电力UPS及逆变器.ppt
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1、小功率电力UPS应用介绍,微型电力UPS应用场合,电力UPS功率等级非常宽,应用也非常广泛。小功率的电力专用UPS在功能及技术要求上,相比大功率应用来说,技术指标要求相对较低,但作为电力专用UPS,其基本的功能依然要求满足电力行业需求。一般微型的电力UPS在一级、二级等变电所应用较多。此类场合负载类型少、功率范围小、但又极其重要。UPS主要为整个电力系统设备中的监控系统、测量系统、DCS、调度通信系统、微机系统等核心设备供电。且一般采用串联备份做法以提高整个系统的可靠性。,电力行业UPS负荷统计,数据仅供参考,电厂的供电系统,发电机发出电并网后经主升压变压器给变电站,变电站再升压给输电系统。厂
2、用电取发电机并网后经副降压变压器后给电厂供电,由于从发电机输出到 UPS 输入一般只经过一个降压变压器,且与发电机的距离很近,因此,厂用电的电压谐波一般非常大,且电压不稳。 其供电结构图如下:,UPS 在电力系统中的应用,在电力系统中: DCS( 分布式控制系统)的系统,监控系统、自动化仪表,计算机系统等对供电质量及可靠性要求非常高,需要采用 UPS 供电。这些负载绝大多数为单相负载。包括和监控系统。 后端负载一般为直流负载居多,需要进行转换后再进行供电。在电厂中的应用系统可用如下图示解释:,直流在电力系统中的应用,电厂的自动化仪表,继电保护系统,开关的操作系统等往往需要直流 220V 或 1
3、10V 供电; 因此,电厂等电力行业 的或直流系统(直流屏)是最基本的配置,且直流系统的容量比较大。平时由电力直流操作屏把三相交流整流成直流 243V 或 121V ,给蓄电池充电,经硅链自动降压装置稳压至 220V 或 110V 直流给负载供电;交流输入故障时由蓄电池经硅链自动降压装置稳压后给负载供电。下图为电力直流操作屏的原理框图。,从上图看出,发电厂和变电站的直流电源作为主要电气设备的保安电源及控制信号电源,是一个十分庞大的多分支供电网络,重要性非常之高。为保障其可靠性和安全性,一般采用不接地系统,正负极对地是悬浮的,目的是防止因一极接地或绝缘降低时断开直流电源,造成系统瘫痪,且为提高供
4、电质量,电厂交流电的地和直流电的地也是分离开的。因此电厂或变电站的直流系统都是有绝缘检测功能的。一旦直流两极中的任何一极绝缘等级降低,直流系统将发出“绝缘故障”的报警信号。严格的场合,输出交流对地也会有绝缘检测。,绝缘检测原理,“绝缘检测故障”在电力系统调试过程中是最为常见的一种故障现象,也是电力和普通在设计上最根本的区别之一。 为清晰的了解电力在设计及应用中的注意事项,这里简单介绍一下电厂的绝缘检测原理。,绝缘检测原理,现有检测直流系统绝缘的方法主要有电桥平衡原理和低频探测原理。根据电桥平衡原理实现的绝缘监测装置被广泛使用,不足是它不能检测直流系统正、负极绝缘同等下降时的情况;绝缘监测装置即
5、使报警,也不能直接得到系统对地的绝缘电阻大小。 低频探测原理是近几年一种新的检测方法,还有其它检测方法,但基本原理是一样的,我们就依传统的电桥平衡原理来介绍。,绝缘检测原理,传统的平衡电桥检测原理如下图,通过检测电压Uj和Um,再加上给定的电阻R来算出R+、R-。,利用左原理图,直流正负极任何一极的对地绝缘(,)降低,都将引起j的变化,通过外部运算电路便可计算出漏电流的大小,从而判断绝缘等级的变化情况。,绝缘检测原理,在直流系统中,前面讲到,正、负母线对地是悬空的. 当发生一点接地时,并不会引起任何危害,但必须及时消除否则当另一点接地时,会引起信号回路、控制回路、继电保护回路和自动装置回路的误
6、动作,如图所示。,国家标准规定:,220V 直流系统绝缘电阻 25K时报警 110V 直流系统绝缘电阻 7K时报警 报警必须以声光方式同时进行。,UPS的绝缘检测,电力系统对UPS的技术要求,可靠性要求 : 由于电厂对设备的高可靠性的要求,因而对 UPS 的可靠性和使用寿命有非常高的要求。防雷要求比较高,一般要求二级防雷。 负载类型 ; 由于电厂的 DCS 系统负载大多数为单相负载,单相负载配电线路简单、维护方便。因此电厂专用的 UPS 电源大多数要求为三相输入/单相输入、单相输出的中小型功率 UPS ,容量一般在 60kVA 范围之内。,交流输入要求 ; 由于厂用电电压波动范围比较宽,谐波电
7、压比较大,要求 UPS 的输入范围比较宽。由于电厂要求交流电和直流电隔离,因此 UPS 输入、输出均必须配置隔离变压器。一般电厂厂用电的质量比较差,所以其对 UPS 的输入 THDi 并没有特别高的要求。 旁路要求。 静态切换开关应具有自动、手动两种工作方式,实现无间断切换。为了提高旁路运行模式下的供电的质量,去除干扰和市电波动的影响。旁路一般需要增加隔离稳压器,主要起隔离和稳压的作用。一般还需要维修旁路,维修 UPS 时,维修旁路供电,需要能把 UPS 柜完全从供电系统中断开,开关的操作必须保证输出不断电。,直流系统。 由于电厂有 220V( 187253V ,额定为 18 节 12 伏蓄电
8、池)或 110V ( 93126V ,额定为 9 节 12 伏蓄电池)直流系统;电厂为了节约成本,此直流系统直接作为 UPS 的直流输入;电厂有专门的电力直流操作屏给蓄电池充电;要求 UPS 直流输入电压为 220V 或 110V ,且不要求 UPS 具有充电功能。常规 UPS 工作所配的电池组是单独使用的,其直流输入端的反灌杂讯较大,如果蓄电池直接并入 UPS 的 BUS 中, UPS 会对蓄电池上产生较大的电磁干扰,严重时会影响直流系统的正常运行,而电力专用 UPS 的直流输入端一般要求装有反灌杂讯抑制器,如逆止二极管等,使 UPS 对直流母线的影响极小。,通信要求。 UPS 主机需要提供
9、 RS-232 和 RS-485 接口, UPS 运行状态和主要报警信号应能提供无源干接点,主要运行状态和报警信号一般包括: A) UPS 的工作状态: UPS 工作 / 电池供电 / 旁路供电; B) 各种装置的综合故障信号; C) 交流进线断路器状态 / 直流开关的状态;需要提供开关的辅助触点。 D) 馈线开关的状态,一般需要提供开关的辅助触点和报警触点。 E) UPS 的输出电压、电流及频率应通过变送器转换为 4 20mA 模拟量信号,以便可直接送入电厂的 DCS 的模拟量采样系统中。,柜体要求 ; UPS 柜一般没有强调要求采用玻璃柜; 旁路柜和馈线柜一般采用玻璃柜; 柜体一般采用 2
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