變電站UPS電源更換方案要點控制

黃永堅

（廣東順暢科技有限公司，廣東 江門 529000）

UPS 不間斷電源系統是隨著用電設備對于電源可靠性要求不斷提高的背景需求而誕生的。雖然變電站很少出現停電失壓等情況，但是許多重要二次設備系統不能受停電的影響[1]。例如DCS 綜合自動化控制系統、監控系統、自動化儀表、調度通信系統以及微機系統等核心設備。其中，GPS 時鐘對時裝置、無線通信系統需要較高穩定性的電源，才能精準穩定地運作。而UPS 電源系統能夠滿足上述需求。在變電站中加裝或更換新的UPS 電源系統，能夠保證站內的重要二次設備在緊急狀況下的電力供應，該系統與市電連接，具備儲能系統。當電網供電正常時，市電通過UPS 系統，穩壓之后進行電壓輸出，輸出電壓穩定在輸入電壓的105%～108%，同時具有濾波抗電磁干擾的特性。當市電切斷后，UPS 系統會立即切換工作模式，將存儲的電能通過逆變器進行輸出，穩定供電質量，保護關鍵用電設施[2-3]。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

110 kV 翠山變電站位于開平市長沙鎮，地區類型為I類，該工程屬于技改項目，工程內容包括電氣一、二次設備拆除、安裝及調試。

1.2 施工概況

該工程施工工作包括以下內容：1）在110 kV 翠山站主控室內安裝新的29P UPS 不間斷電源屏，敷設新的二次電纜及完成相關接線。2）從37P #1 站用電屏敷設新的打印機電源分別環跳36P #1 故障錄波屏、39P #2 故障錄波屏、40P 低頻低周減載屏、26P #2 公共測控及10kV 5M-6M 備自投屏、24P #3 主變保護屏、22P #2 主變保護屏、20P #1 主變保護屏、7P 110 kV 開翠線保護屏、8P 110 kV 翠塘線保護屏。3）完成新29P UPS 不間斷電源屏調試、驗收。4）對監控后臺機數據擴容，將新29P UPS 不間斷電源屏接入監控后臺機，完成站內及調度信號核對、驗收。5）將原10P 交流不間斷電源屏內負載轉至新29P UPS 不間斷電源屏上，投運。6）拆除原10P 交流不間斷電源屏及相關退運二次電纜。

1.3 施工流程

在施工開始之前，項目經理負責組織相關人員為施工前的項目進行以下準備：熟悉并查看施工圖，準備詳細的施工步驟和計劃，并進行技術介紹。施工流程如圖1 所示。

1.4 施工器具清單

為了工程順利地進行，需要在前期做好工具準備工作，在施工當中要采取工具管理措施，防止施工工具丟失，做好使用記錄，工具清單詳見表1。

表1 施工工具清單

2 施工升級控制要點

2.1 升級前重點專項控制要點

2.1.1 二次設備、線路專項檢查控制要點

施工必須按照設計圖和廠家的安裝說明書進行，禁止私自改動圖紙。如需要變更，要向有關部門申請批準，并記錄修改部分。在停電準備作業前要參考新舊圖紙，重復確認二次回路是否滿足新回路改造方案基本要求。在變電站運行時查線，只允許打開工作范圍內指定的屏柜后門，不能接觸本體裝置。如果發現有松動的二次回路接線，應通知設備運維人員進行處理，不得私自接線。

施工前應檢查設備和材料的質量，數量和狀態是否符合安裝要求[4]，做好數據采集和數據記錄工作。在拆除帶電回路時，必須先填寫二次回路工作措施單并嚴格執行。進行作業前應確認交直流電源源頭，先拆后測，確認二次回路不帶電后才可以進行下一步操作。需要拆除的電纜應先用萬用表確認不帶電之后進行對線，確認是同一電纜后，用絕緣膠布將所有纜芯包裹，完成拆線后再進行兩端對線操作，驗證拆線正確性。

在工程實施期間，禁止未投入運行的設備（含未接入工作的回路）與運行設備之間存在影響運行設備正常運行的跳閘出口回路或電氣連接。這些回路必須斷開并用絕緣膠布包裹，斷開位置必須標識明顯。敷設電纜前對所有涉及的運行二次屏柜內的端子排用警示膠帶進行封貼；敷設電纜前對相關二次屏內端子做絕緣處理，對非工作范圍內的運行設備或屏柜用紅布遮蓋。負載轉接時運行屏只能留下直流端子，其余端子做絕緣處理。施工人員不得擅自操作任何與運行設備相關的二次空氣開關，閘刀和保險裝置。驗收人員必須全程監督，在試驗工作開展前，須檢查電纜回路，做好未接入電纜防短路處理。

