[摘 要]本文主要分析天然气净化厂UPS不间断电源的可能存在的风险，并制定应对措施，设计、改造和完善现有UPS电源，实现UPS电源安全运行，确保UPS电源用电设备连续不停机。消除UPS电源对净化厂安全生产的影响，保障生产装置“安、稳、长、满、优”运行。
[关键词]UPS 脱机工作模式 电容器
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0214-01
1 净化厂UPS电源应用概况
净化厂配电室二次电源主要采用UPS进行供电，配置方案为一路UPS馈出。净化厂仪表电源主要采用UPS进行供电，配置方案为两路UPS馈出。UPS对DCS、SIS等系统采用二级供电方式，即设总配电箱和分配电箱；对单台仪表的供电采用三级供电方式，即设总配电箱、分配电箱和仪表开关板。
全厂主要UPS共有52台，其中索克曼IP机型30台（10KVA 23台、15KVA 5台、20KVA 2台），索克曼DDS机型16台（30KVA），索克曼MP机型1台（60KVA），梅兰日兰GalaxyPW机型2台（160KVA），梅兰日兰GalaxyPW机型2台（120KVA），先控CMS-150机型1台（15KVA）。
2升级改造和完善UPS电源
UPS是十分重要的电气设备，它能否正常工作直接影响到生产装置的长周期安全、平稳运行。作为一种电源设备，在提供不间断电源的同时，自身由于设备寿命、所在环境、电子元器件质量以及人为误差等诸多因素的影响造成UPS工作异常。为实现UPS电源安全运行，必须对现有UPS电源进行改造和完善。
2.1 单机UPS增加脱机工作模式
2012年11月13日，公用工程车间净化水场配电室内一台索克曼IP机型UPS出现异常，UPS自动转换至蓄电池组工作模式。经检查为UPS电源输入输出滤波板故障，当时由于该机型未采用脱机旁路，UPS电源输入输出滤波板需要更换处理，而滤波板同时与主、旁路电源直接连接，当时为了安全，只能将整台UPS停机，短时间造成该配电室进线柜和母联柜的控制、计量及变压器的温度控制器等回路失去电源，给设备安全运行造成一定影响。
因此对重要负荷增加冗余供电，从而实现将故障UPS脱离供电系统而不停电，对净化厂来说是十分必要的。UPS脱机模式就能实现上述功能，见图1。
工作示意流程如下： UPS旁路电源旁路变压器UPS馈出母线负载。
净化厂新改造的电信机房60KVA UPS电源增加了此工作模式，为下一步方便维护维修奠定了好的基础。
2.2 UPS电源元器件更新改造
2.2.1 电容器更新改造
近年来，UPS电源运行故障率呈明显上升趋势，2013年5月15日及2013年8月10日第五联合装置、第一联合装置仪表机柜间UPS电源设备相即发生因电容故障引起着火，均及时扑灭，未造成大的损失。
通过分析UPS故障案例我们得出结论，UPS内部大容量电容性能的劣化是引起这些故障的直接或间接重要起因。电容作为UPS设备内部关键的大型电子器件，在UPS中起到整流滤波和输出滤波两个作用，对整流器和逆变器稳定安全运行密切关联，一个性能已经劣化的大容量电容它不但劣化了UPS运行指标，而且在出现严重劣化时相当于一个隐藏于UPS内部的“定时炸弹”。因此，尽早更换缺陷电容，可以避免重大故障的发生。
2.2.2 散热风扇更新改造
UPS的散热风扇在UPS运行中起着非常重要的作用。散热风扇的老化或故障易引起风扇的风量下降或风机不转，造成UPS大功率器件的损坏，或激活大功率器件的保护电路，引起大功率器件的停止工作，给负载供电带来安全隐患。鉴于UPS散热风扇的重要性并结合生产厂家对易损件使用寿命的建议，我们分期分批对净化厂UPS散热风扇进行了更换，消除了安全隐患。
2.2.3 UPS电源操作方法更新
2003年9月，三联合仪表机柜间1#UPS空载启动时相继出现无法执行旁路向逆变器进行切换，旁路转到逆变器工作后又切回旁路带载，操作人员严格按照操作步骤执行，整个操作过程没有错误。
通过实验发现，UPS逆变器未启动时，直流总线电压稳定，UPS处于带载运行时，断开蓄电池与整流滤波器之间的连线，直流总线电压频率及幅值都有很大波动，严重时可能造成UPS电源逆变器输出电压不稳，启动失败。电池组重新接入系统后，直流总线电压重新趋于平滑，正是蓄电池的瞬时补流作用，在很大程度上改善了整流滤波器直流电源的波动特性。因此在UPS系统中，蓄电池的作用除提供不间断电能外，还承担向逆变器的直流总线提供瞬态脉动电流，以补充整流滤波器供电不足的任务。所以，在线式UPS电源不宜在电池组未接入的条件下开机试运。
