电力专用UPS在热电厂中的应用

孙永民

（哈尔滨市华能集中供热有限公司，黑龙江 哈尔滨150000）

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。

2 电力UPS与一般UPS的区别

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）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。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。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。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。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。6）一般UPS没有旁路工作方式。

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，其原理如图：

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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。

5 UPS系统使用注意事项

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。

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。

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。

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。

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。

6 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。

[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,2006.