UPS供电方式方案
2011年1月13日某化工厂160kVA双机冗余UPS内部短路跳闸导致所带全部负载失电，下游部分装置停车，造成很大的经济损失。针对此次事故，为避免UPS故障停机造成所带仪表、计算机、DCS等设备失电影响生产，现对上述装置的UPS供电方式及供电方案进行分析。研究改善目前的仪表UPS供电系统，以减少因UPS电源故障造成的控制系统和现场仪表失电停车。
一、上述装置UPS电源现状 见附表1：重要装置UPS设备情况 二、UPS供电方案
1）方案一：双机冗余供电方案
UPS不间断电源的主要作用就是在系统电源故障情况下，仪表的控制系统、操作系统在UPS电池组的后备时间内仍能处于正常工作状态。同时，当UPS内部故障时，也可通过来自系统电源的旁路保证仪表设备的正常工作。根据石化行业实际生产情况，一些重要装置采用单机UPS可靠性相对较低，不是所有UPS内部故障均能可靠切换到旁路或电池供电，一旦单机UPS出现严重的内部故障，将严重威胁装置的安全运行，使用双机UPS可大大提高仪表电源可靠性。
采用“冗余”式运行方式，即两台UPS之间通过并机板或并机线实现相互通讯，针对可能发生的各种故障，按机器内部的程序设置进行双机或单机切换，每台UPS的额定容量能够满足长期带全部负荷的要求。其配置方式为：1#UPS、2#UPS工作电源分别取自变电所I、II段母线。旁路电源与维修旁路电源取自变电所同一段母线，两台UPS共用一个旁路电源。1#、2#工作电源经两台UPS滤波、整流、逆变之后输出至配出柜的汇流母排，经空气开关由一条电缆送至仪表电源
柜，两台UPS均分负载。
双机冗余UPS运行方式：
1．外部电源及UPS正常的情况下，两台UPS整流—逆变运行，两台UPS均分负载。
2．当1#UPS工作电源故障后，1#UPS转为蓄电池供电，2#UPS正常运行，由两台UPS均分负载。
3．当两台UPS工作电源均失电时，两台UPS均转为蓄电池供电，均分负载。
4．当两台UPS工作电源均失电，且两台UPS电池组先后达到电压下限时，UPS转为旁路运行，由一个旁路电源供电。此时，若旁路电源故障或旁路回路电气元件故障，负载将失去电源。
2）方案二：双机非“冗余”UPS供电
目前热电厂使用双机但相互独立的两台UPS为仪表电源供电。其配置方式为：1#UPS工作电源取自变电所I段母线，旁路电源与维修旁路电源取自变电所对侧母线；2#UPS工作电源取自变电所II段母线，旁路电源与维修旁路电源取自变电所对侧母线；两台UPS相互独立，不需并机板或通讯线。两台UPS经两条回路分别输出至仪表电源柜中的两个电源模块。每台UPS针对可能发生的各种故障，按UPS内部的单机程序设置进行切换，每台UPS的额定容量均满足长期带全部负荷的要求，供电方式见附图。
仪表分电盘双机非“冗余”UPS运行方式：
1．外部电源及UPS正常运行的情况下，两台UPS整流—逆变运行，两台UPS均分负载。
2．当1#UPS工作电源失电时，转为蓄电池供电，2#UPS正常运行，两台UPS均分负载。
3．当1#UPS内部故障时，1#UPS可切换至旁路运行；若旁路切换失败，转为2#UPS带全部负载运行。
3）方案三：双机“冗余”UPS供电，增加一路常规电源及STS装置
在方案一的基础上，增加一路常规电源及一套STS装置，即“冗余”UPS电源及常规电源输出至STS装置，由STS输出至负载。
CB4 SCR1 CB3 输出 冗余UPS CB1 常规电源 CB2 SCR2 CB3A CB5
STS
STS工作原理：STS的主回路由输入开关CB1、CB2，互为冗余的输出开关CB3、CB3A，旁路维修开关CB4、CB5以及由可控硅（SCR）构成的静态切换开关组成。STS静态转换开关是用来实现两路交流电源之间进行不间断转换，在一路输入电源发生故障或需要检修、测试时实现从一路电源到另一路电源之间不间断地转换，同时禁止所接入的两路电源之间产生回流。当两路交流电源的幅度、频率和相位差应控制在一定小的范围内时，STS的切换时间可以小于5ms；当两路交流电源的幅度、频率和相位差超出所控制的范围内时，STS的切换时间可以小于20ms；为了确保正确运行，当STS内部出现故障时，设备会保证其中一路继续输出为负载供电，并严格禁止两路同时供电或断电的现象发生。
此次方案增加STS装置，两路电源其中一路“冗余”UPS电源为优选源，另一路常规电源为备选源。当两路电源都正常的时候，冗余UPS电源一侧的静态开关接通，STS将“冗余”UPS电源提供给负载，而备选源一侧的静态开关则随时处于待命状态。当优选源出现异常，
静态切换开关将迅速地实现切换，将备选源提供给负载。
4）方案四：双机UPS各带一半负载供电
运行方式与方案二类似，其配置方式为：1#UPS工作电源取自变电所I段母线，旁路电源与维修旁路电源取自变电所对侧母线；2#UPS工作电源取自变电所II段母线，旁路电源与维修旁路电源取自变电所对侧母线；两台UPS相互独立，不需并机板或通讯线。两台UPS经两条回路分别输出至仪表电源柜中的两个电源模块，每个仪表电源模块各带一半负载。每台UPS针对可能发生的各种故障，按UPS内部的单机程序设置进行切换。
双机UPS各带一半负载运行方式：
1．在外部电源及UPS正常运行的情况下，两台UPS整流—逆变运行，两台UPS各自承担其所带仪表电源模块的负载。
2．当1#UPS工作电源故障时，1#UPS转为蓄电池组供电；2#UPS正常运行，两台UPS各自承担其所带仪表电源模块的负载；当1#UPS蓄电池组达到电压下限时，1#UPS自动转为旁路运行。
3．当1#UPS内部故障时，1#UPS切换至旁路运行；若旁路切换失败，1#UPS所带仪表电源模块的负载失电， 2#UPS所带仪表电源模块的负载正常工作。
三、UPS方案特点对比 1）优缺点
1．方案一双机“冗余”UPS供电：
优点：若一台UPS内部故障，仪表电源将不受任何影响，由另外一台UPS带全部负载。
缺点：UPS操作相对单台UPS复杂。UPS冗余切换设计依靠通讯及软件控制，炼油厂曾发生冗余UPS切换失败，两台UPS跳闸事故。由于输出至仪表DCS机柜仅为一条供电电源，当任一台UPS输出回路
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