在现行操作规程中，首先执行UPS电源带载启动操作，然后将电池组接入系统，采用这种操作方法，如果滤波电容容量饱满，切换时不会出现异常现象，如果电容容量下降，则导致切换失败。针对存在问题，我们进行了操作更新，规定UPS电源带载启动操作前，首先要将电池组接入系统，然后再按程序启动。
2.3 UPS参数优化
2010年7月24日，第三联合装置联锁停机，造成生产中断。当时分析的主要原因为电网系统调压，导致仪表机柜间1#、2# UPS越限保护动作。针对现场实际，我们对UPS越限保护参数进行了优化，对原整流电路电源电压由±10%调整为15%，对原旁路电源电压由±5%调整为10%。
3 现场应用效果分析
3.1 升级、完善UPS电源供电模式
UPS电源脱机工作模式既可实现对重要负荷增加冗余供电，又可实现将故障UPS脱离供电系统而不停电，对净化厂来说是十分必要的。2013年7月，净化厂在新改造的电信机房60KVA UPS电源上新增加了脱机旁路工作模式，运行一年多来，供电稳定可靠，方便了维护维修工作。
3.2 对净化厂UPS电源的电容及散热风扇进行了集中更换
从3月27日开始，我们陆续对第一-六联合仪表机柜间及中控室UPS电源进行电容、风扇更换，电容涉及6种规格164只，散热风扇涉及3种规格70只。对更换下来的元件分别检测发现：第一～六联合装置UPS风扇有17只存在问题，占71%，主要表征为电机启动或运行绕组阻值变小或断线、电容容量变小；第一～六联合装置UPS电容有7只存在问题，占30%，主要表征为电容容量变小；中控室UPS电容有22只存在问题，占50%，主要表征为电容漏液、容量变小。通过更换元件，消除了安全隐患。
4 经济效益分析
通过对UPS电源安全运行进行研究并应用，保证了UPS装置供电稳定可靠，降低了UPS电源本体故障带来的影响，确保了生产平稳运行。其经济效益以2014年9月13日联锁停车损失作为参考核算，外供产品气减少130万方，按1.5元/方计，直接损失为130*1.5=195万元。
该项目社会效益明显。通过对UPS电源安全运行进行研究并应用，一方面可避免由于UPS设备故障带来的生产紊乱，减少操作人员紧张情绪，减缓工作压力，降低劳动量，从而降低了设备非正常停机的机率，保证了生产安全平稳；另一方面UPS设备故障概率得到降低，减少了联锁停机，减少了保压管路中不合格天然气通过尾炉及火炬排放，减少了对周围环境的影响。
[关键词]UPS 脱机工作模式 电容器
中图分类号：TN86 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）17-0214-01
1 净化厂UPS电源应用概况
净化厂配电室二次电源主要采用UPS进行供电，配置方案为一路UPS馈出。净化厂仪表电源主要采用UPS进行供电，配置方案为两路UPS馈出。UPS对DCS、SIS等系统采用二级供电方式，即设总配电箱和分配电箱；对单台仪表的供电采用三级供电方式，即设总配电箱、分配电箱和仪表开关板。
全厂主要UPS共有52台，其中索克曼IP机型30台（10KVA 23台、15KVA 5台、20KVA 2台），索克曼DDS机型16台（30KVA），索克曼MP机型1台（60KVA），梅兰日兰GalaxyPW机型2台（160KVA），梅兰日兰GalaxyPW机型2台（120KVA），先控CMS-150机型1台（15KVA）。
2升级改造和完善UPS电源
UPS是十分重要的电气设备，它能否正常工作直接影响到生产装置的长周期安全、平稳运行。作为一种电源设备，在提供不间断电源的同时，自身由于设备寿命、所在环境、电子元器件质量以及人为误差等诸多因素的影响造成UPS工作异常。为实现UPS电源安全运行，必须对现有UPS电源进行改造和完善。
2.1 单机UPS增加脱机工作模式
2012年11月13日，公用工程车间净化水场配电室内一台索克曼IP机型UPS出现异常，UPS自动转换至蓄电池组工作模式。经检查为UPS电源输入输出滤波板故障，当时由于该机型未采用脱机旁路，UPS电源输入输出滤波板需要更换处理，而滤波板同时与主、旁路电源直接连接，当时为了安全，只能将整台UPS停机，短时间造成该配电室进线柜和母联柜的控制、计量及变压器的温度控制器等回路失去电源，给设备安全运行造成一定影响。
因此对重要负荷增加冗余供电，从而实现将故障UPS脱离供电系统而不停电，对净化厂来说是十分必要的。UPS脱机模式就能实现上述功能，见图1。
工作示意流程如下： UPS旁路电源旁路变压器UPS馈出母线负载。
