UPS安全可靠性分析解析課件

UPS安全可靠性分析

設(shè)備部劉宏仁中電國華北京熱電分公司12/21/2022UPS安全可靠性分析

設(shè)備部劉宏仁12/16/201摘要：本文介紹了我廠UPS不間斷電源的配置及在運行中發(fā)生的不安全情況，并針對我廠發(fā)生的不安全情況提出了改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：UPS電源；可靠性；靜態(tài)開關(guān)12/21/2022摘要：本文介紹了我廠UPS不間斷電源的配置及在運行中發(fā)生的不2一.基本配置：我廠兩臺機(jī)組均采用力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)，每臺機(jī)組用一套UPS供電系統(tǒng)，兩套UPS獨立運行。主要設(shè)備有：輸入隔離變壓器，整流器，逆變器，輸出輸出變壓器，靜態(tài)開關(guān)，自動調(diào)壓器12/21/2022一.基本配置：我廠兩臺機(jī)組均采用力博特公司生產(chǎn)的7400－13其中設(shè)備主要參數(shù)如下：額定輸出功率：80KVA標(biāo)稱工作電壓：380／220V輸入電壓允許范圍：＋15％,－20％抗短路電流能力：大于20KA整流器輸出特性：輸出電壓：220V（直流）（－17％，＋20％）182－264V直流電源的波紋分量：小于1％逆變器輸出特性：220V，單相，正弦波輸出12/21/2022其中設(shè)備主要參數(shù)如下：12/16/20224穩(wěn)壓精度：穩(wěn)態(tài)：小于220V±1％動態(tài)：小于220V±5％過載能力：110％額定負(fù)載，60分鐘125％額定負(fù)載，10分鐘150％額定負(fù)載，1分鐘200％額定負(fù)載，3秒總的諧波失真度：小于2％（帶線性負(fù)載）小于5％（帶峰值比為3：1的非線性負(fù)載）運行溫度：0－40℃。12/21/2022穩(wěn)壓精度：12/16/20225設(shè)計供電方案如下圖所示：12/21/2022設(shè)計供電方案如下圖所示：12/16/20226輸入分為三路供電：第一路由廠用工作段380V供電，第二路由單元動力蓄電池組直流供電，第三路由保安段三相380V供電。其中第一路電源為工作電源，正常運行時由工作段三相380V供電，經(jīng)進(jìn)線開關(guān)、隔離變壓器、整流器轉(zhuǎn)換為直流電源，直流電源經(jīng)逆變器、輸出變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送出穩(wěn)定交流電。12/21/202212/16/20227

當(dāng)工作電源故障或停電時，由第二路電源動力直流蓄電池組供電，直流電源經(jīng)逆變器、隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送電。當(dāng)工作電源回路故障停電同時動力直流蓄電池組回路故障時或逆變器故障，UPS自動無時限的切換到旁路由第三路電源供電，由保安段三相380V經(jīng)過進(jìn)線開關(guān)、自動調(diào)壓器、隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送電。12/21/2022當(dāng)工作電源故障或停電時，由第二路電源動力直流蓄電池組供電，8

有下列情況之一時，UPS會經(jīng)靜態(tài)開關(guān)自動將負(fù)載從逆變器通道切換自動調(diào)壓器通道供電，如果故障消除后UPS經(jīng)過延時自動轉(zhuǎn)回到逆變通道供電，引起UPS從逆變器供電至自動調(diào)壓器供電的故障有：⑴UPS輸出過載或短路；⑵逆變器本身出現(xiàn)故障；⑶冷卻用風(fēng)扇出故障。12/21/2022有下列情況之一時，UPS會經(jīng)靜態(tài)開關(guān)自動將負(fù)載從逆變器通道9二.事故簡介：我廠一單元在2002年5月份曾因UPS裝置故障造成事故停機(jī)，故障經(jīng)過如下：一單元UPS裝置于2002年5月24日17：50事故停機(jī)，故障現(xiàn)象為：靜態(tài)開關(guān)、逆變器、整流器均關(guān)閉，直流進(jìn)線空開跳閘。經(jīng)過檢查測試UPS輸入、輸出電壓正確，切換正常，儀表指示正確，信號指示正確。5月27日下午協(xié)同力博特公司技術(shù)人員到現(xiàn)場再次進(jìn)行檢查，當(dāng)時UPS已恢復(fù)正常，處于空載運行狀態(tài)，12/21/2022二.事故簡介：12/16/202210（1）停機(jī)按鈕采用常閉觸點，若發(fā)生接觸不良，可能造成事故停機(jī)；（2）UPS裝置的邏輯控制板發(fā)生故障造成事故停機(jī)。針對這兩種情況對UPS裝置進(jìn)行了如下處理：（1）在保證設(shè)備安全的前提下將緊急停機(jī)按鈕進(jìn)行屏蔽；（2）更換邏輯控制板。12/21/2022（1）停機(jī)按鈕采用常閉觸點，若發(fā)生接觸不良，可能造成事故停機(jī)11UPS控制面板UPS內(nèi)部集成電路板12/21/2022UPS控制面板UPS內(nèi)部集成12/16/202212三.技術(shù)分析：經(jīng)過此次事故，我們對UPS的負(fù)載情況進(jìn)行了分析,負(fù)載情況如下:l