進行二次屏柜設備作業前，屏內的待安裝設備與運行設備使用絕緣墊進行隔離，將與工作無關的裝置、電源、端子、壓板、轉換開關和操作開關等采用布簾、貼封、防護蓋等方式隔離，只留出工作部分。遙信回路的公共端應在保護裝置調試完畢后接入，以免在調試過程中保護動作信號過多報警，影響調度監控。

2.2 升級時具體施工操作控制要點

在實際施工當中需要按照以下操作要點管控電源升級施工質量及施工安全。①將當日安裝所需要的材料搬運至工作場地中的專用材料堆放區，做好材料臺賬統計并辦理工作憑證。②工程人員在指定工作場地內安裝新的UPS 不間斷電源屏。③在搬運屏柜時，需要安全員在場監督作業，并委派1 名有多年工作經驗的專業監護人員進行現場指揮工作。④屏柜搬運前需要與相關人員做好交底工作，告知相關人員嚴格按照安全交底所述，在指定工作區域內進行作業，合理規劃好屏柜搬運路線。⑤完成新UPS 不間斷電源屏的調試和驗收工作。采用500 V 絕緣搖表對屏內二次回路及裝置進行測試。裝置上電后，檢查屏內各指示燈是否正常。用萬用表檢查交直流電源輸入電源電壓、整流器輸出電壓、逆變器輸入（出）電壓是否正常并與液晶顯示一致。用試驗儀模擬輸入電壓故障偏高或偏低，是否能正常報警發信。逐一斷開任意輸入電源，驗證裝置能夠自動切換，確保裝置正常輸出電壓。上述每個步驟現場由電源班旁站見證。⑥將新的UPS電源數據導入原有數據庫，完成站內調度信號核對驗收。監控后臺及數據擴容，必須由繼保自動化工作人員監督，不得私自對監控后臺機進行修改、操作等。重啟設備系統時，需要報備管理運維人員，并經許可在繼保自動化工作人員監護下進行。對新UPS 不間斷電源屏進行模擬發信，由繼保自動化工作人員負責驗收。⑦將原有的UPS 負載轉移到新的UPS 電源屏上。對不能停電的裝置，倒負荷前，合上新UPS不間斷電源屏的負荷空開，用萬用表測量準備接入的電源電壓線芯與屏柜，在運行中的電源電壓的等電位誤差不超過誤差值及新舊電源核相，由繼保驗收人員檢驗并確定可以接入后，將裝置電源由原UPS 不間斷電源屏負荷轉至新UPS 不間斷電源屏，檢查裝置正常，拆除原UPS 不間斷電源屏電源電纜（計量電能質量監測、配線屏PDU 電源）。對于能短時停電的設備，合上新UPS 不間斷電源屏的負荷空氣開關，用萬用表測量準備接入的電源電壓線芯正常，斷開原UPS 不間斷電源屏對應設備負荷空氣開關，用萬用表測量設備電源輸入端子排檢查無電壓后，拆除原UPS 不間斷電源屏電源電壓線芯，重新將新UPS 不間斷電源屏負荷電纜接入并合上該空開，檢查設備正常，如打印機電源、具備雙電源設備等。⑧封板的具體尺寸由要保護的盤柜，電纜孔洞的大小來決定的。為了達到良好的封裝效果，要求蓋上時和電纜之間的縫隙不大于10 mm。將防鼠泥加熱均勻至濕黏土狀態，按照一定比例均勻鋪在封板上。防鼠泥厚度要求在25 mm～35 mm為宜。保護盤柜，端子箱的屏蔽接地線一定要按照既定的長度編制，端部適當補上焊錫，用熱縮管封裝，盤柜間要用50 mm2的銅線接地，確保接地效果牢靠。

2.3 升級后設備維護驗證控制要點

為了有效降低生產成本，該項目使用了不間斷后背式電源，在運行期間，不間斷電源通常處于逆變器供電狀態，要獲取設備的負載特性并控制電容功率因數，通常約為0.8，便于將其控制在純電阻或電容狀態。為了避免不間斷電源的負載功率出現下降趨勢，需要精確調整負載電抗，將負載設置在最佳范圍，保證設備正常運行（通常在30%～60%）。在不間斷電源工作期間，應將逆變器保持在接通電源狀態，控制交流輸入中的保險絲容量，以避免受到外部因素的干擾，并充分發揮其自動穩壓抗干擾能力。當逆變器作為不間斷電源的電源時，應使其盡可能地處于空閑狀態，確認不間斷電源的輸入電平。在電網運行過程中，有時會發生停電，應根據后背式不間斷電源的特點來調整電源的交流穩壓的關鍵點。要分析方波輸出不間斷電源的供電情況，控制逆變器電源的轉換時間，不要為計算機網絡服務器中心供電。在不間斷電源的操作期間，要將電源的輸入電壓與市電的輸入電壓進行比較，控制電源所在環境的溫度和濕度。

