赵建刚 张雷

摘  要：在化工企业中供电可靠性是衡量电能质量的重要指标，更是维护生产安全绝对保障。该文通过对变电所UPS停机事件的经过、原因进行分析，制订相应的措施及防范对策;加强员工的培训及巡检督察，对低压母线停电的倒闸操作票进行修订，添加对UPS主备电源的检查和UPS运行参数、开关位置、报警信息的检查程序等;确保低压母线停电倒闸操作过程中UPS供电正常，防止停电事件的再次发生。

关键词：变电所  UPS  停机  对策

中图分类号：TM73   文献标识码：A

Abstract： In chemical enterprises， power supply reliability is not only an important index to measure power quality， but also an absolute guarantee to maintain production safety. Through the analysis of the process and causes of a UPS shutdown event in a substation， the paper  formulates corresponding measures and preventive countermeasures; Strengthen staff training and patrol inspection， revise the switching operation ticket of low-voltage bus power failure， and add the inspection procedures for UPS main and standby power supply and UPS operation parameters， switch position and alarm information; Ensure that the UPS power supply is normal during the power failure and switching operation of low-voltage bus， and prevent the recurrence of power failure.

Key Words： Substation; UPS; Shutdown; Countermeasure

随着自动化水平的不断提高，用电设备的不断增加，对供电可靠性、安全性不断提高。然而由于某种原因导致供电中断，电气设备跳停、生产控制停车，给工艺生产可能带来了巨大的经济损失，甚至人身伤亡，这就对于为工艺生产中关键设备供电提出了更高的挑战。在这种情况下，UPS应运而生。UPS电源装置的出现，从根本上解决了因关键设备停电造成人员伤亡和巨大经济损失的问题，为工业生产的顺利进行提供了保障。然而UPS作为一款的电气设备，也同样存在出现问题造成关键设备失电的风险。该文将以一例UPS非正常停机造成工艺生产停车案例进行原因分析，制订措施及采取防范对策，从根本上解决此类事件的发生。

1 UPS装置介绍

1.1 UPS装置

UPS装置是能够为工业计算机后台、仪表、DCS等提供高质量、高可靠性、高稳定性的独立电源系统。当电网（电源）突然失电或断电时，UPS装置依旧可以保持不間断供电输出。UPS装置的主要组成为整流器、逆变器、静态旁路、检修旁路（手动维修旁路）。整流器为逆变器和电池组提供直流电压。逆变器则是把直流电压转换成单相的交流电压。当主交流电源出现故障时（例如主交流电源供电中断），UPS电池组将继续不间断的向负载供电。静态旁路则进一步确保了UPS装置供电的可靠性。当逆变器故障时，静态旁路接通供电保证了负载不间断的持续供电。该案例中的变电所UPS装置采用的是某知名品牌UPS系统。

1.2 UPS装置工作方式

1.2.1 正常运行方式

UPS正常供电输出图1所示，在正常运行方式下，主交流电源为整流器提供交流电压同时为电池组充电，使电池处于满充状态，并通过逆变器将整流器输入的直流电压变换为电压有效值和频率有效值均很稳定的交流电，再通逆变器的静态开关向负载供电[1]。

该品牌UPS装置的静态开关采用先进的“DPS”微处理芯片来实现数字锁相闭环反馈，以保证整流器输出电压与静态旁路交流电压的波形同步。电压波形同步后，能够使整理逆变回路不间断切换至静态旁路向负载提供电源，或者由静态旁路不间断切换至整理逆变器回路向负载供电。

1.2.2 主交流电源中断或整流器故障时的工作方式

UPS电池输出图2所示，当主交流电源停电或电源电压超过允许范围，整流器发生故障无法正常工作导致停止提供直流输出时，UPS电池组将向逆变器不间断提供电压输出继续为UPS负载供电。与此同时，整流器会监视电池组电压状态，通过UPS显示面板报告电池组电压数值，以及估算出电池组剩余后备时间等相关信息。同时，还可以发出声、光报警通知运行人员电池组电压降低告警事件信息，用以提示在电池组中断供电前采取措施防止造成停电。

当电池组电压下降至电池电压下线值355 V前时，电池的后备时间即将结束，UPS装置显示器会显示“电池及剩余电池后备时间和负载百分率”以警示运行人员采取措施。当电池电压下降至下限值335 V时，电池开关脱口，电池供电终止。这将造成逆变器停止运行，并通过静态开关不间断地切换至静态旁路电源供电。在这种情况下，必须采用手动复位电池开关办法才能使逆变器重新启动工作，否则逆变器在任何情况下无法自动启动[2]。

1.2.3 旁路运行方式

UPS静态旁路输出图3所示，由于各种原因（如主交流电源停电、逆变器故障、过载时间过长以致启动过热保护、电池后备时间耗尽等）造成整理逆变回路无法输出的紧急情况下，静态开关自动切换至静态旁路的运行方式。在此种紧急运行方式下，UPS负载是通过静态旁路提供电源，但此时如果静态旁路交流电源中断供电负载将失去电源。同时，UPS装置会发出声、光报警，提示运行人员对UPS进行检查维修[3]。