220V熱工總電源柜；l

熱工DCS電源柜；l

單元電氣控制盤；l

單元控制電子設(shè)備間＃1電源；l

單元控制電子設(shè)備間＃2電源；l

燃料增幅器；l

消防控制盤；l

熱工控制柜POS1；l

熱工控制柜POS2；l

給粉機(jī)1；給粉機(jī)2。12/21/2022三.技術(shù)分析：12/16/2022131.UPS的負(fù)載中大部分為熱工POS1、POS2、消防控制盤、機(jī)組電氣量變送器電源、DCS系統(tǒng)電源、服務(wù)器CRT電源、給粉機(jī)控制電源等，其中可以造成停機(jī)的負(fù)荷除熱工電源外，給粉機(jī)控制電源一旦消失也將造成鍋爐滅火，于是將給粉機(jī)控制電源從UPS負(fù)載中移出，改為熱工24V電源；熱工電源在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行了回路改進(jìn)，做到可以自動切換。12/21/20221.UPS的負(fù)載中大部分為熱工POS1、POS2、消防控制盤142.UPS在故障前沒有任何征兆，故障前UPS負(fù)載側(cè)沒有倒閘操作，負(fù)載中沒有較大的電感線圈、電動機(jī)負(fù)載，且負(fù)載沒有突變，可以排除負(fù)載突變產(chǎn)生干擾電壓使UPS誤動的可能性。3.故障前UPS的電源側(cè)，上一級電源斷路器沒有任何到閘操作，不存在電源波動使UPS誤動的可能性。12/21/20222.UPS在故障前沒有任何征兆，故障前UPS負(fù)載側(cè)沒有倒閘操154.運行人員、檢修人員對UPS無任何操作，不存在誤操作的可能性。5.經(jīng)技術(shù)人員檢查確定為UPS控制板故障，關(guān)斷UPS輸出靜態(tài)開關(guān)同時關(guān)斷旁路輸出靜態(tài)開關(guān)，使UPS全停。6.力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)是在7400型基礎(chǔ)上專為電廠設(shè)計的UPS不間斷供電系統(tǒng)，設(shè)計中存在一定的缺陷，更換邏輯控制板，屏蔽緊急停機(jī)按鈕后運行一直正常。12/21/20224.運行人員、檢修人員對UPS無任何操作，不存在誤操作的可能167.目前我廠UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，輸入為三路電源，第一路由廠用工作段380V供電，第二路由單元動力蓄電池組直流供電，第三路由保安段三相380V供電。其中任意一路發(fā)生故障，都可以自動切換至另外兩路供電，安全系數(shù)較大。但無論那一路電源供電UPS必須經(jīng)過靜態(tài)開關(guān)輸出，當(dāng)靜態(tài)開關(guān)故障，或控制靜態(tài)開關(guān)的邏輯控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會造成UPS全停。12/21/20227.目前我廠UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，輸入為三路電源，第一路由廠用工178.為了避免一臺UPS故障造成機(jī)組停機(jī)事故，可以采用兩臺UPS（即＃1機(jī)、＃2機(jī)UPS）并機(jī)運行，要實現(xiàn)并機(jī)運行需要在現(xiàn)有的UPS中加裝一塊并機(jī)板，使得＃1、＃2機(jī)組兩臺UPS輸出的電壓同頻率、同幅值、同相位。