變電站UPS電源更換方案要點(diǎn)控制

黃永堅

（廣東順暢科技有限公司，廣東 江門 529000）

UPS 不間斷電源系統(tǒng)是隨著用電設(shè)備對于電源可靠性要求不斷提高的背景需求而誕生的。雖然變電站很少出現(xiàn)停電失壓等情況，但是許多重要二次設(shè)備系統(tǒng)不能受停電的影響[1]。例如DCS 綜合自動化控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、自動化儀表、調(diào)度通信系統(tǒng)以及微機(jī)系統(tǒng)等核心設(shè)備。其中，GPS 時鐘對時裝置、無線通信系統(tǒng)需要較高穩(wěn)定性的電源，才能精準(zhǔn)穩(wěn)定地運(yùn)作。而UPS 電源系統(tǒng)能夠滿足上述需求。在變電站中加裝或更換新的UPS 電源系統(tǒng)，能夠保證站內(nèi)的重要二次設(shè)備在緊急狀況下的電力供應(yīng)，該系統(tǒng)與市電連接，具備儲能系統(tǒng)。當(dāng)電網(wǎng)供電正常時，市電通過UPS 系統(tǒng)，穩(wěn)壓之后進(jìn)行電壓輸出，輸出電壓穩(wěn)定在輸入電壓的105%～108%，同時具有濾波抗電磁干擾的特性。當(dāng)市電切斷后，UPS 系統(tǒng)會立即切換工作模式，將存儲的電能通過逆變器進(jìn)行輸出，穩(wěn)定供電質(zhì)量，保護(hù)關(guān)鍵用電設(shè)施[2-3]。

1 工程概況

1.1 工程基本情況

110 kV 翠山變電站位于開平市長沙鎮(zhèn)，地區(qū)類型為I類，該工程屬于技改項(xiàng)目，工程內(nèi)容包括電氣一、二次設(shè)備拆除、安裝及調(diào)試。

1.2 施工概況

該工程施工工作包括以下內(nèi)容：1）在110 kV 翠山站主控室內(nèi)安裝新的29P UPS 不間斷電源屏，敷設(shè)新的二次電纜及完成相關(guān)接線。2）從37P #1 站用電屏敷設(shè)新的打印機(jī)電源分別環(huán)跳36P #1 故障錄波屏、39P #2 故障錄波屏、40P 低頻低周減載屏、26P #2 公共測控及10kV 5M-6M 備自投屏、24P #3 主變保護(hù)屏、22P #2 主變保護(hù)屏、20P #1 主變保護(hù)屏、7P 110 kV 開翠線保護(hù)屏、8P 110 kV 翠塘線保護(hù)屏。3）完成新29P UPS 不間斷電源屏調(diào)試、驗(yàn)收。4）對監(jiān)控后臺機(jī)數(shù)據(jù)擴(kuò)容，將新29P UPS 不間斷電源屏接入監(jiān)控后臺機(jī)，完成站內(nèi)及調(diào)度信號核對、驗(yàn)收。5）將原10P 交流不間斷電源屏內(nèi)負(fù)載轉(zhuǎn)至新29P UPS 不間斷電源屏上，投運(yùn)。6）拆除原10P 交流不間斷電源屏及相關(guān)退運(yùn)二次電纜。

1.3 施工流程

在施工開始之前，項(xiàng)目經(jīng)理負(fù)責(zé)組織相關(guān)人員為施工前的項(xiàng)目進(jìn)行以下準(zhǔn)備：熟悉并查看施工圖，準(zhǔn)備詳細(xì)的施工步驟和計劃，并進(jìn)行技術(shù)介紹。施工流程如圖1 所示。

1.4 施工器具清單

為了工程順利地進(jìn)行，需要在前期做好工具準(zhǔn)備工作，在施工當(dāng)中要采取工具管理措施，防止施工工具丟失，做好使用記錄，工具清單詳見表1。

表1 施工工具清單

2 施工升級控制要點(diǎn)

2.1 升級前重點(diǎn)專項(xiàng)控制要點(diǎn)

2.1.1 二次設(shè)備、線路專項(xiàng)檢查控制要點(diǎn)

