淺談石化企業(yè)UPS的選擇

1、    淺談石化企業(yè)ups的選擇    何廣靈揚子石化南京電儀分公司 210048摘要：針對石化企業(yè)供電負載的特性，闡述了ups型式、選擇產(chǎn)品的注意點，分析了電池容量的計算。關鍵詞：石化企業(yè)；ups；配電方式1 引言石化裝置生產(chǎn)特性是連續(xù)化大規(guī)模，加工處理的介質為易燃易爆物質。供電的重要負荷均為一二級負荷，突然停電有可能在經(jīng)濟效益和社會效益上產(chǎn)生嚴重損害的后果。當前石化企業(yè)自動化水平呈日益上升的趨勢，企業(yè)對于高度自動化儀表控制技術的依賴程度越來越強，因此對重要裝置的供電品質和可靠性要求可想而知。ups電源基本功能就是穩(wěn)壓、濾波、不間斷，其在高危的石化企業(yè)

2、中得到廣泛應用。充分重視ups的科學合理的選擇配備，不僅能夠對企業(yè)項目投資實現(xiàn)科學的控制，對于可靠供電，保障企業(yè)的穩(wěn)定運行來說，具有著十分積極的意義。2 ups的選擇2.1 石化企業(yè)需要設置ups供電的儀表和控制系統(tǒng)范圍石化企業(yè)需要設置ups供電的重要負荷有：（1）安全儀表（聯(lián)鎖）系統(tǒng)（sis）；（2）分散型控制系統(tǒng)（dcs）、可編程程序邏輯控制器（plc）、監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等；（3）石油化工生產(chǎn)裝置、重要的共用工程系統(tǒng)及輔助生產(chǎn)裝置的儀表及自動控制系統(tǒng)；（4）裝置現(xiàn)場，與操作和安全相關的重要在線分析儀表；（5）火災及可燃氣體和有毒氣體檢測系統(tǒng)（fgs）。sh/t 3082-2003石油化工

3、儀表供電設計規(guī)范明確規(guī)定：“儀表及控制系統(tǒng)的用電負荷按sh3038石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設計規(guī)范規(guī)定 屬于一級負荷中特別重要負荷。這類負荷當供電中斷時，為確保安全停工及處理事故，不致造成設備損壞和人身傷害事故，不致造成重大經(jīng)濟損失，需要設置 ups。”2.2 容量選擇根據(jù)我國相關規(guī)范，對于工作電源而言，ups容量需要按照企業(yè)不同類型儀表耗電綜合的1.2倍進行計算，而如果其為企業(yè)的備用電源，則可以按照1.5倍進行計算。在現(xiàn)有資料中，有給出的數(shù)據(jù)為ups實際容量需要為所選容量的80%。以某企業(yè)為例，其共有20臺20kv·a以上的ups，通過對這部分ups的負荷測量，負荷率都在20%以下

4、。該種情況之所以出現(xiàn)，很大一項原因就是儀表在實際對企業(yè)用電負荷進行計算時不夠準確，由于容量過大而使ups長期由于處于低負荷運行狀態(tài)而對其壽命產(chǎn)生影響。對于此種情況，就需要企業(yè)電力人員能夠對負荷情況進行再一次的校核，并保證選擇系數(shù)在1.1-1.25之間，以此保證選擇出更為合理的設備容量。2.3型式選擇當前技術成熟并已形成產(chǎn)品的各種ups，就其主電路結構和不停電供電運行機制來看，有三種類型，既被動后備式、在線互動式和雙變換式（在線型），每種類型的ups的工作原理是不一樣。一、后備式ups在市電正常時直接由市電向負載供電，當市電超出其工作范圍或停電時，通過轉換開關轉為電池逆變供電。沒有穩(wěn)壓，有切換時

5、間，且輸出波形一般為方波二、在線互動式ups在市電正常時直接由市電向負載供電，當市電偏低或偏高時，通過ups內部穩(wěn)壓線路穩(wěn)壓后輸出，當市電異常或停電時，通過轉換開關轉為電池逆變供電。其特點是：有穩(wěn)壓，但同樣存在切換時間。三、雙變換式（在線型）ups在市電正常時，由市電進行整流提供直流電壓給逆變器工作，由逆變器向負載提供交流電，在市電異常時，逆變器由電池提供能量，逆變器始終處于工作狀態(tài)，保證無間斷輸出。其特點是，有極寬的輸入電壓范圍，基本無切換時間且輸出電壓穩(wěn)定精度高，特別適合對電源要求較高的場合，但是成本較高。目前，功率大于3kva的ups幾乎都是在線式ups。后備式和互動式ups存在電源故障

