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    UPS——不間斷電源,電力人都應該懂~
    更新時間:2023-05-04 16:27:14

    某變電站內UPS系統由于線路老化,發生相間短路。故障電流導致UPS電源屏內起火,進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接地,最終導致后臺監控系統及遠方通信失電。


    ——一起真實的事故


    UPS的作用


    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、電線噪聲和頻率偏移等“電源污染”,改善電源質量,為計算機等提供高質量的電源。


    UPS的分類


    UPS系統主要有有三種類型:后備式、互動式、在線式。


    (1)后備式:具備自動穩壓、斷電保護等功能,轉換時間10ms左右,逆變輸出的交流電是方波,結構簡單,價格便宜;


    (2)互動式:具有濾波功能,抗市電干擾能力強,轉換時間小于4ms,逆變輸出為模擬正弦波,價格遠低于在線式;


    (3)在線式: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題;價格高,通常應用在關鍵計算機和網絡設備等對電力要求苛刻的環境中。


    UPS的結構


    變電站內UPS系統一般由電力UPS主機、旁路穩壓柜、輸出饋線柜等三部分組成(小功率時也可三合一)。


    結構示意圖如圖所示,簡單說說幾個比較重要的部分的用處。


    整流器:


    有兩個主要功能:


    第一,將交流電(AC)變成直流電(DC),經濾波后供給逆變器;


    第二,給蓄電池提供充電電壓,起到一個充電器的作用;


    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用來作為儲存電能的裝置,使其在市電失電時,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)的時間 ;


    靜態開關:


    又稱靜止開關,是用兩個可控硅(SCR)反向并聯組成的一種交流開關,其閉合和斷開由邏輯控制器控制;


    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的四種運行模式


    UPS有4種運行模式,將UPS系統結構簡化后示意圖如下:


    (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:


    當交流電源發生異?;蛘髌?、電抗器故障時,蓄電池組提供直流電給逆變器,使交流輸出不會有中斷,進而達到保護負載的作用。


    (3)備用電源模式:


    當逆變器發生異常狀況如逆變器保險絲熔斷、短路等故障時,逆變器會自動切斷以防止損壞,若此時旁路交流電源正常時,靜態開關會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要進行維修或更換電池而且負載供電又不能中斷時,可以先切斷逆變器開關然后激活維修旁路開關,再將整流器和旁路開關切斷。交流電源經由維護旁路開關繼續供應交流電給負載,此時,維護人員可以安全地對UPS 進行維護。


    電力系統UPS的一些要求


    (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)旁路靜態切換開關應具有自動、手動兩種工作方式,實現無間斷切換;


    (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 對直流母線的影響盡量??;


    (6)UPS電源在帶滿全部設備后,應留有40%以上的供電容量。UPS在交流電失電后,不間斷供電維持時間不小于60分鐘。


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