某變電站內(nèi)UPS系統(tǒng)由于線路老化,發(fā)生相間短路。故障電流導(dǎo)致UPS電源屏內(nèi)起火,進(jìn)一步導(dǎo)致交流串直流,并擊穿測(cè)控裝置中的壓敏電阻導(dǎo)致直流系統(tǒng)多點(diǎn)接地,最終導(dǎo)致后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)及遠(yuǎn)方通信失電。
-- 一起真實(shí)的事故
UPS中文為“不間斷電源”。是一種含儲(chǔ)能裝置,以整流器、逆變器為主要組成部分,為變電站內(nèi)監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化儀表、遠(yuǎn)方通信系統(tǒng)等設(shè)備提供恒壓恒頻的不間斷電源。
UPS系統(tǒng)的主要作用有兩方面:
(1)做為重要設(shè)備的交流供電電源,防止市電突然斷電而影響正常工作,給設(shè)備造成損害;
(2)消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質(zhì)量,為計(jì)算機(jī)等提供高質(zhì)量的電源。
UPS系統(tǒng)主要有有三種類(lèi)型:后備式、互動(dòng)式、在線式。
(1)后備式:具備自動(dòng)穩(wěn)壓、斷電保護(hù)等功能,轉(zhuǎn)換時(shí)間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,價(jià)格便宜;
(2)互動(dòng)式:具有濾波功能,抗市電干擾能力強(qiáng),轉(zhuǎn)換時(shí)間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價(jià)格遠(yuǎn)低于在線式;
(3)在線式:結(jié)構(gòu)較復(fù)雜,性能完善,能夠持續(xù)不中斷輸出純凈正弦波交流電,能夠解決尖峰、浪涌、頻率漂移等全部的電源問(wèn)題;價(jià)格高,通常應(yīng)用在關(guān)鍵計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等對(duì)電力要求苛刻的環(huán)境中。
變電站內(nèi)UPS系統(tǒng)一般由電力UPS主機(jī)、旁路穩(wěn)壓柜、輸出饋線柜等三部分組成(小功率時(shí)也可三合一)。
結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示,簡(jiǎn)單說(shuō)說(shuō)幾個(gè)比較重要的部分的用處。
整流器:
有兩個(gè)主要功能:
第一,將交流電(AC)變成直流電(DC),經(jīng)濾波后供給逆變器;
第二,給蓄電池提供充電電壓,起到一個(gè)充電器的作用;
逆變器:
將直流電(DC)轉(zhuǎn)化為交流電(AC),供給負(fù)載使用;
蓄電池:
UPS用來(lái)作為儲(chǔ)存電能的裝置,使其在市電失電時(shí),可以將直流電逆變后,為負(fù)載提供不間斷電源。其容量大小決定了其維持放電(供電)的時(shí)間 ;
靜態(tài)開(kāi)關(guān):
又稱(chēng)靜止開(kāi)關(guān),是用兩個(gè)可控硅(SCR)反向并聯(lián)組成的一種交流開(kāi)關(guān),其閉合和斷開(kāi)由邏輯控制器控制;
隔離變壓器、穩(wěn)壓器:
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離,穩(wěn)壓器除了隔離之外還有穩(wěn)定電壓的作用;
UPS有4種運(yùn)行模式,將UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后示意圖如下:
(1)正常操作模式:
在正常交流電源供應(yīng)下,整流器將交流電轉(zhuǎn)換為直流電,將市電中的“電源污染”消除,并同時(shí)對(duì)蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電,提供更穩(wěn)定的電源給負(fù)載。
(2)停電模式:
當(dāng)交流電源發(fā)生異?;蛘髌?、電抗器故障時(shí),蓄電池組提供直流電給逆變器,使交流輸出不會(huì)有中斷,進(jìn)而達(dá)到保護(hù)負(fù)載的作用。
(3)備用電源模式:
當(dāng)逆變器發(fā)生異常狀況如逆變器保險(xiǎn)絲熔斷、短路等故障時(shí),逆變器會(huì)自動(dòng)切斷以防止損壞,若此時(shí)旁路交流電源正常時(shí),靜態(tài)開(kāi)關(guān)會(huì)將電源供應(yīng)轉(zhuǎn)為由旁路備用電源輸出給負(fù)載使用。
(4)維護(hù)旁路模式:
當(dāng) UPS要進(jìn)行維修或更換電池而且負(fù)載供電又不能中斷時(shí),可以先切斷逆變器開(kāi)關(guān)然后激活維修旁路開(kāi)關(guān),再將整流器和旁路開(kāi)關(guān)切斷。交流電源經(jīng)由維護(hù)旁路開(kāi)關(guān)繼續(xù)供應(yīng)交流電給負(fù)載,此時(shí),維護(hù)人員可以安全地對(duì)UPS 進(jìn)行維護(hù)。
(1)監(jiān)控系統(tǒng)和遠(yuǎn)方通信系統(tǒng)對(duì)變電站十分重要,因此作為電源的UPS系統(tǒng)的可靠性也有非常高的要求;
(2)綜自系統(tǒng)的負(fù)載大多數(shù)為單相負(fù)載,因此電力系統(tǒng)專(zhuān)用的UPS電源大多數(shù)要求為三相/單相輸入、單相輸出的中小型功率 UPS ,容量一般在 60kVA 范圍之內(nèi);
(3)旁路靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)應(yīng)具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式,實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷切換;
(4)由于變電站有 220V或 110V 直流系統(tǒng),并有直流充電屏給蓄電池充電。所以電力專(zhuān)用UPS自身不帶蓄電池,直接使用直流系統(tǒng)作為UPS的直流輸入,并且不需要具備充電功能;
(5)電力專(zhuān)用 UPS 的直流輸入端一般要求裝有反灌雜訊抑制器,如逆止二極管等,使 UPS 對(duì)直流母線的影響盡量小;
(6)UPS電源在帶滿(mǎn)全部設(shè)備后,應(yīng)留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后,不間斷供電維持時(shí)間不小于60分鐘。
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