大型火電機組自動化程度高，熱工微機控制系統及其它安全控制裝置對工作電源的連續性要求很高，因此需要配置交流不間斷電源(UPS)。UPS電源對機組的安全穩定運行至關重要，如何提高UPS的可靠性，是現場工程技術人員經常思考的一個問題。
   筆者以盤山發電有限責任公司(以下簡稱盤電)2×600 MW機組UPS系統為例，就大型火電機組UPS在設計、產品質量、維護管理上存在的諸多問題進行探討，提出了一些改進意見。
 
1  系統簡況
 
    盤電安裝了3臺相同容量的瑞士GUTOR公司生產的UPS，構成n+1配置方案。即單臺機組單臺UPS配置，同時，為2臺及以上機組配置1臺同容量的公用備用UPS。UPS型號為PEW1080-220/220-EN，容量為80 kV·A。
    UPS系統正常運行時需要3路輸入電源：主電源、旁路電源及直流電源。運行方式分4種：主電源正常運行方式、直流電源運行方式、旁路運行方式和后備運行方式。
    正常時，負荷由主電源經過該系統的整流器、逆變器提供。主電源故障時，自動改為由直流電源經逆變器供電。逆變器或直流電源故障時，UPS通過靜態開關自動轉換成旁路電源供電。UPS維修時，可通過先通后斷的手動旁路開關由旁路電源直接向負荷供電。正常運行時3，4號機UPS的旁路電源由備用UPS提供。當備用UPS故障或檢修時，旁路電源改由3號機保安B段(稱后備旁路電源)提供，見圖1。
 
2  該系統主要優缺點
 
2.1  該UPS系統不自帶蓄電池
    廠用電系統有完善的直流系統及大容量的蓄電池組，在蓄電池容量計算時已考慮了UPS負荷，可保證交流電源停電時繼續向負荷供電0.5 h以上，因此UPS系統不需要自帶較大容量的蓄電池。這不僅降低了設備造價，也減少了檢修、運行維護蓄電池的費用。
2.2  逆變器與廠用直流系統的配合
    該UPS的逆變器額定輸入電壓是220 V直流，在保證輸出數據時，輸入電壓允許范圍在-15%～+20%；在保證性能時，輸入電壓允許范圍在±25%。根據規程規定，發電廠直流動力系統允許的電壓波動范圍為87.5%～112.5%，直流系統的參數計算與設備選型也按此進行，這個電壓范圍在正常工作和允許的事故放電時間內是可以得到保證的。因此，該逆變器的直流輸入電壓完全適應這個范圍并留有一定裕度。同時，為了避免正常工作時蓄電池放電，整流器的輸出電壓高于直流系統電壓波動的上限，并加裝了二極管以防止整流器向蓄電池充電。
2.3  旁路電源設置了隔離變壓器和穩壓變壓器
    考慮到廠用電電壓一般偏高，而且用電設備的頻繁啟動勢必影響電壓質量，因此加裝了調壓穩壓器，以改善旁路電源的電壓質量作用。同時廠用380 V電源系統是中性點接地系統，而DCS、DEH等熱工負荷不希望與電氣共用接地點，因此加裝了隔離變壓器，以使兩系統不產生電的聯系。
2.4  兩用一備方式的缺點及其原因
    目前，國內UPS系統的設計無統一規范，因此造成國內大、中型火電機組UPS配置出現各種不同方案，即使同容量機組的UPS配置方案也不盡相同。
    盤電建廠之初，根據《電力工程設計手冊》中所舉600 MW機組UPS配置范例，采用單臺機組單臺UPS的“一對一”配置方案。該方案系統簡捷，投資少，但是存在2個問題。
    (1) 旁路電源的供電可靠性較低。當UPS故障或檢修時，在UPS裝置靜態開關已切換至旁路運行的情況下，一旦保安段母線失壓，將會面臨UPS負荷母線失電。
    (2) 如UPS裝置發生系統故障(整機故障)或靜態開關故障，此時旁路電源即使完好無損，也無法從主機切換至旁路上投入運行，導致系統供電中斷。
    出于對機組的安全考慮，對原UPS系統進行改造，采用“n+1”配置方案，增設1臺公用備用UPS。此方案在投資相對少的情況下，實現了UPS備用冗余，提高了旁路電源的供電可靠性。但此方案無法解決第2個問題，因為1臺UPS同時兼做2臺機組的旁路電源時，如果任意1臺UPS發生系統故障(整機故障)或靜態開關故障，此時即使備用UPS完好無損，也無法從主機切至旁路投入運行，導致系統供電中斷。
    同時，采用兩用一備方式也帶來了新的問題，即在整個供電過程中，有1臺UPS長期閑置不用，處于空載狀態，設備使用率低。另外，1臺設備長期處于空載運行狀態，一旦出現切換，尤其在負荷大時，整流器和逆變器將受到大電流沖擊，對設備不利。
    針對這種情況，建議有關部門盡快統一、完善不同容量火電機組的UPS設計方案，減少工程設計的隨意性，減少不必要的浪費，提高UPS系統的可靠性。
2.5  避免對UPS認識的盲目性
    正常情況下UPS由機組PC段供電，當PC段中斷時，逆變器在機組蓄電池支持下繼續向負載提供不間斷的電源。若直流電源再有故障或裝置內部逆變器故障，靜態開關進行快速切換，轉由旁路電源供電。3路不同型式的獨立電源和靜態開關共同構成了UPS的可靠供電體系。因此UPS作為不間斷電源，通常認為其可靠性是很高的。但這種認識可能會對UPS產生盲目性。因為每臺UPS的監測控制系統只有1個，它是UPS裝置的“神經中樞”和指揮系統。該系統一旦出現故障，如控制邏輯板或控制回路設備故障，將導致UPS整機故障停電。從這一點看，UPS并非完全意義上的“不間斷電源”，它也有故障的可能，只是故障的幾率較低而已。另外，UPS母線負荷分支開關回路也有發生故障的可能。所以，為了防止機組UPS故障或UPS負荷開關回路故障，對UPS的所有重要負荷電源均設計為相互備用冗余，且2路互備冗余電源應取自不同的電源系統。所謂重要負荷電源是指短時失電即可造成機組故障停機的重要保護、控制、監測用負荷電源。實踐證明，采取這一措施是非常有效的。
 