1.2.4 手动维修旁路运行方式

当对UPS装置进行检修或维修需要将静态开关，逆变器退出运行而又不能中断负载供电时，可以采用手动维修旁路运行方式。在手动维修旁路运行方式下，可以进行修理、更换故障部件，在此种方式可安全可靠的进行检修或维护。待检修完成，即可恢复至正常运行方式而不会造成对负载中断供电。

2  UPS停机事件原因分析及对策

2.1  UPS停机事件发生经过

某年8月9日由于XXX变电所供电的生产装置反应器2#搅拌机1611A1502电机开关柜发热严重，需要将该变电所380 V 10段母线停电，并请厂家来人处理。9：00接到工程师指令：XXX变电所380 V 10段停电通知，做准备，并写好操作票。12：30收到机电仪工程师签发的“XXX变电所反应器2#搅拌机1611A1502电源母线检修”第二种工作票。12：50收到生产装置工艺人员380 V 10段所带电机及设备可停电确认单。UPS属于保运管理范围，因而通知保运人员检查UPS。12：55得到保运人员确认旁路电源可以停电。电气运行人员确认380 V 9段，10段UPS主回路两路电源均供电正常。当时电仪工程师、热电工程师、工艺负责人均在场确认一切正常后，13：01开始进行倒闸操作，13：05在拉开380 V 10进线开关时，发现380 V 9段、10段有部分电机跳闸。此时，工艺人员接电话得知DCS后台黑屏。热电电气工程师指示迅速恢复380 V 10段供电。13：06恢复供电，热电工程师及电仪人员及保运人员迅速赶往UPS室处理，发现UPS失电。经热电中心最终确认为UPS故障导致部分电机跳闸和DCS后台黑屏。

2.2 UPS停机原因分析

某年8月9日XXX变电所10段母线停电前7月31日，XXX变电所380 V 9段母线曾经停电检修。而UPS两路主电源在9段，旁路电源在10段。由于停运9段，UPS主电源失电，UPS的负载完全依靠电池供电。由于放电时间过长（厂家定义初始电池后备时间为8小时。但需根据具体负载大小视情况而定）导致电池放电电压低于下线值（335 V），致使电池开关脱扣，供电方式切换至静态旁路供电（电源在10段）。当9段恢复送电后由于电池开关脱扣未复位逆变器无法启动，导致UPS电源供电仍由静态旁路（10段）供电。8月9日XXX变电所检修10段（UPS旁路电源在10段）时由于检查不到位未能发现UPS由静态旁路供电，导致停10段后UPS电源完全失电造成DCS后台停电最终致使生产装置跳车[4]。

2.3 防范对策

UPS停机事件发生后，热电中心电气装置为预防此类事件的再次发生，采取了以下防范措施。组织电气运行人员对UPS系统进行培训，学习运行原理，重点对运行方式，各种运行方式下所具有特点进行培训学习。加强重要设备的巡检。通过此次事故的发生原因可以看出设备的巡检是需要划分主次要关系的，不能一概而论，分出重点主次关系，普通设备巡检时达到巡、闻、听就可以基本满足巡检要求了，而重要的设备不仅要巡、闻、听，还要有查。以UPS为例要查主备电源状态，查运行参数，查开关状态。对低压母线停电的倒闸操作票进行修改[5]。添加对UPS主备电源的检查和UPS运行参数，开关位置，报警信息的检查，确保低压母线停电倒闸操作过程中UPS供电正常，防止上述事件的再次发生。对检修时长也要格外关注，在UPS系统说明书中明确指出，电池供电的时间为超过三倍的额定后备时间。注意检修时间的把握，如果超出三倍的额定后备时间，要注意电池开关脱口复位的问题。（具体后备时间还需依据负荷大小，UPS型号，电池容量不同具体计算评测）[6]。

3 结语

随着工业现代化的进一步推进，UPS的应用日趋广泛和成熟，给工业生产带来便利可靠的同时，也为UPS安全运行带来考验。严格UPS的运行操作规程，深入掌握UPS技术知识，落实运行中规章制度。笔者认为UPS安全运行完全可以得到保证的。

参考文献

[1] 张翔，吴云芳，王剑洪.UPS逆变装置异常分析[J].农村电气化，2021（9）：18-20.

[2] 陈海桥，郭向利.某核电厂非计划停机停堆事件分析与探讨[J].电工技术，2020（7）：114-115.

[3] 俞潇强，陈家新，胡晨阳，等.基于视窗平台的UPS产品质量检测系统开发[J].组合机床与自动化加工技术，2018（4）：60-65.

[4] 王宪峰.在线式UPS的研究与设计[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2021.

[5] 杨鹏程.UPS电源在电力系统运行安全中的保障作用探讨[J].产业与科技論坛，2021（18）：35-36.

[6] 杨光涛.浅谈UPS电源系统在热电厂的应用[J].电子世界，2021（14）：130-132.