直流系统与UPS不间断电源基础知识培训

直流系统

1.110V直流系统和220V直流系统。每组直流系统包括蓄电池组、蓄电池充电器、直流配电屏等。直流系统蓄电池采用阀控式密封铅酸蓄电池，正常以浮充电方式运行。充电器采用高频开关型，具有稳压、稳流及限流性能。

2.一组110V蓄电池采用单母线接线，两组110V蓄电池直流配电母线间设有联络开关。110V直流系统对电气和热控的控制、信号、继电保护、自动装置等负荷供电。

3.一组220V蓄电池采用单母线接线,两台机组的220V蓄电池直流配电母线间设有联络开关。220V直流系统为机组的动力、直流事故照明、交流不停电电源等负荷供电。

4.110V、220V系统直流主屏及分电屏均设置微机型直流接地监测装置。

一、直流电源系统装置

1.直流系统由免维护阀控式密封铅酸蓄电池、高频开关电源整流装置、电源监控系统、微机直流绝缘检测装置、直流馈线主柜、直流分柜等组成。

2.充电器交流电源有两回AC380V三相三线输入电源，互为备用，自动投入。

3.充电装置能独立或并列运行，对蓄电池浮充、均衡充电或非正常工况能自动转换。

4.充电装置具有液晶汉显、完善的保护报警信号和人机对话功能。

5.通信接口能满足厂站自动化的要求。

6.直流系统采用独立的在线绝缘检测和电压监视装置。

直流系统图

二、蓄电池主要技术要求1.当蓄电池室温度在-10℃~+45℃时,蓄电池能满足直流负荷供电要求2.蓄电池在环境温度20℃~25℃时的浮充运行寿命不低于15年。3.电池电压均衡性在浮充运行状态下，满足一组蓄电池中任意二个电池的电压差不超过20mV。浮充状态下任意两个电池的端电压差不超过100mV。4.蓄电池使用期间，安全阀自动开启闭合，闭阀压力在1kPa~10kPa范围内，开阀压力在10kPa~49kPa范围内。5.蓄电池充满电后，静置28天后，其容量保存率不低于96%。静置90天后，其容量保存率不低于85%。6.蓄电池采用全密封防泄漏结构，外壳无异常变形、裂纹及污迹，上盖及端子无损伤，正常工作时无酸雾逸出。在使用寿命期间不得渗漏电解夜，无需补加电解液。

7.蓄电池封存90天后，其荷电保持能力不低于90%。

8.蓄电池在-30℃和+65℃时封口剂应无裂纹和溢流。

9.蓄电池本体有温度和密度指示。

三、直流系统绝缘监察装置

影响直流系统正常运行的主要因素是电压和绝缘。为了能及时发现电压或绝缘引起的异常运行，在直流系统中装设了直流接地微机选线装置。为方便接地选择，在直流系统中装设了绝缘监测装置，以减少选择接地带来的工作量和不安全因素。

直流系统绝缘检测装置主要功能是:在线检测直流系统的对地绝缘状况，(包括直流母线、蓄电池回路、每个电源模块和各个馈线回路绝缘状况)。并自动检出故障回路。绝缘检测装置宜为独立的智能装置，布置在充电装置屏上或直流馈电屏上，可与成套装置中的总监控装置通信。电压监视装置的主要功能是:在线监视直流母线的电压，过高或过低时均发出报警信号。电压监视装置布置在直流馈线柜或充电装置柜上，可与总监控装置。

馈线监测装置的主要功能：在线监视直流馈线运行状态。可与成套装置中的总监控装置通信。

1.直流绝缘异常的危害当直流系统发生一极接地时，如果不伴随其他故障，对直流系统的运行不产生任何危害。但带一极接地不允许长期运行，因为一旦另一极再发生接地，即有可能造成保护、信号或控制回路的误动作或拒绝动作。2.直流电压异常的危害直流系统电压的高低是衡量直流系统能否正常工作的另一重要标志。直流电压过高时，会引起用电设备的损坏；电压过低时，会降低继电保护和自动装置的灵敏度，甚至会造成拒动（如断路器的跳合闸电压就有一个允许值要求）。因此必须保证直流系统的电压运行在一定范围内。四、直流系统的运行方式

1、正常情况下，由380V厂用系统向充电器提供两路交流输入，经切换后向充电器供电,充电器将交流电转换为直流向直流母线供电，同时对蓄电池组进行浮充电；厂用电失电后，改由蓄电池组向直流母线供电；厂用电恢复后，恢复正常工作状态，并通过主充电器给蓄电池进行均衡充电。

