关于大型火电机组UPS供电可靠性的探讨

关于大型火电机组关于大型火电机组 upsups 供电可靠性供电可靠性 的探讨的探讨 大型火电机组自动化程度高 热工微机控制系统及其它安 全控制装置对工作电源的连续性要求很高 因此需要配置交流 不间断电源 ups ups 电源对机组的安全稳定运行至关重要 如何提高 ups 的可靠性 是现场工程技术人员经常思考的一个 问题 笔者以盘山发电有限责任公司 以下简称盘电 2 600 mw 机组 ups 系统为例 就大型火电机组 ups 在设计 产品质量 维护管理上存在的诸多问题进行探讨 提出了一些改进意见 1 系统简况系统简况 盘电安装了 3 台相同容量的瑞士 gutor 公司生产的 ups 构成 n 1 配置方案 即单台机组单台 ups 配置 同时 为 2 台及以上机组配置 1 台同容量的公用备用 ups ups 型号 为 pew1080 220 220 en 容量为 80 kv a ups 系统正常运行时需要 3 路输入电源 主电源 旁路电 源及直流电源 运行方式分 4 种 主电源正常运行方式 直流 电源运行方式 旁路运行方式和后备运行方式 正常时 负荷由主电源经过该系统的整流器 逆变器提供 主电源故障时 自动改为由直流电源经逆变器供电 逆变器或 直流电源故障时 ups 通过静态开关自动转换成旁路电源供电 ups 维修时 可通过先通后断的手动旁路开关由旁路电源直接 向负荷供电 正常运行时 3 4 号机 ups 的旁路电源由备用 ups 提供 当备用 ups 故障或检修时 旁路电源改由 3 号机保安 b 段 称后备旁路电源 提供 见图 1 2 该系统主要优缺点该系统主要优缺点 2 1 该 ups 系统不自带蓄电池 厂用电系统有完善的直流系统及大容量的蓄电池组 在蓄 电池容量计算时已考虑了 ups 负荷 可保证交流电源停电时继 续向负荷供电 0 5 h 以上 因此 ups 系统不需要自带较大容量的 蓄电池 这不仅降低了设备造价 也减少了检修 运行维护蓄 电池的费用 2 2 逆变器与厂用直流系统的配合 该 ups 的逆变器额定输入电压是 220 v 直流 在保证输出 数据时 输入电压允许范围在 15 20 在保证性能时 输 入电压允许范围在 25 根据规程规定 发电厂直流动力系统 允许的电压波动范围为 87 5 112 5 直流系统的参数计算 与设备选型也按此进行 这个电压范围在正常工作和允许的事 故放电时间内是可以得到保证的 因此 该逆变器的直流输入 电压完全适应这个范围并留有一定裕度 同时 为了避免正常 工作时蓄电池放电 整流器的输出电压高于直流系统电压波动 的上限 并加装了二极管以防止整流器向蓄电池充电 2 3 旁路电源设置了隔离变压器和稳压变压器 考虑到厂用电电压一般偏高 而且用电设备的频繁启动势 必影响电压质量 因此加装了调压稳压器 以改善旁路电源的 电压质量作用 同时厂用 380 v 电源系统是中性点接地系统 而 dcs deh 等热工负荷不希望与电气共用接地点 因此加装 了隔离变压器 以使两系统不产生电的联系 2 4 两用一备方式的缺点及其原因 目前 国内 ups 系统的设计无统一规范 因此造成国内大 中型火电机组 ups 配置出现各种不同方案 即使同容量机组的 ups 配置方案也不尽相同 盘电建厂之初 根据 电力工程设计手册 中所举 600 mw 机组 ups 配置范例 采用单台机组单台 ups 的 一对一 配 置方案 该方案系统简捷 投资少 但是存在 2 个问题 1 旁路电源的供电可靠性较低 当 ups 故障或检修时 在 ups 装置静态开关已切换至旁路运行的情况下 