這樣可以將兩臺UPS輸出并聯(lián)起來同時向＃1機(jī)、＃2機(jī)的負(fù)載供電，當(dāng)一臺UPS故障時另一臺UPS可擔(dān)負(fù)兩臺機(jī)組的負(fù)載供電。其中最大的優(yōu)點是可以做到無時限切換。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，UPS并機(jī)運行方式比單機(jī)運行方式的可靠性高4－5倍。12/21/20228.為了避免一臺UPS故障造成機(jī)組停機(jī)事故，可以采用兩臺UP18但并機(jī)運行方式同樣也有弊端：一旦UPS輸出母線故障，將影響兩臺機(jī)的安全運行。12/21/2022但并機(jī)運行方式同樣也有弊端：一旦UPS輸出母線故障，將影響兩19四.結(jié)論：1.力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)是在7400型基礎(chǔ)上專為電廠設(shè)計的UPS不間斷供電系統(tǒng)，設(shè)計中存在一定的缺陷，由于UPS邏輯控制板故障，關(guān)斷UPS輸出靜態(tài)開關(guān)同時關(guān)斷旁路輸出靜態(tài)開關(guān)，使UPS全停。更換邏輯控制板、屏蔽緊急停機(jī)按鈕后UPS運行一直正常。其中邏輯控制板質(zhì)量較差，其穩(wěn)定性還需繼續(xù)考驗。12/21/2022四.結(jié)論：12/16/2022202.設(shè)計院在UPS系統(tǒng)設(shè)計時沒有考慮到UPS輸出靜態(tài)開關(guān)故障或UPS內(nèi)部控制系統(tǒng)故障導(dǎo)致靜態(tài)開關(guān)關(guān)閉，造成UPS全停的問題。3.設(shè)計UPS系統(tǒng)時沒有考慮到UPS退出運行檢修的供電方案。12/21/20222.設(shè)計院在UPS系統(tǒng)設(shè)計時沒有考慮到UPS輸出靜態(tài)開關(guān)故障21五.建議：1.我廠＃1機(jī)組、＃2機(jī)組每臺機(jī)組用一套UPS供電系統(tǒng)，兩套UPS獨立運行。在其中一套UPS輸出靜態(tài)開關(guān)關(guān)斷和旁路輸出靜態(tài)開關(guān)同時關(guān)斷時就會造成UPS全停，使機(jī)組停機(jī)（UPS邏輯控制板故障就是其中一例）。從機(jī)組安全角度出發(fā)，建議增加一套自動、手動旁路系統(tǒng)（旁路系統(tǒng)另行設(shè)計）12/21/2022五.建議：12/16/202222確保UPS故障時由旁路系統(tǒng)供電(切換時間由繼電器和接觸器動作時間決定)，另外可在緊急情況和UPS檢修時由旁路系統(tǒng)供電，這種方案費用較低，較易實現(xiàn)，但不能做到無時限切換。12/21/2022確保UPS故障時由旁路系統(tǒng)供電(切換時間由繼電器和接觸器動作2312/21/202212/16/2022242.增加兩臺40KVA的UPS裝置并實現(xiàn)并機(jī)運行，給其中一臺機(jī)組供電，將現(xiàn)有的兩臺UPS裝置進(jìn)行并機(jī)運行，給另一臺機(jī)組供電，這樣當(dāng)任何一臺機(jī)組的任一臺UPS裝置故障，另一臺UPS裝置均能實現(xiàn)無時限切換，提高供電的可靠性，但這種方案的費用較高，增加廠用電損耗，且須對現(xiàn)有的UPS供電系統(tǒng)進(jìn)行較大改動。綜上所述，究竟哪種方案更適合我廠實際情況尚需進(jìn)一步研討。