6、時由蓄電池組供電，切換時間較長，不能滿足石化工業(yè)使用高要求。雙變換式ups是目前石化企業(yè)中使用最普遍的一類ups。2.4 指標選擇中石化集團公司有關文件的要求，選擇的ups基本參數(shù)至少滿足下列條件：輸入電源質量指標：輸入電壓：三相380v±15%或單相220v±15%；輸入頻率：50hz±2.5hz。輸出電源質量指標：輸出電壓：220v±5%；輸出頻率：50hz±0.5hz；輸出波形失真率：小于5%。輸出電源瞬間斷電時間應小于等于20ms。輸出瞬時電壓降小于10%。輸出諧波失真率：thd<3%。mtbf150，000小時.上述參數(shù)，事實上

7、，當前各品牌的ups在這些指標方面都已達到了很高的標準，對滿足負載的要求來說，已綽綽有余。值得注意的是，廠家多以這些指標的高標準做為自己品牌的ups的質量標志，相應地用戶常常被誤導，以為高指標及高品質。筆者認為在選擇ups時，應明確以下三個方面內涵。1.就影響電網(wǎng)供電質量的輸入功率因數(shù)來說，尤其是在大容量范圍時，一般傳統(tǒng)雙變換型ups的標配功率因數(shù)大都在0.8左右，這就造成了約有30%的諧波電流對電網(wǎng)的干擾，其結果是使該電網(wǎng)上的變壓器、電纜、保險絲和開關等設備發(fā)燒、疲憊。若要改變這種狀況就必需在前面加諧波濾波器或改6脈沖整流為12 脈沖整流，但這又會帶來兩個副作用：一個是增加包括ups在內的電

8、源保護設備的本錢和體積重量，另一方面增加了ups的損耗，從而降低了可靠性。2.再如ups的工作效率，這是一個直接與可靠性相聯(lián)系關系的指標。一般傳統(tǒng)雙變換型ups因為其電路結構所限，很難將效率做高，尤其是在加入功率因數(shù)補償設備后，就更難將效率做到92%以上。盡管這些ups采用了eco經(jīng)濟運行模式，可以將效率做到97%以上，但這種eco經(jīng)濟運行模式因為它實際上是甩開了ups的正常功能而采用了“旁路直接供電”方式，犧牲了穩(wěn)壓和抗干擾等ups應有的基本功能，給用戶的使用埋下了隱患，這無疑違反了使用ups的本來目的。3.帶載和過載能力也是反映ups質量的樞紐指標，負載真正需要ups起保護作用的時機莫過于

9、兩種情況：當電網(wǎng)電壓異?；蚴秦撦d異常時。在電網(wǎng)電壓異常時（包括斷電），對負載的保護靠的是ups輸入電路和不中斷功能，而負載異常時，對其保護則要靠ups的帶載和過載能力。一般傳統(tǒng)雙變換型ups的帶載能力弱就是由于其負載功率因數(shù)的單一性，難于適應不同性質的負載。2.5 蓄電池容量及后備時間選擇對于蓄電池而言，其實際可供使用容量同蓄電池環(huán)境溫度、存儲時間、放電電流大小以及負載特性等都具有著較為密切的聯(lián)系，只有在對這部分因素做好充分、全面的考慮之后，才能夠正確的對蓄電池可供使用容量同標稱容量間的比率進行選擇。此外，后備時間也是電池非常重要的一項指標，在我國儀表設計手冊中，規(guī)定企業(yè)不間斷電源所配備的電池工作時間控制為30min。對于石化企業(yè)來說，其所具有的供電系統(tǒng)可靠系數(shù)較高，不僅具有2-3個電源，且停電情況的出現(xiàn)幾率也較小。對此，我們則可以按照10min后備時間進行選擇。在具體進行計算時，可以先將蓄電池最大放電電流進行求出，其計算公式為：i=（pcos）/（ei）.其中p是ups的標稱輸出功率；.cos是負載功率因數(shù)；.是逆變器的效率，一般也取0.8；.ei是蓄電池組臨界放電電壓。通常選用在規(guī)定的大放電率條件下的臨界電壓值，l2v電池臨