净化厂新改造的电信机房60KVA UPS电源增加了此工作模式，为下一步方便维护维修奠定了好的基础。
2.2 UPS电源元器件更新改造
2.2.1 电容器更新改造
近年来，UPS电源运行故障率呈明显上升趋势，2013年5月15日及2013年8月10日第五联合装置、第一联合装置仪表机柜间UPS电源设备相即发生因电容故障引起着火，均及时扑灭，未造成大的损失。
通过分析UPS故障案例我们得出结论，UPS内部大容量电容性能的劣化是引起这些故障的直接或间接重要起因。电容作为UPS设备内部关键的大型电子器件，在UPS中起到整流滤波和输出滤波两个作用，对整流器和逆变器稳定安全运行密切关联，一个性能已经劣化的大容量电容它不但劣化了UPS运行指标，而且在出现严重劣化时相当于一个隐藏于UPS内部的“定时炸弹”。因此，尽早更换缺陷电容，可以避免重大故障的发生。
2.2.2 散热风扇更新改造
UPS的散热风扇在UPS运行中起着非常重要的作用。散热风扇的老化或故障易引起风扇的风量下降或风机不转，造成UPS大功率器件的损坏，或激活大功率器件的保护电路，引起大功率器件的停止工作，给负载供电带来安全隐患。鉴于UPS散热风扇的重要性并结合生产厂家对易损件使用寿命的建议，我们分期分批对净化厂UPS散热风扇进行了更换，消除了安全隐患。
2.2.3 UPS电源操作方法更新
2003年9月，三联合仪表机柜间1#UPS空载启动时相继出现无法执行旁路向逆变器进行切换，旁路转到逆变器工作后又切回旁路带载，操作人员严格按照操作步骤执行，整个操作过程没有错误。
通过实验发现，UPS逆变器未启动时，直流总线电压稳定，UPS处于带载运行时，断开蓄电池与整流滤波器之间的连线，直流总线电压频率及幅值都有很大波动，严重时可能造成UPS电源逆变器输出电压不稳，启动失败。电池组重新接入系统后，直流总线电压重新趋于平滑，正是蓄电池的瞬时补流作用，在很大程度上改善了整流滤波器直流电源的波动特性。因此在UPS系统中，蓄电池的作用除提供不间断电能外，还承担向逆变器的直流总线提供瞬态脉动电流，以补充整流滤波器供电不足的任务。所以，在线式UPS电源不宜在电池组未接入的条件下开机试运。
在现行操作规程中，首先执行UPS电源带载启动操作，然后将电池组接入系统，采用这种操作方法，如果滤波电容容量饱满，切换时不会出现异常现象，如果电容容量下降，则导致切换失败。针对存在问题，我们进行了操作更新，规定UPS电源带载启动操作前，首先要将电池组接入系统，然后再按程序启动。
2.3 UPS参数优化
2010年7月24日，第三联合装置联锁停机，造成生产中断。当时分析的主要原因为电网系统调压，导致仪表机柜间1#、2# UPS越限保护动作。针对现场实际，我们对UPS越限保护参数进行了优化，对原整流电路电源电压由±10%调整为15%，对原旁路电源电压由±5%调整为10%。
3 现场应用效果分析
3.1 升级、完善UPS电源供电模式
UPS电源脱机工作模式既可实现对重要负荷增加冗余供电，又可实现将故障UPS脱离供电系统而不停电，对净化厂来说是十分必要的。2013年7月，净化厂在新改造的电信机房60KVA UPS电源上新增加了脱机旁路工作模式，运行一年多来，供电稳定可靠，方便了维护维修工作。
3.2 对净化厂UPS电源的电容及散热风扇进行了集中更换
从3月27日开始，我们陆续对第一-六联合仪表机柜间及中控室UPS电源进行电容、风扇更换，电容涉及6种规格164只，散热风扇涉及3种规格70只。对更换下来的元件分别检测发现：第一～六联合装置UPS风扇有17只存在问题，占71%，主要表征为电机启动或运行绕组阻值变小或断线、电容容量变小；第一～六联合装置UPS电容有7只存在问题，占30%，主要表征为电容容量变小；中控室UPS电容有22只存在问题，占50%，主要表征为电容漏液、容量变小。通过更换元件，消除了安全隐患。
4 经济效益分析
通过对UPS电源安全运行进行研究并应用，保证了UPS装置供电稳定可靠，降低了UPS电源本体故障带来的影响，确保了生产平稳运行。其经济效益以2014年9月13日联锁停车损失作为参考核算，外供产品气减少130万方，按1.5元/方计，直接损失为130*1.5=195万元。
该项目社会效益明显。通过对UPS电源安全运行进行研究并应用，一方面可避免由于UPS设备故障带来的生产紊乱，减少操作人员紧张情绪，减缓工作压力，降低劳动量，从而降低了设备非正常停机的机率，保证了生产安全平稳；另一方面UPS设备故障概率得到降低，减少了联锁停机，减少了保压管路中不合格天然气通过尾炉及火炬排放，减少了对周围环境的影响。
收藏