3  改善、加強對火電機組UPS的維護管理
 
    作為電氣設備UPS裝置在火電機組的應用時間還比較短，它不像典型的電氣一、二次設備那樣有明確的專業歸口管理，也缺少統一、成熟的檢修維護管理規范和條例。目前，盤電UPS裝置雖歸電氣專業管理維護，但因其內部的一、二次設備互相關聯交叉，小專業界面較難分清，加之對UPS可靠性的盲目認識，容易造成對UPS的一些部件、元件乃至整機的失修，出現檢修維護工作上的死角。這是影響UPS供電可靠性的另一個主要因素。針對這一情況，建議采取以下措施。
    (1) 加強火電機組UPS專業管理，盡快明確專業管理歸口。
    (2) 由于UPS設備復雜、技術含量高，建議對其核心技術部分以制造廠家為技術依托，與其簽定長期的維護服務合同。但必須明確UPS設備及系統的安全責任主要在于電廠，避免出現管理漏洞。
    (3) 加強設備技術管理，明確設備分工，把責任制落到實處，使UPS的維護管理不出現死角。
    (4) 根據設備用戶手冊，結合設備特點，制定設備運行、維護、檢修規程、條例和定期工作制度。定期開展試驗、傳動、清掃和其它維護工作。對于裝置內部的各種元件，如廠家無詳細規定，可套用電力系統同類設備的檢驗、試驗、維護規定和條例進行維護和管理。
    (5) 配備必要的備品配件，特別是控制板等控制回路設備，應有足夠數量的備品。
    (6) 加強電力用UPS運行環境的管理，UPS配電室的溫度、濕度、粉塵濃度以及電磁干擾等指標均應滿足產品要求，避免因為環境原因造成電子線路板出現問題。