某變電站內UPS系統由于線(xiàn)路老化,發(fā)生相間短路。故障電流導致UPS電源屏內起火,進(jìn)一步導致交流串直流,并擊穿測控裝置中的壓敏電阻導致直流系統多點(diǎn)接地,最終導致后臺監控系統及遠方通信失電。
-- 一起真實(shí)的事故
UPS中文為“不間斷電源”。是一種含儲能裝置,以整流器、逆變器為主要組成部分,為變電站內監控系統、自動(dòng)化儀表、遠方通信系統等設備提供恒壓恒頻的不間斷電源。
UPS系統的主要作用有兩方面:
(1)做為重要設備的交流供電電源,防止市電突然斷電而影響正常工作,給設備造成損害;
(2)消除市電中的電涌、瞬間高/低電壓、電線(xiàn)噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質(zhì)量,為計算機等提供高質(zhì)量的電源。
UPS系統主要有有三種類(lèi)型:后備式、互動(dòng)式、在線(xiàn)式。
(1)后備式:具備自動(dòng)穩壓、斷電保護等功能,轉換時(shí)間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結構簡(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,轉換時(shí)間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價(jià)格遠低于在線(xiàn)式;
(3)在線(xiàn)式:結構較復雜,性能完善,能夠持續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,通常應用在關(guān)鍵計算機和網(wǎng)絡(luò )設備等對電力要求苛刻的環(huán)境中。
變電站內UPS系統一般由電力UPS主機、旁路穩壓柜、輸出饋線(xiàn)柜等三部分組成(小功率時(shí)也可三合一)。
結構示意圖如圖所示,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)轉化為交流電(AC),供給負載使用;
蓄電池:
UPS用來(lái)作為儲存電能的裝置,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、穩壓器:
在輸入或輸出部分將交流與直流隔離,穩壓器除了隔離之外還有穩定電壓的作用;
UPS有4種運行模式,將UPS系統結構簡(jiǎn)化后示意圖如下:
(1)正常操作模式:
在正常交流電源供應下,整流器將交流電轉換為直流電,將市電中的“電源污染”消除,并同時(shí)對蓄電池充電。再供給逆變器將直流電轉換為交流電,提供更穩定的電源給負載。
(2)停電模式:
當交流電源發(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)而達到保護負載的作用。
(3)備用電源模式:
當逆變器發(fā)生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、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 )將電源供應轉為由旁路備用電源輸出給負載使用。
(4)維護旁路模式:
當 UPS要進(jìn)行維修或更換電池而且負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)由維護旁路開(kāi)關(guān)繼續供應交流電給負載,此時(shí),維護人員可以安全地對UPS 進(jìn)行維護。
(1)監控系統和遠方通信系統對變電站十分重要,因此作為電源的UPS系統的可靠性也有非常高的要求;
(2)綜自系統的負載大多數為單相負載,因此電力系統專(zhuān)用的UPS電源大多數要求為三相/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;
(3)旁路靜態(tài)切換開(kāi)關(guān)應具有自動(dòng)、手動(dòng)兩種工作方式,實(shí)現無(wú)間斷切換;
(4)由于變電站有 220V或 110V 直流系統,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 對直流母線(xiàn)的影響盡量??;
(6)UPS電源在帶滿(mǎn)全部設備后,應留有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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