2、正常情况下，蓄电池组与充电器并列运行，充电器供给正常的负荷电流，还以很小的电流给蓄电池组浮充电，以补偿蓄电池组的自放电。蓄电池组作为冲击负荷和事故供电电源；

3、一般情况下，直流母线不允许脱离蓄电池运行；

4、充电装置有“均衡充电”、“浮充电”两种工作方式，根据蓄电池运行情况可选择其中一种方式运行；正常运行时应采用，选择“浮充”方式运行；

5、正常运行时，两段直流母线分段运行。#1充电器带I段直流母线及#1蓄电池组，#2充电器带II段直流母线及#2蓄电池组。

五、直流系统接地故障的处理

当直流系统发生一点接地时，应迅速寻找接地点故障。并尽快消除，以防止发展成两点接地故障。

1.直流系统接地处理的原则：

1.1先信号和照明部分后操作部分；

1.2先室外部分后室内部分；

1.3先负荷后电源。

根据以上原则采取拉路寻找分路处理的方法.在切断各专用直流回路时，切断时间不得超过3s，不论回路接地与否均应合上。当发现某一专用直流回路有接地时，应及时找出接地点，尽快消除。如设备不允许短时停电(失去电源后引起保护误动作)，则应将直流系统解列运行后,寻找接地点。六、直流系统接地处理步骤值班人员听到警铃响，看到“直流母线接地”光字牌亮时，值班人员应切换接地电压表，判明直流接地的极性。当判明接地的极性后，向值长汇报直流系统接地情况，然后进行如下处理。1对绝缘水平低，存在设备缺陷及有检修工作的电气设备和线路进行检查，是否有接地情况；2询问载波室是否有直流系统故障；3取下中央信号回路熔断器；4拉路前应采取必要的措施，防止由于直流失电可能引起保护、自动装置误动。对带有热控保护的分支，拉合时应通知热控人员5根据接地情况，运行人员无法消除时及时通知继电保护人员或热控人员处理。6、检查蓄电池、硅整流装置是否有接地现象；7、当发现某一专用直流回路有接地时，应分别取下各分支线的操作熔断器，找出接地点，并进行处理；8、值班人员在切断上述每一直流回路后，应迅速恢复送电。在切断每一回路过程中，值班人员应根据仪表和信号装置的指示，判断是否有接地。如切断时接地消失，恢复送电后接地出现，则可肯定接地发生在该回路上，应设法消除。七、检查直流系统接地时的注意事项：

1禁止使用灯泡寻找接地点，以防止直流回路短路；

2使用仪表检查接地时，所有仪表的内阻不应小于2000Ω

3当直流系统发生接地时，禁止在二次回路上工作；

4在直流系统发生接地的情况下，在查找直流接地时为防止触电，工作人员应穿绝缘鞋，戴绝缘手套。工作中要严加注意，防止造成另一极再接地。

5寻找和处理直流系统接地故障，必须由二人进行；

6在拉路寻找直流系统接地前，应采取必要措施，用以防止因直流电源中断而造成保护装置误动作。交流不停电电源系统（UPS）

1、为了保证机组安全，可靠运行，机组除了设置独立的交流事故保安电源外，每台机组还设置一套交流不停电电源（UPS）。共同向单元机组分散控制系统（DCS）、热控自动调节和监视设备、火灾探测报警及控制系统等负荷供电。在机组正常运行时，为汽机、锅炉、电气和计算机控制系统提供可靠的电源，在电厂停电期间，也能为其提供可靠电源。

2、UPS系统包括整流器、逆变器、静态转换开关、旁路变压器、逆止二极管、手动旁路开关和交流配电屏等。UPS装置的正常输入电源取自机组380VPC段，旁路输入电源取自机组保安MCC段，直流输入电源取自单元机组220V直流系统。UPS输出为单相交流220V,50Hz。