一旦保安段 母线失压 将会面临 ups 负荷母线失电 2 如 ups 装置发生系统故障 整机故障 或静态开关故障 此时旁路电源即使完好无损 也无法从主机切换至旁路上投入 运行 导致系统供电中断 出于对机组的安全考虑 对原 ups 系统进行改造 采用 n 1 配置方案 增设 1 台公用备用 ups 此方案在投资相对少 的情况下 实现了 ups 备用冗余 提高了旁路电源的供电可靠 性 但此方案无法解决第 2 个问题 因为 1 台 ups 同时兼做 2 台机组的旁路电源时 如果任意 1 台 ups 发生系统故障 整机故 障 或静态开关故障 此时即使备用 ups 完好无损 也无法从主 机切至旁路投入运行 导致系统供电中断 同时 采用两用一备方式也带来了新的问题 即在整个供 电过程中 有 1 台 ups 长期闲置不用 处于空载状态 设备使 用率低 另外 1 台设备长期处于空载运行状态 一旦出现切 换 尤其在负荷大时 整流器和逆变器将受到大电流冲击 对 设备不利 针对这种情况 建议有关部门尽快统一 完善不同容量火 电机组的 ups 设计方案 减少工程设计的随意性 减少不必要 的浪费 提高 ups 系统的可靠性 2 5 避免对 ups 认识的盲目性 正常情况下 ups 由机组 pc 段供电 当 pc 段中断时 逆 变器在机组蓄电池支持下继续向负载提供不间断的电源 若直 流电源再有故障或装置内部逆变器故障 静态开关进行快速切 换 转由旁路电源供电 3 路不同型式的独立电源和静态开关 共同构成了 ups 的可靠供电体系 因此 ups 作为不间断电源 通常认为其可靠性是很高的 但这种认识可能会对 ups 产生盲 目性 因为每台 ups 的监测控制系统只有 1 个 它是 ups 装置 的 神经中枢 和指挥系统 该系统一旦出现故障 如控制逻辑 板或控制回路设备故障 将导致 ups 整机故障停电 从这一点 看 ups 并非完全意义上的 不间断电源 它也有故障的可能 只是故障的几率较低而已 另外 ups 母线负荷分支开关回路 也有发生故障的可能 所以 为了防止机组 ups 故障或 ups 负 荷开关回路故障 对 ups 的所有重要负荷电源均设计为相互备 用冗余 且 2 路互备冗余电源应取自不同的电源系统 所谓重 要负荷电源是指短时失电即可造成机组故障停机的重要保护 控制 监测用负荷电源 实践证明 采取这一措施是非常有效 的 3 改善 加强对火电机组改善 加强对火电机组 ups 的维护管理的维护管理 作为电气设备 ups 装置在火电机组的应用时间还比较短 它不像典型的电气一 二次设备那样有明确的专业归口管理 也缺少统一 成熟的检修维护管理规范和条例 目前 盘电 ups 装置虽归电气专业管理维护 但因其内部的一 二次设备 互相关联交叉 小专业界面较难分清 加之对 ups 可靠性的盲 目认识 容易造成对 ups 的一些部件 元件乃至整机的失修 出现检修维护工作上的死角 这是影响 ups 供电可靠性的另一 个主要因素 针对这一情况 建议采取以下措施 1 加强火电机组 ups 专业管理 尽快明确专业管理归口 2 由于 ups 设备复杂 技术含量高 建议对其核心技术 部分以制造厂家为技术依托 与其签定长期的维护服务合同 但必须明确 ups 设备及系统的安全责任主要在于电厂 避免出 现管理漏洞 3 加强设备技术管理 明确设备分工 把责任制落到实 处 使 ups 的维护管理不出现死角 4 根据设备用户手册 结合设备特点 制定设备运行 维护 检修规程 条例和定期工作制度 定期开展试验 传动 清扫和其它维护工作 对于装置内部的各种