施工必須按照設(shè)計圖和廠家的安裝說明書進(jìn)行，禁止私自改動圖紙。如需要變更，要向有關(guān)部門申請批準(zhǔn)，并記錄修改部分。在停電準(zhǔn)備作業(yè)前要參考新舊圖紙，重復(fù)確認(rèn)二次回路是否滿足新回路改造方案基本要求。在變電站運(yùn)行時查線，只允許打開工作范圍內(nèi)指定的屏柜后門，不能接觸本體裝置。如果發(fā)現(xiàn)有松動的二次回路接線，應(yīng)通知設(shè)備運(yùn)維人員進(jìn)行處理，不得私自接線。

施工前應(yīng)檢查設(shè)備和材料的質(zhì)量，數(shù)量和狀態(tài)是否符合安裝要求[4]，做好數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)記錄工作。在拆除帶電回路時，必須先填寫二次回路工作措施單并嚴(yán)格執(zhí)行。進(jìn)行作業(yè)前應(yīng)確認(rèn)交直流電源源頭，先拆后測，確認(rèn)二次回路不帶電后才可以進(jìn)行下一步操作。需要拆除的電纜應(yīng)先用萬用表確認(rèn)不帶電之后進(jìn)行對線，確認(rèn)是同一電纜后，用絕緣膠布將所有纜芯包裹，完成拆線后再進(jìn)行兩端對線操作，驗(yàn)證拆線正確性。

在工程實(shí)施期間，禁止未投入運(yùn)行的設(shè)備（含未接入工作的回路）與運(yùn)行設(shè)備之間存在影響運(yùn)行設(shè)備正常運(yùn)行的跳閘出口回路或電氣連接。這些回路必須斷開并用絕緣膠布包裹，斷開位置必須標(biāo)識明顯。敷設(shè)電纜前對所有涉及的運(yùn)行二次屏柜內(nèi)的端子排用警示膠帶進(jìn)行封貼；敷設(shè)電纜前對相關(guān)二次屏內(nèi)端子做絕緣處理，對非工作范圍內(nèi)的運(yùn)行設(shè)備或屏柜用紅布遮蓋。負(fù)載轉(zhuǎn)接時運(yùn)行屏只能留下直流端子，其余端子做絕緣處理。施工人員不得擅自操作任何與運(yùn)行設(shè)備相關(guān)的二次空氣開關(guān)，閘刀和保險裝置。驗(yàn)收人員必須全程監(jiān)督，在試驗(yàn)工作開展前，須檢查電纜回路，做好未接入電纜防短路處理。

進(jìn)行二次屏柜設(shè)備作業(yè)前，屏內(nèi)的待安裝設(shè)備與運(yùn)行設(shè)備使用絕緣墊進(jìn)行隔離，將與工作無關(guān)的裝置、電源、端子、壓板、轉(zhuǎn)換開關(guān)和操作開關(guān)等采用布簾、貼封、防護(hù)蓋等方式隔離，只留出工作部分。遙信回路的公共端應(yīng)在保護(hù)裝置調(diào)試完畢后接入，以免在調(diào)試過程中保護(hù)動作信號過多報警，影響調(diào)度監(jiān)控。

2.2 升級時具體施工操作控制要點(diǎn)