2003.04.0712/21/20222.增加兩臺40KVA的UPS裝置并實現(xiàn)并機(jī)運行，給其中一臺25感謝各位專家！12/21/2022感謝各位專家！12/16/202226UPS安全可靠性分析

設(shè)備部劉宏仁中電國華北京熱電分公司12/21/2022UPS安全可靠性分析

設(shè)備部劉宏仁12/16/2027摘要：本文介紹了我廠UPS不間斷電源的配置及在運行中發(fā)生的不安全情況，并針對我廠發(fā)生的不安全情況提出了改進(jìn)建議。關(guān)鍵詞：UPS電源；可靠性；靜態(tài)開關(guān)12/21/2022摘要：本文介紹了我廠UPS不間斷電源的配置及在運行中發(fā)生的不28一.基本配置：我廠兩臺機(jī)組均采用力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)，每臺機(jī)組用一套UPS供電系統(tǒng)，兩套UPS獨立運行。主要設(shè)備有：輸入隔離變壓器，整流器，逆變器，輸出輸出變壓器，靜態(tài)開關(guān)，自動調(diào)壓器12/21/2022一.基本配置：我廠兩臺機(jī)組均采用力博特公司生產(chǎn)的7400－129其中設(shè)備主要參數(shù)如下：額定輸出功率：80KVA標(biāo)稱工作電壓：380／220V輸入電壓允許范圍：＋15％,－20％抗短路電流能力：大于20KA整流器輸出特性：輸出電壓：220V（直流）（－17％，＋20％）182－264V直流電源的波紋分量：小于1％逆變器輸出特性：220V，單相，正弦波輸出12/21/2022其中設(shè)備主要參數(shù)如下：12/16/202230穩(wěn)壓精度：穩(wěn)態(tài)：小于220V±1％動態(tài)：小于220V±5％過載能力：110％額定負(fù)載，60分鐘125％額定負(fù)載，10分鐘150％額定負(fù)載，1分鐘200％額定負(fù)載，3秒總的諧波失真度：小于2％（帶線性負(fù)載）小于5％（帶峰值比為3：1的非線性負(fù)載）運行溫度：0－40℃。12/21/2022穩(wěn)壓精度：12/16/202231設(shè)計供電方案如下圖所示：12/21/2022設(shè)計供電方案如下圖所示：12/16/202232輸入分為三路供電：第一路由廠用工作段380V供電，第二路由單元動力蓄電池組直流供電，第三路由保安段三相380V供電。其中第一路電源為工作電源，正常運行時由工作段三相380V供電，經(jīng)進(jìn)線開關(guān)、隔離變壓器、整流器轉(zhuǎn)換為直流電源，直流電源經(jīng)逆變器、輸出變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送出穩(wěn)定交流電。12/21/202212/16/202233

當(dāng)工作電源故障或停電時，由第二路電源動力直流蓄電池組供電，直流電源經(jīng)逆變器、隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送電。當(dāng)工作電源回路故障停電同時動力直流蓄電池組回路故障時或逆變器故障，UPS自動無時限的切換到旁路由第三路電源供電，由保安段三相380V經(jīng)過進(jìn)線開關(guān)、自動調(diào)壓器、隔離變壓器、靜態(tài)開關(guān)、輸出開關(guān)向負(fù)載送電。12/21/2022當(dāng)工作電源故障或停電時，由第二路電源動力直流蓄電池組供電，34

有下列情況之一時，UPS會經(jīng)靜態(tài)開關(guān)自動將負(fù)載從逆變器通道切換自動調(diào)壓器通道供電，如果故障消除后UPS經(jīng)過延時自動轉(zhuǎn)回到逆變通道供電，引起UPS從逆變器供電至自動調(diào)壓器供電的故障有：⑴UPS輸出過載或短路；⑵逆變器本身出現(xiàn)故障；⑶冷卻用風(fēng)扇出故障。12/21/2022有下列情況之一時，UPS會經(jīng)靜態(tài)開關(guān)自動將負(fù)載從逆變器通道35二.事故簡介：我廠一單元在2002年5月份曾因UPS裝置故障造成事故停機(jī)，故障經(jīng)過如下：一單元UPS裝置于2002年5月24日17：50事故停機(jī)，故障現(xiàn)象為：靜態(tài)開關(guān)、逆變器、整流器均關(guān)閉，直流進(jìn)線空開跳閘。經(jīng)過檢查測試UPS輸入、輸出電壓正確，切換正常，儀表指示正確，信號指示正確。5月27日下午協(xié)同力博特公司技術(shù)人員到現(xiàn)場再次進(jìn)行檢查，當(dāng)時UPS已恢復(fù)正常，處于空載運行狀態(tài)，12/21/2022二.事故簡介：12/16/202236（1）停機(jī)按鈕采用常閉觸點，若發(fā)生接觸不良，可能造成事故停機(jī)；（2）UPS裝置的邏輯控制板發(fā)生故障造成事故停機(jī)。針對這兩種情況對UPS裝置進(jìn)行了如下處理：（1）在保證設(shè)備安全的前提下將緊急停機(jī)按鈕進(jìn)行屏蔽；（2）更換邏輯控制板。12/21/2022（1）停機(jī)按鈕采用常閉觸點，若發(fā)生接觸不良，可能造成事故停機(jī)37UPS控制面板UPS內(nèi)部集成電路板12/21/2022UPS控制面板UPS內(nèi)部集成12/16/202238三.技術(shù)分析：經(jīng)過此次事故，我們對UPS的負(fù)載情況進(jìn)行了分析,負(fù)載情況如下:l