3、两台UPS装置通过并机装置并列运行，每台装置能带100%负荷，互相自动跟踪，保证同步，以便在任一UPS故障时，切除故障UPS，保证负荷输出。

二、正常运行方式正常运行时主电源（380V）经过输入隔离变、交流电抗器、整流器转换为220V直流电源，经过逆变器将220V直流电源逆变成220V交流电，再经过输出隔离变、逆变静态开关（EN）供给220VUPS负载。220V直流电源作为UPS系统的主电源失去或整流器故障后的备用电源。另一路380V旁路电源经过隔离变降压为220V交流，再经过旁路稳压器、旁路接触器、旁路静态开关（EN），作为UPS逆变器故障、逆变器直流电源故障和逆变器过载时旁路电源，正常运行时逆变静态开关处于激活位置而旁路静态开关处于断开状态。三、非正常运行方式：1当380V主电源失去时，UPS自动转换为220V直流电源供电；2当逆变器处于不正常状况，诸如过温、短路、输入输出电压异常和过载超出逆变器承受范围等，逆变器将自动停止工作以防损坏。若此时旁路电源正常，静态开关会转换至旁路电源输出给负载使用，保证不间断的供电；3通过切换开关可将正常交流380V电源供电切换到旁路交流380V电源供电。3.1当各路主输入电源正常时，整流器提供直流电给逆变器，两台UPS逆变器并联输出，平分负载电流各50%。：3.2当两台UPS主输入电源故障时，由220VDC蓄电池组向逆变器供电，两台UPS逆变器并联输出，平分负载电流各50%。供电方式如下图所示：3.3当任一台UPS故障时，该UPS自动退出并联运行状态，其静态旁路开关会将其从输出母线隔离，另一台UPS逆变器继续输出，承担全部100%负载电流。该过程是全自动完成的，对负载无任何扰动。供电方式如下图所示：3.4当检修任一台故障UPS时，如上图黑色部分，并不需要转手动维修旁路，只需要将该UPS的输入、旁路输入、内部直流电池开关、输出开关均打开就可以对该UPS内部进行检修，此时负载仍由另一台正常的UPS供电。3.5当两台UPS因故退出运行时，负载才转由静态旁路电源供电，保证负载仍然由稳定的电压供电。逆变器转旁路的时间小于0.5毫秒，对负载基本无扰动。供电方式如下图所示：3.6当两台UPS同时需要维护检修时，才需要操作转手动维修旁路，保证旁路供电给负载，然后将两台UPS的输入、旁路输入、内部直流电池开关、输出开关均打开就可以对该UPS内部进行检修，此时负载由手动旁路供电。如下图所示：四.UPS整流器

1由380V厂用系统供电并向逆变器提供直流电源，同时，机组220V直流系统经逆止二极管接入作为逆变器的备用电源，一旦整流器故障，逆止二极管自动导通，逆变器无间断地由机组220V直流系统供电。

2整流器固态，12脉冲，交流输入侧可调的整流器用于向逆变器提供稳定的直流电压。

3整流系统由输入隔离变压器、整流器和控制盘等组成，在整流器输入端提供一个带热元件的自动开关作为过流保护。

4整流器输入电压为380V，三相三线，50Hz，允许电压变化范围不小于±20%、允许频率变化范围±10%。

五.逆变器

1逆变器具有恒压恒频的静态装置构成，具有全自动限流功能，用来防止其输出超过最大运行值和输出侧的过负荷或短路。逆变器具有良好的散热和通风。

2逆变器的输入来自整流器的直流输出或来自机组220V直流电系统。逆变器能提供额定电压为220V、50Hz的单相输出，其输出电压变化范围不大于±0.5%，频率变化范围不大于±0.5%，逆变器输出总的波纹畸变不应超过5%。

3UPS逆变器在直流电压波动范围为±20%时，输出精度不变。

4UPS逆变器输出对旁路输入进行连续跟踪，以便在主机故障或工作电源消失时，实现无扰动切换到旁路。

5在逆变器发生故障及在逆变器输出侧发生过负荷或负荷故障，静态转换开关自动将负荷切换到旁路电源。一旦消除了逆变器的故障、负荷故障或过负荷情况，静态转换开关自动将负荷由旁路电源回路切换到逆变器输出。

6.需要检修逆变器和静态转换开关时，可利用手动先通后断开关实现无间断的切换到旁路。

六.静态转换开关1静态转换开关是一个快速切换装置，作为UPS的一部分来提供。装置的控制提供自动或手动不间断地切换负荷至旁路电源，并当逆变器故障和负荷故障消除和逆变器输出在规定范围之内时，经同步检测延时5~10秒自动切回至逆变器输出。2静态转换开关的切换时间在任何切换情况下不大于0.5ms。七.手动旁路开关为便于维护UPS设备，提供手动操作机械旁路开关。手动旁路开关是先通后断结构，以保证在切换过程中UPS输出交流电源的连续性。八.逆止二极管

逆止二极管用于UPS内部整流器输出与外接的机组220V直流电源系统之间的隔离。逆止二极管按逆变器最大输入电流来选择，并具有承受输出端短路故障的自保护能力。逆止二极管能承受不小于1000V的反向电压。

