UPS在石油化工企業中的應用

鄭滔

摘要：本文簡單介紹UPS在石油化工企業中的應用情況，并結合實際對其故障時需在線更換情況進行介紹和總結。

關鍵詞：UPS；不間斷電源；在線更換

引言

UPS是一種不間斷電源，它利用電池等直流系統（化學能）作為后備能量，在市電斷電等電網故障時，不間斷地為用戶設備提供交流電能，應用十分廣泛。

1.UPS介紹

GB 7260.1-2008中定義：UPS是由變流器、開關和儲能裝置組合構成，在輸入電源故障時，用以維持負載電力連續性的電源設備。石油化工企業中，將為煉油、化工等生產裝置過程控制系統和儀表（如DCS、ESD、PLC及重要在線儀表等）供電的不間斷電源定義為UPS。

UPS能實現兩路電源之間的無間斷相互切換，UPS正常運行時其電池貯存了一定能量，在電網停電或間斷時提供一定的后備時間，保證負載供電的連續性，一般石化企業UPS后備供電時間按30分鐘考慮。

UPS還能保證對負載供電的質量，它具有隔離作用：能將瞬間間斷、諧波、電壓波動、頻率波動以及電壓噪聲等電網騷擾阻擋在負載之前，即使電網中的騷擾不影響負載，又使負載對電網不會產生騷擾；還具有電壓穩定作用：以額定輸入電壓380V/220V為例，電壓變化在323～418V，UPS可保證輸出電壓在380V/220V±1%范圍內；同時也具有頻率穩定作用：以額定頻率50Hz為例，若輸入頻率變化在47～53HZ，UPS可保證輸出頻率在50Hz±0.01%范圍內。UPS的電源凈化管理功能，好比將河流、湖泊水變成了可飲用的自來水。

2.UPS應用

UPS承擔著保障供電連續性的任務，且它能提供電壓及頻率穩定、波形準確完好的干凈或凈化的電源。對于UPS所帶負載來說，持續20ms（一個周波）以上的電源中斷就會導致計算機或服務器關機、數據丟失，對石化行業來說停電所造成的影響有時是無可估量的。

我廠現有UPS 94臺，涉及14個品牌，承擔著我廠60多套生產裝置及共用工程等控制系統、現場儀表的供電任務，任何一臺UPS出現故障，都將對安全生產造成影響。

UPS功能強大，運行相對可靠，但其作為電力電子設備，仍然受溫度、濕度、粉塵等環境因素以及電力電子器件自身壽命的影響，因而UPS也時常會發生如整流器、逆變器以及電池管理器等硬件故障導致UPS 轉旁路運行。對于UPS 出現內部嚴重故障，一般情況都是考慮在線更換。所謂在線更換，就是在保證UPS所供電負載不停電的情況下對故障UPS進行更換。

3.UPS故障在線更換實例

以延遲焦化UPS為例：該UPS位于0.4kV延遲焦化變電所內，它承擔著煉油廠南區延遲焦化裝置過程控制系統DCS、ESD、現場儀表的供電任務。一旦該設備出現故障，將嚴重影響延遲焦化裝置的安全生產，甚至導致裝置非計劃停工。

UPS運行方式：UPS單機運行；UPS輸入采用接觸器互投電源，1號電源引自延遲焦化變電所AA305回路，2號電源引自延遲焦化變電所AA403回路；負荷側DCS、ESD部分與聯合裝置2號UPS冗余。

UPS供電系統圖如下：

在線更換步驟如下：

（1）新UPS經調試檢驗合格。

（2）辦理延遲焦化UPS在線更換方案并審批。

（3）對延遲焦化變電所AA411-4回路進行檢查確認好用，從該回路敷設臨時電源至AA304盤QS3開關，接A相線和N線至AA304盤QS3開關下側。

（4）通知工藝、儀表等相關單位，做好UPS停電事故預案，確認準備工作全部完成。

（5）檢查臨時線路送電范圍內確無接地短路，合上AA411-4回路開關。7、在AA304盤QS3開關上下側核相，確認同相且電壓不超范圍。

（6）合上AA304盤QS3開關。

（7）檢查電源正常、設備運行正常、配出正常（測量輸出電流并確認正確）。拉開AA304盤內UPS總輸出開關QS1。此時負荷由臨時市電線路供電。 嚴禁操作AA304盤內延焦DCS電源開關QS2！

（8）停UPS，拉開UPS 1號、2號交流電源開關，并懸掛“禁止合閘、有人工作”標示牌。更換UPS電源板，并確認更換正確。

（9）合上UPS 1號、2號交流電源開關，重新啟動UPS，檢查運行正常。將UPS轉靜態旁路運行。

（10）在AA304盤內UPS總輸出開關QS1上下側核相，確認同相且電壓不超范圍。如果相序不對，及時停下UPS并調整相序。

（11）合上AA304盤內UPS總輸出開關QS1，檢查電源正常、設備運行正常、測量輸出電流并確認正確。

（12）依次拉開AA304盤內QS3開關、AA411-4回路開關，此時負荷恢復由UPS供電。

（13）將UPS由旁路切換至逆變運行。檢查UPS運行正常，測量輸出電壓、電流并確認正確。

至此，該UPS在線更換工作全部完成。

4.應用總結

UPS在我廠應用比較廣泛，其輸入電源也逐漸由原有的雙電源接觸器互投模式改為兩路電源直接進入UPS模式，這樣UPS接線方式更加簡單清晰，減少了故障點，消除了雙電源互投后為一路電源輸入的瓶頸。

UPS在線更換工作存在較大風險，在線更換工作時刻注意安全，并安排專人監護；使用的工具應進行絕緣處理，在UPS輸出配電盤上接線及進行操作時，要注意不要誤拉在合位開關，操作時應嚴格按照制定方案進行；更換期間，應安排專人在監視變電所內電源開關，防止其他人誤操作，對臨時線路各開關要進行檢查，確認其性能良好。

參考文獻：

[1]《GB 7260.1-2008不間斷電源設備 第1-1部分：操作人員觸及區使用的UPS的一般規定和安全要求》，2008

[2]《現代UPS電源及電路圖集》，李成章，2001

[3]《UPS用戶手冊》，2011