電源：UPS石化行業(yè)應用方案

標簽：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(diǎn)，如果重要裝置的控制儀表突然停電，就可能會(huì )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計規范》明確規定：“儀表及控制系統的用電負荷按SH3038‘石油化工企業(yè)生產(chǎn)裝置電力設計規范’規定屬于一級負荷中特別重要負荷。這類(lèi)負荷當供電中斷時(shí)，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。”

一級負荷包括：

安全儀表(聯(lián)鎖)系統(SIS);

⑵ 分散型控制系統(DCS)和相關(guān)的現場(chǎng)儀表和控制系統;

⑶ 設備包廠(chǎng)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及輔助生產(chǎn)裝置的儀表及自動(dòng)控制系統;

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

⑹ 火災及可燃氣體和有毒氣體檢測系統(FGS);

⑺ 與裝置操作和安全相關(guān)的重要在線(xiàn)分析儀表。

2 中石化集團公司對UPS系統的要求

由于沒(méi)有統一的配置規范規定，各地企業(yè)、不同項目采用了多種UPS配置方案，多數方案并不規范，導致由于UPS系統故障導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(guò)程控制儀表電源配電系統技術(shù)管理規定(暫行)》，并于2006年發(fā)布IN212-2006《儀表供電設計規定》。對UPS配電系統提出了如下幾點(diǎn)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;

系統在負載正常運行后，可以進(jìn)行UPS離線(xiàn)檢修、蓄電池定期維護工作;

電源系統切換裝置應能實(shí)現無(wú)擾動(dòng)切換;

低壓母線(xiàn)的直流饋出回路，需配置隔離及穩壓器;

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

對UPS的要求：

選用在線(xiàn)式UPS，電源質(zhì)量符合UPS輸出標準時(shí)，其逆變器在熱備用狀態(tài)運行，其接線(xiàn)簡(jiǎn)單可靠;

UPS容量≤40kVA時(shí)，宜采用單相輸出;>40kVA時(shí)采用三相輸出。采用三相輸出時(shí)，UPS必需具備在短期內各相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(shí)間一般為(15~30)min;

UPS容量按新建系統的1.5倍配置。

3 UPS系統方案設計

3.1 系統構架

如圖1所示，這是石化行業(yè)典型的兩電源UPS構架，由兩路電源，一個(gè)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(shí)UPS設置一個(gè)脫機維修旁路，允許UPS在故障維修或者更換時(shí)，系統仍然能夠正常工作。同時(shí)DCS系統中的負載分為兩個(gè)級別，即一般負載和重要負載，重要負載(一級負荷)由UPS系統直接供電，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(dòng)維護旁路、電池組構成。市電正常時(shí)，UPS將主回路的交流電整流成直流電，對電池充電，同時(shí)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(shí)，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的后端設置隔離變壓器，輸入端采用△型接法，不引入中線(xiàn)，輸出端采用Y型接法。實(shí)現輸入與輸出的中性線(xiàn)隔離，減少干擾。