电源：UPS石化行业应用方案

作者：时间：2012-08-07来源：网络收藏

4 UPS的选择

4.1基本参数选择

有了合适的系统架构之后，必需根据系统架构选择一台合适的UPS。根据集团公司的文件要求，UPS至少满足下列条件：

输入电源质量指标：

输入电压：三相380V±15%或单相220V±15%;

输入频率：50Hz±2.5Hz。

输出电源质量指标：

输出电压：220V±5%;

输出频率:50Hz±0.5Hz;

输出波形失真率:小于5%。

输出电源瞬间断电时间应小于等于20ms。

输出瞬时电压降小于10%。

输出谐波失真率：THD3%。

MTBF≥150,000小时.

上述参数对于目前的UPS技术而言，非常容易实现，以台达NT系列UPS为例。目前该系列UPS能够达到以下技术规格:

输入电源质量指标：

输入电压：三相380V±25%。

输入频率：50Hz±5Hz。

输出电源质量指标：

输出电压：220V±1%。

输出频率:50Hz±0.1Hz。

输出波形失真率:小于3%。

输出电源瞬间断电时间应0ms。

输出瞬时电压降小于5%。

输出谐波失真率：THD3%。

MTBF≥300,000小时.

UPS在选择时，输入范围越大越好，宽输入电压范围的UPS能够更好的适应企业复杂的电网环境，降低UPS的电池放电次数。输出范围选择精度越高越好，同时必需考虑输出电压瞬断时间，越精密的仪器，短暂的瞬断可能造成设备的误动作或者数据误码，是一种致命的危险。因此UPS宜选择输出精度高、0瞬断的机型。

4.2其它特性选择

目前节能减排，绿色环保的概念在国内各行业越来越重视，石化行业作为能耗大户，肩负节能减排的任务尤为重要。由于行业特点，决定了石化行业在选择UPS时，目前更多的是侧重于工频机，但是工频工作时整流、逆变器的结构，决定了UPS整机效率偏低，功率因数较低，同时工作时会产生大量谐波。因此，在UPS选择时，宜考虑选择效率高、支持ECO模式的UPS主机，同时应该考虑谐波抑制措施。

4.2.1 UPS ECO运行模式介绍

在石化集团公司的《生产装置过程控制仪表电源配电系统技术管理规定(暂行)》中，明确提到：“电网电源质量符合UPS输出标准时，其逆变器在热备用状态运行”。这里指的热备用状态就是指UPS的经济运行模式(ECO)。即市电正常或者符合设定条件时，用市电直接供电，此时逆变器工作，但是逆变静态开关不导通，处于热备份状态;当市电异常或超出预设范围时，UPS逆变静态开关导通，逆变器为负载供电。采用ECO模式时，整流器和逆变器几乎不消耗能量，整机基本上只有风机的功耗。因此整机效率能从原有的93%左右，提升至97.5%以上。按照一台100kVA UPS计算，一年可节省近25000度电，按年寿命计算，即可节省数十万电费，相当于数台UPS的直接购置金额。

需要注意的是，传统的ECO模式控制采用不同步切换方式，当旁路电压与逆变器输出电压之间的相位差或瞬态电压差过大时，在执行切换操作瞬间可能因环流过大引发事故，如烧毁静态旁路的SCR或逆变器中的IGBT及驱动模组等;或在切换过程中造成切换时间过长。台达NT系列UPS采用专利的控制方法，提高逆变器锁相速率。可根据实际负载特性并搭配SCR强制换相控制，设计最佳转换方法。当UPS锁相产生相位差时，立即转换至逆变器供电，避免不锁相现象发生。

4.2.2 功率因数及谐波改善措施

UPS工作时，必需对输入进行整流。石化行业一般采用6脉冲或12脉冲整流型UPS。其工作时，会使输入功率因数降低并产生较大的电流谐波。同时石化工厂电网环境负载，UPS周边设备一般为精密仪器，对电流谐波干扰较为敏感，谐波大，直接影响了设备采样量精度，造成设备控制精度不良，影响产品品质及生产安全。另外谐波的存在还会加大企业在变压器、配电容量、布线线径方面的负担。因此，在选择UPS的同时，必需考虑相应的功率因数及谐波改善措施。目前的主流UPS的改善主要包括移相、无源滤波器、有源滤波器、混合式滤波几种方案。其中移相是指在6脉冲整流器基础上，增加一个移相变压器后再增加一个6脉冲整流器，可以抑制谐波。几种谐波改善情况如表1所示。