220V熱工總電源柜；l

熱工DCS電源柜；l

單元電氣控制盤；l

單元控制電子設(shè)備間＃1電源；l

單元控制電子設(shè)備間＃2電源；l

燃料增幅器；l

消防控制盤；l

熱工控制柜POS1；l

熱工控制柜POS2；l

給粉機(jī)1；給粉機(jī)2。12/21/2022三.技術(shù)分析：12/16/2022391.UPS的負(fù)載中大部分為熱工POS1、POS2、消防控制盤、機(jī)組電氣量變送器電源、DCS系統(tǒng)電源、服務(wù)器CRT電源、給粉機(jī)控制電源等，其中可以造成停機(jī)的負(fù)荷除熱工電源外，給粉機(jī)控制電源一旦消失也將造成鍋爐滅火，于是將給粉機(jī)控制電源從UPS負(fù)載中移出，改為熱工24V電源；熱工電源在負(fù)荷側(cè)進(jìn)行了回路改進(jìn)，做到可以自動切換。12/21/20221.UPS的負(fù)載中大部分為熱工POS1、POS2、消防控制盤402.UPS在故障前沒有任何征兆，故障前UPS負(fù)載側(cè)沒有倒閘操作，負(fù)載中沒有較大的電感線圈、電動機(jī)負(fù)載，且負(fù)載沒有突變，可以排除負(fù)載突變產(chǎn)生干擾電壓使UPS誤動的可能性。3.故障前UPS的電源側(cè)，上一級電源斷路器沒有任何到閘操作，不存在電源波動使UPS誤動的可能性。12/21/20222.UPS在故障前沒有任何征兆，故障前UPS負(fù)載側(cè)沒有倒閘操414.運行人員、檢修人員對UPS無任何操作，不存在誤操作的可能性。5.經(jīng)技術(shù)人員檢查確定為UPS控制板故障，關(guān)斷UPS輸出靜態(tài)開關(guān)同時關(guān)斷旁路輸出靜態(tài)開關(guān)，使UPS全停。6.力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)是在7400型基礎(chǔ)上專為電廠設(shè)計的UPS不間斷供電系統(tǒng)，設(shè)計中存在一定的缺陷，更換邏輯控制板，屏蔽緊急停機(jī)按鈕后運行一直正常。12/21/20224.運行人員、檢修人員對UPS無任何操作，不存在誤操作的可能427.目前我廠UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，輸入為三路電源，第一路由廠用工作段380V供電，第二路由單元動力蓄電池組直流供電，第三路由保安段三相380V供電。其中任意一路發(fā)生故障，都可以自動切換至另外兩路供電，安全系數(shù)較大。但無論那一路電源供電UPS必須經(jīng)過靜態(tài)開關(guān)輸出，當(dāng)靜態(tài)開關(guān)故障，或控制靜態(tài)開關(guān)的邏輯控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時會造成UPS全停。12/21/20227.目前我廠UPS系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，輸入為三路電源，第一路由廠用工438.為了避免一臺UPS故障造成機(jī)組停機(jī)事故，可以采用兩臺UPS（即＃1機(jī)、＃2機(jī)UPS）并機(jī)運行，要實現(xiàn)并機(jī)運行需要在現(xiàn)有的UPS中加裝一塊并機(jī)板，使得＃1、＃2機(jī)組兩臺UPS輸出的電壓同頻率、同幅值、同相位。這樣可以將兩臺UPS輸出并聯(lián)起來同時向＃1機(jī)、＃2機(jī)的負(fù)載供電，當(dāng)一臺UPS故障時另一臺UPS可擔(dān)負(fù)兩臺機(jī)組的負(fù)載供電。其中最大的優(yōu)點是可以做到無時限切換。據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計，UPS并機(jī)運行方式比單機(jī)運行方式的可靠性高4－5倍。12/21/20228.為了避免一臺UPS故障造成機(jī)組停機(jī)事故，可以采用兩臺UP44但并機(jī)運行方式同樣也有弊端：一旦UPS輸出母線故障，將影響兩臺機(jī)的安全運行。12/21/2022但并機(jī)運行方式同樣也有弊端：一旦UPS輸出母線故障，將影響兩45四.結(jié)論：1.力博特公司生產(chǎn)的7400－1型UPS不間斷供電系統(tǒng)是在7400型基礎(chǔ)上專為電廠設(shè)計的UPS不間斷供電系統(tǒng)，設(shè)計中存在一定的缺陷，由于UPS邏輯控制板故障，關(guān)斷UPS輸出靜態(tài)開關(guān)同時關(guān)斷旁路輸出靜態(tài)開關(guān)，使UPS全停。更