九.旁路电源

UPS旁路电源包括降压隔离变压器和自动感应调压器，降压隔离变压器用于从电气上和静电上将UPS负荷与系统输入电源隔离，即防止暂态过程进入或干扰负荷回路。单元机组UPS旁路电源设备按2x40kVA选择。公用UPS旁路电源设备按2x10kVA选择

注：所有整流器、变压器、电抗器等均为干式。

一、柴油发电机系统1、柴油机发电机组主要是作为380V保安PC段的事故备用电源。2、柴油发电机组主要由柴油机、发电机、燃油箱、控制屏等设备组成，柴油机主要由气缸、活塞、气缸盖、进气门、排气门、活塞销、连杆、曲轴、轴承和飞轮等构件构成，发电机配置有励磁、自动电压调节器、保护、控制、信号、测量、馈线装置等设备系统。3、柴油发电机组性能要求：3.1柴油发电机组能至少满负荷连续运行24小时，1小时过负荷能力为110％。发电机有1.5倍过载能力过载运行时间为2min，2.0倍过载能力过载运行时间为30S。3.2在任何负荷的稳态条件下，维持电压在±0.5％，频率在±0.25％额定值偏差范围内。3.3柴油发电机组在接到起动信号5秒内达到额定转速和额定电压，15秒具备带满负荷条件。3.4每台机组配备一台8小时日用油箱，约1500L。油箱上安装有电动油泵，当油箱内油位低于最低油位线时，电动油泵自动补给加油。配送一套手摇油泵，便于手动加油。当日用油箱油量仅能满足机组额定运行2小时，则油位开关发出告警信号。日油箱容积不低于机组额定运行8小时的要求。3.5机组在闭式循环冷却水系统，在内部断水情况下，机组带自动报警装置将自动报警。应定期检查冷却液位，保证机组随时投入运行。二.电气设备

1控制系统：可就地手动、远方手动及自动起动。设置远方紧急启动、停止按钮。

2起动时间：机组随时处于准起动状态，在接到起动信号3s内建立电压、频率达到额定值。

3当机组建立额定电压和频率后，首次加载能力不低于额定功率的50％。

4机组从首次加载到二次加载带100%额定负荷的时间不大于3s。

5机组自动起动方式为厂用电断电时的自动起动。三.柴油发电机组操作1每台机组设置一段保安PC段母线，此母线设置三回电源，分别为380V工作PCA段来的工作电源、380V工作PCB段来的备用电源以及柴油发电机提供事故备用电源。此三路电源通过保安PC段的ATS1与ATS2进行自动切换，保证保安PC段的供电可靠性；2当保安PC段的工作电源失去，ATS1监测到380V工作PCA段来的电源异常，同时判断380V工作PCB段来的备用电源正常，ATS1将启动切换到380V工作PCB段来的备用电源运行；当380V工作PCA段来的工作电源恢复正常时ATS1又自动切换回工作电源运行；3当保安PC段工作电源异常同时ATS1监测到备用电源异常或者在备用电源的运行方式下备用电源失去，ATS2监测到市电不正常，ATS2发信去启动柴油发电机，当柴油发电机启动后电压频率正常后，逻辑合上柴油发电机出口开关，ATS2判断柴油发电机过来的事故备用电源电压正常，马上启动切换到柴油发电机运行，来满足保安PC段的应急备用；4当系统电源恢复时，经过一定延时来真正判断市电正常，ATS2启动切换，ATS2切换到市电运行，因ATS2具有同期功能，并且ATS2为双刀双掷开关，切换时不会造成保安PC段电压的波动，保安PC段重新由工作电源或者备用电源带电运行，此时柴油发电机保持运行，由人为来操作使其停运备用，具体是工作电源运行还是备用电源运行由ATS1自动选择判断。四.系统电源恢复当保安PC段工作电源和备用电源恢复正常时，经过一定延时（3到5分钟）来真正判断市电正常，ATS2自动启动切换回工作电源和备用电源运行。如果ATS2自动切换失败，禁止在ATS2工作电源带电的情况下人为手动去切换ATS2自动切换开关，否则会造成ATS2自动切换开关烧坏，必须在ATS2工作电源的失去的情况下去手动切换，合上ATS1的工作电源开关与备用电源开关来恢复保安PC段的正常供电，此时保安PC段会短时间失电。五.柴油发电机组的启动和停止注意事项

1柴油发电机组启动方式选择开关在“自动”时，若第一次启动失败，可在60秒内实现一个自启动