石化企業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)骨干企業(yè),一般為規(guī)模較大的連續(xù)生產(chǎn),現(xiàn)代化程度較高,且感性負(fù)載較多,電網(wǎng)波動(dòng)、干擾較劇烈頻繁,因此對(duì)UPS電源的要求較其他領(lǐng)域更為荷刻。
1 石化企業(yè)UPS電源應(yīng)用范圍及環(huán)境
縱觀石化企業(yè)UPS主要應(yīng)用在控制系統(tǒng);生產(chǎn)過(guò)程保證;管理、通訊、水凈化及信息中心等部門(mén)的計(jì)算機(jī)上。計(jì)算機(jī)所用UPS電源與機(jī)房對(duì)UPS的要求相似,而前兩方面集中體現(xiàn)了石化企業(yè)的特點(diǎn)。
1)石化企業(yè)中的控制系統(tǒng)如DCS,是整個(gè)生產(chǎn)線的控制中心,因此UPS必須滿足長(zhǎng)期、高負(fù)載的運(yùn)轉(zhuǎn)需要,要有一年以上不管出現(xiàn)什么情況都不能中斷負(fù)載供電的高可靠系數(shù)。而對(duì)UPS可靠性形成威脅的因素如下:
a)市電的各種干擾,如尖峰、脈沖、噪音等;
b)非市電的干擾,主要是電磁幅射的干擾。
石化企業(yè)中的閥、泵、電機(jī)等較多。這類(lèi)負(fù)載即使不掛在UPS后面,其強(qiáng)大的啟動(dòng)電流也會(huì)給UPS帶來(lái)一個(gè)個(gè)巨大的脈沖或尖峰,對(duì)電機(jī)及DCS都會(huì)有較強(qiáng)的電磁幅射,從而有可能干擾UPS逆變器的工作。
2)在生產(chǎn)過(guò)程中UPS的負(fù)載主要是儀表、閥門(mén)和電機(jī)等,感性負(fù)載特征較為明顯。因此在生產(chǎn)線上使用的UPS在考慮各種干擾的同時(shí)還需考慮以下兩個(gè)問(wèn)題。
a)感性負(fù)載沖擊電流應(yīng)按500%~700%考慮;
b)UPS從主回路向旁路的切換和主回路向電池的切換時(shí)間,皆宜短于8ms。
2 石化企業(yè)對(duì)UPS電源的要求
2.2.1 基本要求
1)穩(wěn)定性:山特UPS電源是保障系統(tǒng)正常運(yùn)行的裝置,基本身工作的穩(wěn)定性如何,直接關(guān)系到整個(gè)生產(chǎn)線的運(yùn)行。衡量UPS穩(wěn)定性通常有以下幾個(gè)方面。
a)MTBF(平均無(wú)故障工作時(shí)間);
b)系統(tǒng)工作原理(UPS形式);
c)系統(tǒng)內(nèi)部配置如逆變器技術(shù)水平、旁路配置、雙旁路系統(tǒng)及UPS電源隔離保護(hù)設(shè)備等。
2)抗干擾性:市電的尖峰、脈沖等會(huì)對(duì)負(fù)載的工作壽命、工作狀態(tài)產(chǎn)生很不利的影響,因此UPS的隔離性能成為在石化企業(yè)中選擇UPS的一個(gè)主要因素。從目前UPS發(fā)展來(lái)看,串聯(lián)在線式UPS的隔離性能最好。而非市電干擾(即電磁幅射)嚴(yán)重的企業(yè)還需對(duì)UPS提出更完善的保護(hù)要求。
3)抗沖擊性:山特UPS電源的沖擊性主要來(lái)自三個(gè)方面。一方面是市電的沖擊,UPS的主要防護(hù)是EMI濾波裝置、輸入隔離變壓器和旁路隔離變壓器等。另一方面是來(lái)自負(fù)載方向?qū)PS電源的沖擊,對(duì)于阻性負(fù)載的沖擊電流主要來(lái)自負(fù)載或線路的短路,對(duì)UPS保護(hù)常采用輸出高速保險(xiǎn)和輸出隔離變壓器;對(duì)于感性負(fù)載在生產(chǎn)線上使用的UPS,首先考慮感性負(fù)載的沖擊電流,主要考慮因素為UPS感性負(fù)載沖擊電流的保護(hù)強(qiáng)度和UPS非線性負(fù)載能力。第三方面是不平衡負(fù)載問(wèn)題。在石化企業(yè)中,負(fù)載群的均衡分布總是相對(duì)的,而不平衡分布是絕對(duì)的。特別是在生產(chǎn)領(lǐng)域,不平衡現(xiàn)象更為嚴(yán)重。因而不平衡負(fù)載能力便成了石化企業(yè)選擇UPS的一個(gè)重要因素。
2.2.2 功能要求
隨著石化企業(yè)自動(dòng)化、智能化程度的提高,對(duì)UPS電源功能的要求,已成為石化企業(yè)選擇UPS的另一個(gè)重要因素。目前,較先進(jìn)的UPS均應(yīng)具有以下功能。
1)智能化控制面板,即可實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話,通過(guò)對(duì)話了解UPS及市電、負(fù)載工作情況。
2)遠(yuǎn)程遙控面板,即可在離UPS一定距離內(nèi),轉(zhuǎn)移智能化控制面板的全部功能。
3)通訊功能,即與計(jì)算機(jī)的通訊功能。
4)網(wǎng)絡(luò)功能或網(wǎng)管監(jiān)控功能,即在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)多臺(tái)設(shè)備對(duì)UPS的監(jiān)控。
2.2.3 串、并聯(lián)要求
石化企業(yè)中有少量負(fù)載作用重大,考慮到UPS自身故障的可能性,就要求UPS應(yīng)具有串、并聯(lián)功能。UPS電源的串聯(lián)俗稱(chēng)熱備份,即兩臺(tái)UPS各成獨(dú)立系統(tǒng),其中一臺(tái)UPS的輸出接在另一臺(tái)UPS的自動(dòng)旁路上,工作時(shí)處于啟動(dòng)但不輸出狀態(tài)。一旦向負(fù)載供電的UPS發(fā)生故障由主回路切到旁路時(shí),備機(jī)便無(wú)間斷地通過(guò)該UPS的旁路向負(fù)載供電。
UPS的并聯(lián)實(shí)際上是一個(gè)控制問(wèn)題,即在兩臺(tái)以上的UPS實(shí)現(xiàn)相位、頻率和電壓輸出一致的過(guò)程問(wèn)題。石化企業(yè)UPS并聯(lián)多為完全冗余的運(yùn)行方式。如雙機(jī)并聯(lián)在正常運(yùn)行時(shí)為每臺(tái)UPS各帶50%的負(fù)載,且每臺(tái)UPS電源帶載率不超過(guò)50%。當(dāng)其中一臺(tái)UPS出現(xiàn)故障時(shí),另一臺(tái)能承擔(dān)全部負(fù)載。但隨石化企業(yè)的高速發(fā)展,又要求UPS電源具有較好的靈活性,即既可作冗余并聯(lián),也可在容量不夠時(shí)更改為擴(kuò)容并聯(lián).