電源：UPS石化行業(yè)應(yīng)用方案

標(biāo)簽：電源 UPS

1 石化行業(yè)生產(chǎn)裝置儀表配置UPS的必要性

石化行業(yè)生產(chǎn)具有高溫、高壓、易燃、易爆等特點，如果重要裝置的控制儀表突然停電，就可能會造成人員傷害、重大環(huán)境污染和較大經(jīng)濟損失。SH/T3082-2003《石油化工儀表供電設(shè)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(shè)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(dāng)供電中斷時，為確保安全停工及處理事故，不致造成設(shè)備損壞和人身傷害事故，不致造成重大經(jīng)濟損失，需要設(shè)置UPS。”

一級負荷包括：

安全儀表(聯(lián)鎖)系統(tǒng)(SIS);

⑵ 分散型控制系統(tǒng)(DCS)和相關(guān)的現(xiàn)場儀表和控制系統(tǒng);

⑶ 設(shè)備包廠商提供的關(guān)鍵可編程程序邏輯控制器(PLC)和相關(guān)儀表;

⑷ 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);

⑸ 綜合壓縮機/透平控制系統(tǒng)(ITCC)以及關(guān)鍵的壓縮機組和泵類機組設(shè)備包提供的安全儀表;

⑹ 火災(zāi)及可燃氣體和有毒氣體檢測系統(tǒng)(FGS);

⑺ 與裝置操作和安全相關(guān)的重要在線分析儀表。

2 中石化集團公司對UPS系統(tǒng)的要求

由于沒有統(tǒng)一的配置規(guī)范規(guī)定，各地企業(yè)、不同項目采用了多種UPS配置方案，多數(shù)方案并不規(guī)范，導(dǎo)致由于UPS系統(tǒng)故障導(dǎo)致儀表供電中斷造成生產(chǎn)停工事故頻發(fā)。因此集團公司2005年發(fā)布了《生產(chǎn)裝置過程控制儀表電源配電系統(tǒng)技術(shù)管理規(guī)定(暫行)》，并于2006年發(fā)布IN212-2006《儀表供電設(shè)計規(guī)定》。對UPS配電系統(tǒng)提出了如下幾點要求：

電源配置方案選用一般為：兩電源、三電源、逆變電源，其中逆變電源方案僅適用于熱電站及變電站;

系統(tǒng)在負載正常運行后，可以進行UPS離線檢修、蓄電池定期維護工作;

電源系統(tǒng)切換裝置應(yīng)能實現(xiàn)無擾動切換;

低壓母線的直流饋出回路，需配置隔離及穩(wěn)壓器;

具備兩路供電的控制儀表，應(yīng)具備兩路非同期工頻交流電源同時工作的條件。

對UPS的要求：

選用在線式UPS，電源質(zhì)量符合UPS輸出標(biāo)準(zhǔn)時，其逆變器在熱備用狀態(tài)運行，其接線簡單可靠;

UPS容量≤40kVA時，宜采用單相輸出;>40kVA時采用三相輸出。采用三相輸出時，UPS必需具備在短期內(nèi)各相100%不平衡情況下正常工作的能力;

采用單機運行方式;

采用密封閥控式鉛酸蓄電池，備用時間一般為(15~30)min;

UPS容量按新建系統(tǒng)的1.5倍配置。

3 UPS系統(tǒng)方案設(shè)計

3.1 系統(tǒng)構(gòu)架

如圖1所示，這是石化行業(yè)典型的兩電源UPS構(gòu)架，由兩路電源，一個隔離變壓器、一臺UPS組成。UPS采用雙電源回路輸入，UPS主電源由電源1提供，UPS旁路電源有電源2提供，同時UPS設(shè)置一個脫機維修旁路，允許UPS在故障維修或者更換時，系統(tǒng)仍然能夠正常工作。同時DCS系統(tǒng)中的負載分為兩個級別，即一般負載和重要負載，重要負載(一級負荷)由UPS系統(tǒng)直接供電，一般負載(三級負荷)由電源2經(jīng)隔離變壓器后供電。

⑴ UPS工作原理

UPS由整流器、逆變器、靜態(tài)旁路、手動維護旁路、電池組構(gòu)成。市電正常時，UPS將主回路的交流電整流成直流電，對電池充電，同時由逆變器將直流電重新逆變?yōu)榕c備用電源同頻率同相位的高精度交流電，為負載供電。市電異?；蛑袛鄷r，電池對逆變器供電，輸出高精度交流電為提供負載工作需求。UPS原理構(gòu)架如圖2所示。

⑵ 隔離變壓器原理

方案在市電電源2的后端設(shè)置隔離變壓器，輸入端采用△型接法，不引入中線，輸出端采用Y型接法。實現(xiàn)輸入與輸出的中性線隔離，減少干擾。