在實(shí)際施工當(dāng)中需要按照以下操作要點(diǎn)管控電源升級施工質(zhì)量及施工安全。①將當(dāng)日安裝所需要的材料搬運(yùn)至工作場地中的專用材料堆放區(qū)，做好材料臺賬統(tǒng)計并辦理工作憑證。②工程人員在指定工作場地內(nèi)安裝新的UPS 不間斷電源屏。③在搬運(yùn)屏柜時，需要安全員在場監(jiān)督作業(yè)，并委派1 名有多年工作經(jīng)驗(yàn)的專業(yè)監(jiān)護(hù)人員進(jìn)行現(xiàn)場指揮工作。④屏柜搬運(yùn)前需要與相關(guān)人員做好交底工作，告知相關(guān)人員嚴(yán)格按照安全交底所述，在指定工作區(qū)域內(nèi)進(jìn)行作業(yè)，合理規(guī)劃好屏柜搬運(yùn)路線。⑤完成新UPS 不間斷電源屏的調(diào)試和驗(yàn)收工作。采用500 V 絕緣搖表對屏內(nèi)二次回路及裝置進(jìn)行測試。裝置上電后，檢查屏內(nèi)各指示燈是否正常。用萬用表檢查交直流電源輸入電源電壓、整流器輸出電壓、逆變器輸入（出）電壓是否正常并與液晶顯示一致。用試驗(yàn)儀模擬輸入電壓故障偏高或偏低，是否能正常報警發(fā)信。逐一斷開任意輸入電源，驗(yàn)證裝置能夠自動切換，確保裝置正常輸出電壓。上述每個步驟現(xiàn)場由電源班旁站見證。⑥將新的UPS電源數(shù)據(jù)導(dǎo)入原有數(shù)據(jù)庫，完成站內(nèi)調(diào)度信號核對驗(yàn)收。監(jiān)控后臺及數(shù)據(jù)擴(kuò)容，必須由繼保自動化工作人員監(jiān)督，不得私自對監(jiān)控后臺機(jī)進(jìn)行修改、操作等。重啟設(shè)備系統(tǒng)時，需要報備管理運(yùn)維人員，并經(jīng)許可在繼保自動化工作人員監(jiān)護(hù)下進(jìn)行。對新UPS 不間斷電源屏進(jìn)行模擬發(fā)信，由繼保自動化工作人員負(fù)責(zé)驗(yàn)收。⑦將原有的UPS 負(fù)載轉(zhuǎn)移到新的UPS 電源屏上。對不能停電的裝置，倒負(fù)荷前，合上新UPS不間斷電源屏的負(fù)荷空開，用萬用表測量準(zhǔn)備接入的電源電壓線芯與屏柜，在運(yùn)行中的電源電壓的等電位誤差不超過誤差值及新舊電源核相，由繼保驗(yàn)收人員檢驗(yàn)并確定可以接入后，將裝置電源由原UPS 不間斷電源屏負(fù)荷轉(zhuǎn)至新UPS 不間斷電源屏，檢查裝置正常，拆除原UPS 不間斷電源屏電源電纜（計量電能質(zhì)量監(jiān)測、配線屏PDU 電源）。對于能短時停電的設(shè)備，合上新UPS 不間斷電源屏的負(fù)荷空氣開關(guān)，用萬用表測量準(zhǔn)備接入的電源電壓線芯正常，斷開原UPS 不間斷電源屏對應(yīng)設(shè)備負(fù)荷空氣開關(guān)，用萬用表測量設(shè)備電源輸入端子排檢查無電壓后，拆除原UPS 不間斷電源屏電源電壓線芯，重新將新UPS 不間斷電源屏負(fù)荷電纜接入并合上該空開，檢查設(shè)備正常，如打印機(jī)電源、具備雙電源設(shè)備等。⑧封板的具體尺寸由要保護(hù)的盤柜，電纜孔洞的大小來決定的。為了達(dá)到良好的封裝效果，要求蓋上時和電纜之間的縫隙不大于10 mm。將防鼠泥加熱均勻至濕黏土狀態(tài)，按照一定比例均勻鋪在封板上。防鼠泥厚度要求在25 mm～35 mm為宜。保護(hù)盤柜，端子箱的屏蔽接地線一定要按照既定的長度編制，端部適當(dāng)補(bǔ)上焊錫，用熱縮管封裝，盤柜間要用50 mm2的銅線接地，確保接地效果牢靠。

2.3 升級后設(shè)備維護(hù)驗(yàn)證控制要點(diǎn)

