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  • 電力系統安全運行的保障-UPS不間斷電源

    2020-05-21 03:36:17 admin

    電力系統安全運行的保障-UPS不間斷電源

    引言:UPS系統從原理上講,是一種將模擬電路、數字自動控制逆變器與免維護貯能裝置合為一體的設備,由于功能的高度整合,使得該型設備能夠完成 多種不同的使用需求,又因為能夠對不同部件進行整合,所以可以使得系統運行時占據更小的空間,提高了系統的環境適應性,而且還能夠在市電出現異常的情況下,對市電進行凈化,在電力供應中斷時暫時為處于開機狀態的電腦供電,減少突然斷電對相關生產作業造成的影響。

    1、UPS運行方式

    在一般的使用過程中,UPS能夠根據使用場景的不同切換4種運行模式,分別為正常操作模式、停電模式、備用電源模式和維護旁路模式。

    ①正常操作模式:在正常交流電源供應下,UPS中得分整流器將交流電轉換為直流電源后,供電給逆變器并同時對電池充電。在對交流電進行轉換的過程中對電源進行凈化,減少市電中所產生的異常突波、噪聲及頻率不穩定等問題,保證電力供應更加穩定。為相關的設備和系統提供更加穩定的電源,減少由于不穩定電源對系統運行造成的影響;

    ②停電模式:當電源供應不穩定的狀態下,電源部分可能會出現不穩定的情況。當相關部件處于異常狀態無法進行有效的電力供應時,UPS系統中內置的電池組能夠臨時為逆變器提供電能,保證交流輸出的過程能夠正常的完成,過程間不會出現中斷現象,保證輸出負載能夠受到保護,保證整個系統的穩定運轉;

    ③在電路使用過程中,不同環節的故障都有可能會導致供電功能的喪失,而電力供應對于所有使用電能驅動的生產活動都有非常重要的作用,如果突然出現斷電的情況,不但會導致整個生產流程的中斷,并且突然的斷電也會被設備的使用壽命造成嚴重的影響,對于使用電腦進行生產的企業,如果突然斷電,正在操作的系統就會來不及對數據進行保存,如果電力供應長時間處于不穩定的狀態,將無法保證相關企業的正常運營。為了能夠更好的發展相關行業,就需要對突然斷電的情況進行及時的預防,預防工作分為兩個方向,第一個方向是要保證整個電力系統的運轉良好,盡可能地減少系統設備出現故障的可能性,另外一個方向是對在技術條件以外影響下造成的斷電實際進行干預,減少由于這種情況的出現對系統造成的沖擊。

    一般來說當系統中的某區域,溫度高時,就有可能會造成元件使用故障,造成保險絲熔斷,出現短路故障。當出現以上故障時,逆變器會自動切斷電路,以防止損失進一步擴大,如果旁路交流電源屬于正常的工作狀態,靜態開關會將電源的供應任務交由旁路的交流電源,保證整個系統的供電作業能夠正常進行,防止出現斷電情況,如果此時旁路的交流電源也處于故障狀態,無法對系統進行供電,就需要由維護旁路開關繼續供應電源,保證系統在短時間內不會立即斷電并在此過程中會起用告警裝置,給相關人員一部分反應時間進行緊急處理,減少由于突然斷電而造成的損失情況。

    2.UPS在電場中的應用

    電廠專用的UPS電源,為三相輸入單相輸出的中功率電源系統。之所以選擇該結構,是由于大部分電廠的負載都是單相負載,這樣設計的好處是能夠簡化相應的配電線路,方便專業人員對線路進行定時的維護保養,而三進單出UPS則是由內部電路的純單向設計,主要表現為逆變器為單向輸出。經過相應改造的三進單出喲PS,是在原有基礎上加上了三進單出變壓器,來進行改造的,但是這樣的改造結果會使得整個系統的運行狀態處于不穩定,在長時間使用過程中,會造成一些隱患故障,影響到系統的使用壽命和使用安全。

