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300MW级热电厂UPS系统配置方案及选型研究

发布时间：2022-07-21T05:30:14.249Z来源：《中国电业与能源》2022年5期作者：聂军

[导读]本文通过对大型热电厂UPS系统的组成、UPS系统的运行方式

聂军

安徽华塑股份有限公司,安徽滁州239000

摘要：本文通过对大型热电厂UPS系统的组成、UPS系统的运行方式、UPS系统的电源输入及电压输出等方面的分析，提出了300MW

热电厂UPS配置设想。

关键词:热电厂、UPS系统

1概述

由于火力发电厂的机组分散控制系统(DCS)、厂级实时监控系统(SIS)、管理信息系统(MIS)、厂用电监控系统(FECS)、辅助车间程序控

制系统和通讯系统等均需采用交流不间断电源装置(UPS)供电。交流不间断电源装置的可靠性将直接影响机组的安全稳定运行。如何提高

UPS的可靠性，寻找适合的接线方案，本文将进行论证。

2UPS系统的组成及类型

2.1UPS系统的组成

UPS是由整流器、逆变器、静态切换开关、旁路系统等元器件组成。1台UPS构成的不间断电源系统接线图如下图1所示：

2.2各个部件的选型

2.2.1整流器

整流器应是固态型，它应能提供给逆变器固定的直流电压，整流系统应包括输入隔离变压器，整流器及控制设备等。

额定的输入电压，电压变化范围，额定的输入频率，频率变化范围，稳压精度以及效率都是整流器需要考虑的选型要素。

整流器采用可控硅三相全控桥方式实现将交流转变为直流。目前，整流桥一般可分为6脉冲和12脉冲两种。12脉冲整流桥对于电流的

谐波抑制较好，谐波分量一般可以降低到8%以下，减少了对电网的污染，增加设备的使用寿命。因此，300MW及以上火力发电机组主厂房

UPS的整流器，一般均应要求采用12脉冲整流桥。近年来随着科技的技术发展，现在也出现了18脉冲、24脉冲的整流器。这样谐波含量会

更少，电源质量更高，因此大机组所用的大容量UPS为18脉冲以上的整流器。

2.2.2逆变器

每台UPS配有一台固态逆变器。

逆变器是UPS中的核心部分，因此，对于逆变器的可靠性提出了很高的要求。目前，逆变器已广泛采用IGBT(绝缘栅双极性晶体管)

功率组件，结合DSP(数字信号处理)技术，逆变模块控制完全数字化，使UPS输出纯净可靠的正弦波。大功率IGBT模块逆变电路，具有很大

的功率富余量，在输出动态范围内输出阻抗特别小，具有快速响应特性。由于采用高频调制限流技术，及快速短路保护技术，使逆变器无

论是供电电压瞬变还是负载冲击或短路，均可安全可靠地工作。

另外还需考虑输出电压以及输出频率，畸变幅度，效率，起动特性等，关于保障电源质量的参数。

2.2.3静态开关以及旁路系统

静态开关也称为转换开关，用于主电源与备用电源之间的不间断切换，是保证UPS系统不间断供电、提高供电安全性和可靠性的重

要环节。

静电开关，根据其执行元件，静态开关分为机械式、电子式和混合式三种。

机械式，执行元件多为继电器或接触器等电磁元件，其特点是控制线路简单、故障率低，但切换时间长、开关寿命短。

电子式，执行元件为双向晶闸管或由两支反向并联的单向晶闸管组成，其特点是速度快、无触点火花，但控制电路较复杂、抗冲击

能力较差，通态损耗较大。

混合式。将两者并联使用，在开通时，电子式开关优先机械式开关动作，在关断时则反之。因此，混合式开关兼有机械式和电子式

的优点，在大功率UPS中得到广泛应用。

旁路系统的构成主要包括稳压器和调压变压器，用于实现对逆变器输出电压的自动跟踪。稳压器主要由补偿电路、电压检测、伺服

电机及其控制回路和传动装置、开关电器及相应测量、信号、保护回路组成。电压检测回路从稳压器输出端采样同基准电压比较，根据比

较结果来确定是否发出指令来驱动伺服电机。调节变压器经伺服电机驱动，实施无级调压来维持输出电压稳定。当逆变器失去输出或太大

的冲击负荷、过负荷及负荷侧短路，超过了逆变器的能力时，静态开关应能自动地将负荷从逆变器切换到旁路电源，当故障消失后，静态

开关自动地将负荷切换到由逆变器供电，与旁路电源的切换，不应有相位突变。

2.2.4隔离变压器

输入与输出均配置隔离变压器，保证强电输入与直流供电系统隔离、强电输入与UPS输出(负载)完全隔离。隔离变压器自身带屏蔽

层，可以很好的防止输入输出设备之间的干扰。

对于选项而言需要根据所选的UPS的容量来选