关。放电电流越大，电池的效率越低。例如，12V/24Ah的电池当放电电流为0.4C时，放电至终止电压的时间是1小时50分，实际输出容量17.6Ah，效率为73.3%。当放电电流为7C时，放电至终止电压的时间仅为20s，实际输出容量0.93Ah，效率为3.9%。所以应避免大电流放电，提高电池的效率。一般电路设计和用户选择负载，都要保护UPS电池逆变放电电流不超过2C。 2.3.1.4 防止UPS电池深度放电 尽管小电流放电，能提高电池的效率，但是当用极小电流(小于0.05C)长时间放电时，将导致电池实际放出容量超过其额定容量，从而造成电池严重的深度放电。按厂家的数据，当电池放电深度为100%时，电池实际使用寿命约为200250次充放电循环；放电深度为50%时，约为500600次充放电循环。因此，在使用UPS时，既要避免重载过流放电，又要避免长时间轻载逆变造成电池深度放电。 2.3.1.5 定期操作UPS 市电长期不停的地区，用户要每隔一定时间，例如3个月，人为关断UPS交流输入，使用UPS电池逆变供电。这种定期的实验操作，有助于延长电池寿命。一般正常使用的UPS，其电池寿命不超过5年。 2.3.2 维护UPS电池的技巧与方法 UPS电池一般为免维护蓄电池，但在有些情况下维护UPS电池是十分必要的，且有实际意义。 2.3.2.1 欠压电池的充电技巧 有些UPS电池欠压是由于UPS逆变器末级驱动电路损坏，造成电池放电所致。若在修好电路故障后，及时将电池接入原电路充电，仍然会使电池复好如初。问题在于，欠压的电池无法使UPS启动成功，即切换到市电(充电)状态。此时，可用如下办法解决： (1)先用好的电池将UPS启动到市电状态后，再撤掉好电池换上待充电的欠压电池。注意：调换电池时，要求UPS空载运行。一般UPS进入市电状态后，只要保持输入市电正常，撤掉电池不会影响市电供电状态。 (2)将欠压的电池先充电到10.5V以上，再接入原UPS电路，便可使UPS成功启动。给欠压的电池充电，可利用微机电源中的+12V电源给电池直接充电。充电中注意观察充电电流，根据测出的实际充电电流，以确定是否加限流电阻。 2.3.2.2 电池的活化处理 活化处理是指对电池的均衡充电。下列几种情况都会导致电池的内阻增大、端电压太低或容量减小，这些电池需要通过均衡充电来恢复其原有的性能指标。 (1)长时间放置不用，超过静态存储时间的电池。常温环境，一般UPS电池的静态存储时间为9个月。当温度为3140时，静态存储时间为5个月。 (2)放电后未能及时充电的电池。 (3)长期工作于浮充状态(即UPS长期工作于市电状态)并超过静态存储时间。 (4)不慎放电，将电池端电压放至低于终止电压。均衡充电电流一般选0.3C或略小于0.3C。额定电压为12V的电池，均衡充电电压一般选14.5V。没有专用充电器的用户，可参考上述数据搭接出复活旧电池所需的电路。 结束语：微处理器在工业上的应用使我们工作更轻松,UPS又保证了微处理器的电力稳定,然而任何机器的功能都是有局限的、有寿命的。他们也需要我们来维护,来完善它的功能。所以定期的巡检,预防性的维护是使机器更好的为我们工作的保证。本文简要介绍了龙固发电厂UPS系统的基本结构、技术特点、以及手动旁路开关的作用。希望为其他电厂选购和改造UPS系统时提供一种借鉴，同时也希望能增加电厂人员对UPS系统的了解。7 参考文献” 1周志敏,周纪海,纪爱华.UPS应用与故障诊断J.中国电力出版社,2008.2王其英,何春华.新型UPS工作原理与实用技术及选购指南J.人民邮电出版社,200611