    一般來說采取這種改造方式在使用過程中,由于增加了變壓器,會導致整個系統的運行效率會得到降低,一般最高的工作效率僅僅為正常工作效率的95%,另一方面,由于變壓器處于1/3的不平衡電流,這會使得UPS的可用容量受到影響,造成一定的降低,所以需要使用更高視在功率的UPS主機,其容量一般為額定輸出容量的兩倍。由于在系統內增加了不同的部件,導致主機的尺寸也需要進一步的增加,這樣一來主機的放置區域可選范圍就會變少,而且相應的成本也會上漲,導致購置成本增加。

    而在比較了正常的UPS主機和經過改裝后的變壓器之間的區別之后,我們對兩者的使用成本和采購成本進行了綜合分析,發現,無論是在長時間使用的穩定性方面,還是購置成本的投入方面,采用正常的UPS系統,都是最經濟有效的方案,所以在采購系統時,一般要選擇真正的三進單出UPS,不能僅考慮眼前的經濟效益,應該將眼光放得長遠,用動態的思維來分析整個過程,只有通過這一過程的分析,才能夠發現采用真正的三進單出變壓器才能夠保證整個系統運行過程的安全和高效。在UPS效率設計選型時需要注意的是,UPS的逆變器是將直流功率直接轉換為交流功率進行輸出的。

    在工業生產中,一般的直流電壓都在400~460伏左右,而電廠所使用的電壓規格則為220伏,由于兩部分之間的電壓規格存在區別,所以需要進行轉換,而由此會出現一個問題,在直流電壓降低的過程中,逆變器的開關電流就會隨之增大,而損耗和電流的平方成正比,隨著電流的不斷增加,過程中的電流損耗也在不斷增加,使得整個系統的使用效率不斷減少。

    而且在使用過程中,大電流需要配套大容量功率的開關器件,而較低的直流電壓也需要較高變比的變壓器,這些隱形的開支都會造成整個系統運行開支成本的增加。如果再考慮到設備使用一段時間后會出現磨損,老化零件更換的成本,整個成本的投入會非常大,所以在選擇配置時,一定要根據實際生產情況,選擇最適合的設備減少過程中額外出現的成本增加,保證整個成本能夠處于一個可控的狀態內。為了能夠進一步提高供電過程的可靠性,一般電廠在運轉過程中需要配置兩臺WPS組成抗魚系統為負載供電與之配套的,還有隔離變壓器,交流電壓調節器,作為旁路電源接入系統內,保證整個系統,能夠處于穩定正常的運行狀態。

    3.UPS系統使用注意事項

    (1)UPS在使用過程中對于外部環境的溫度要求不高,一般在5~40攝氏度的范圍內都能夠進行正常的工作,但是,該系統對于所處區域的清潔,衛生有較高的要求,在設備運行過程中需要控制塵土和相對濕度,由于塵土附著和潮濕情況都會導致主機工作效率紊亂,破壞相應的設備構件,所以在相關使用場景中,需要嚴格要求衛生清潔程度和空氣潮濕指數。在條件允許的情況下可以考慮給系統設置溫度控制器和加熱器,來進行及時的廚師,由于儲能蓄電池對于溫度的要求較高,一般的使用溫度環境要求在25攝氏度左右,并且不得超過30攝氏度,當溫度過低時會使儲電池的容量,受到明顯的影響造成下降,根據相關數據測算,當周圍溫度每下降一攝氏度時,儲電池容量就會相應下降1%。

    其放電容量隨溫度升高而增加,但是會造成設備的使用壽命減短,如果長期在高溫狀態下使用,壽命會急劇減少,根據相關數據測算,當使用環境的溫度每提升10攝氏度,整個電池的使用壽命就會降低一半,降低的幅度非常大,所以需要嚴格控制使用環境的溫度。

    結束語

    在 UPS 的使用過程中尤其不能忽視的是維護檢修工作,再好的設備也有壽命,也會出現各種故障,不能因為其高智能、免維護或者是進口設備而忽略了本應進行的維護工作,預防在任何時候都是安全運行的重要保障。

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