電路安全合理是確保功率傳輸的關鍵，所以必須做好電路的檢修和改進才能保持系統正常運行。1）增加通斷恢復式熱敏電阻改進了電路，使用繼電器控制熱敏電阻，不僅可以控制設備運行狀態，解決熱敏電阻的長期過熱問題，還可以保證系統的穩定性。2）改用通用轉換開關H-IWNS8，H-LWS8 開關的介電強度為50 V，可以達到系統對開關電壓的設計上限。3）增加熔斷時間，原始的短路保護很差，保險絲在UPS 系統內部，熔斷時很難發現問題的源頭，使用空氣閘刀熔斷器代替陶瓷熔斷器能夠控制熔斷時間，提高保護作用。4）解決局部高溫問題。改造后，使用性能更好地輔助電源模塊的系統。該模塊可實現AC 220 kV 和DC 240 kV 的兩路輸入，并且電壓紋波小于100 V。整個模塊金屬外殼主要安裝在通風口上方，散熱可立即得到改善。5）解決接觸不良的影響。如果接觸不良，UPS 將無法正常運行，因此必須解決這個問題，可以經過科學分析和改進，升級后的UPS使用30 個螺釘鎖定鍍金零件，總體連接插件數量已從27 個減少到5 個，以確保良好的接觸。6）解決信號干擾問題。控制板和驅動板合并在一起，板的整體尺寸減小了31%。用4層PCB 替換原來的2 層PCB，以進一步提高抗信號中斷能力。

2.4 文明施工管理要點

2.4.1 現場文明施工與環境保護要點

施工人員完成作業時禁止留下垃圾，剩余材料需要分類按區域堆放。加強文明宣傳工作，提高施工人員文明素養，鼓勵和諧互助，做到語言文明，個人衛生整潔。響應國家號召，做到綠色環保施工，不隨意丟棄施工材料，做好回收工作。施工時注意節省材料，不浪費材料。盡量避免使用一次性耗材，多使用重復性耗材，既節約成本也節約材料。

2.4.2 安全施工措施要點

標準化工作準則：在施工之前，所有工作人員必須學習安全工作手冊；辦理工作憑證，按照規定的操作準則進行專業化的作業，且必須服從在場管理人員的調度安排，禁止按照自我意愿進行作業。安全第一原則，如在作業當中遇到危及人身安全、電網安全的狀況時，應立即停止作業，遠離危險區域，并向上級部門進行報告，必要時可越級報告。作業時，現場指揮人員為第一責任人，嚴禁擅離職守，必須對作業現場進行合理指揮安排，為施工作業人員的安全保駕護航。在作業區域須掛上諸如標識牌等標志作用強的標志物，標志物外的區域為帶電區域，嚴禁跨區域進行作業。設備材料要進行集中分類堆放，不得私自將材料據為己有或者帶離工作區域。作業結束就及時離開作業區域，再次進入工作區域需要得到管理人員的同意或者重新辦理工作憑證。施工人員需要每天參加班會，進行工作總結和安全知識學習。

3 風險防控

組建項目應急防控指揮部。該部主要職能是在發生事件（事故）時，根據事件（事故）的情況，包括人員的傷亡、設備損害以及對供電系統的損害情況，啟動相應的應急方案，部署應急和響應的各項工作，指揮現場應急（搶險）工作小組進行事件（事故）的應急處理和搶險救災工作，及時向公司、有關上級部門和有關政府部門匯報情況，并協助進行有關工作。

當緊急、突發事故（事件）發生后，現場負責人應馬上組織現場人員搶險救災，搶救傷員，采取一切的措施控制險情事故的進一步擴大，減少損失，保護現場，并注意保護自身安全。項目應急防控指揮部根據報告的情況啟動相應預案，現場應急工作救援小組，在項目應急防控指揮部領導下，直接奔赴現場負責各種事故和事件的處理和應急搶險工作。

當事故或緊急情況應急搶險工作完畢后，恢復正常狀態。各有關部門做好記錄，安全質量監察部組織專門會議對應急預案與響應計劃的適應性進行總結和評審。

4 結語

UPS 不間斷電源系統的搭建有助于提高變電站二次設備供電保證能力，提高設備運行穩定性，為核心二次設備的供電安全保駕護航。該系統的搭建是一個系統性的專業工程，需要各個部門的緊密配合以及各專業人員的共同努力。在技術改造工程當中必須注意合理合規操作，杜絕胡亂操作的行為。作為一名工程管理人員應持有實事求是的工作態度，在成本、質量、效率以及環保安全等方面追求精益求精。運用整體的宏觀理念，找出通用的控制措施，也要注重細節把控，二者結合提升UPS 工程的整體質量，創造更高的經濟效益。