為了有效降低生產(chǎn)成本，該項(xiàng)目使用了不間斷后背式電源，在運(yùn)行期間，不間斷電源通常處于逆變器供電狀態(tài)，要獲取設(shè)備的負(fù)載特性并控制電容功率因數(shù)，通常約為0.8，便于將其控制在純電阻或電容狀態(tài)。為了避免不間斷電源的負(fù)載功率出現(xiàn)下降趨勢，需要精確調(diào)整負(fù)載電抗，將負(fù)載設(shè)置在最佳范圍，保證設(shè)備正常運(yùn)行（通常在30%～60%）。在不間斷電源工作期間，應(yīng)將逆變器保持在接通電源狀態(tài)，控制交流輸入中的保險絲容量，以避免受到外部因素的干擾，并充分發(fā)揮其自動穩(wěn)壓抗干擾能力。當(dāng)逆變器作為不間斷電源的電源時，應(yīng)使其盡可能地處于空閑狀態(tài)，確認(rèn)不間斷電源的輸入電平。在電網(wǎng)運(yùn)行過程中，有時會發(fā)生停電，應(yīng)根據(jù)后背式不間斷電源的特點(diǎn)來調(diào)整電源的交流穩(wěn)壓的關(guān)鍵點(diǎn)。要分析方波輸出不間斷電源的供電情況，控制逆變器電源的轉(zhuǎn)換時間，不要為計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器中心供電。在不間斷電源的操作期間，要將電源的輸入電壓與市電的輸入電壓進(jìn)行比較，控制電源所在環(huán)境的溫度和濕度。

電路安全合理是確保功率傳輸?shù)年P(guān)鍵，所以必須做好電路的檢修和改進(jìn)才能保持系統(tǒng)正常運(yùn)行。1）增加通斷恢復(fù)式熱敏電阻改進(jìn)了電路，使用繼電器控制熱敏電阻，不僅可以控制設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，解決熱敏電阻的長期過熱問題，還可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。2）改用通用轉(zhuǎn)換開關(guān)H-IWNS8，H-LWS8 開關(guān)的介電強(qiáng)度為50 V，可以達(dá)到系統(tǒng)對開關(guān)電壓的設(shè)計上限。3）增加熔斷時間，原始的短路保護(hù)很差，保險絲在UPS 系統(tǒng)內(nèi)部，熔斷時很難發(fā)現(xiàn)問題的源頭，使用空氣閘刀熔斷器代替陶瓷熔斷器能夠控制熔斷時間，提高保護(hù)作用。4）解決局部高溫問題。改造后，使用性能更好地輔助電源模塊的系統(tǒng)。該模塊可實(shí)現(xiàn)AC 220 kV 和DC 240 kV 的兩路輸入，并且電壓紋波小于100 V。整個模塊金屬外殼主要安裝在通風(fēng)口上方，散熱可立即得到改善。5）解決接觸不良的影響。如果接觸不良，UPS 將無法正常運(yùn)行，因此必須解決這個問題，可以經(jīng)過科學(xué)分析和改進(jìn)，升級后的UPS使用30 個螺釘鎖定鍍金零件，總體連接插件數(shù)量已從27 個減少到5 個，以確保良好的接觸。6）解決信號干擾問題?？刂瓢搴万?qū)動板合并在一起，板的整體尺寸減小了31%。用4層PCB 替換原來的2 層PCB，以進(jìn)一步提高抗信號中斷能力。

2.4 文明施工管理要點(diǎn)

2.4.1 現(xiàn)場文明施工與環(huán)境保護(hù)要點(diǎn)

施工人員完成作業(yè)時禁止留下垃圾，剩余材料需要分類按區(qū)域堆放。加強(qiáng)文明宣傳工作，提高施工人員文明素養(yǎng)，鼓勵和諧互助，做到語言文明，個人衛(wèi)生整潔。響應(yīng)國家號召，做到綠色環(huán)保施工，不隨意丟棄施工材料，做好回收工作。施工時注意節(jié)省材料，不浪費(fèi)材料。盡量避免使用一次性耗材，多使用重復(fù)性耗材，既節(jié)約成本也節(jié)約材料。

2.4.2 安全施工措施要點(diǎn)

標(biāo)準(zhǔn)化工作準(zhǔn)則：在施工之前，所有工作人員必須學(xué)習(xí)安全工作手冊；辦理工作憑證，按照規(guī)定的操作準(zhǔn)則進(jìn)行專業(yè)化的作業(yè)，且必須服從在場管理人員的調(diào)度安排，禁止按照自我意愿進(jìn)行作業(yè)。安全第一原則，如在作業(yè)當(dāng)中遇到危及人身安全、電網(wǎng)安全的狀況時，應(yīng)立即停止作業(yè)，遠(yuǎn)離危險區(qū)域，并向上級部門進(jìn)行報告，必要時可越級報告。作業(yè)時，現(xiàn)場指揮人員為第一責(zé)任人，嚴(yán)禁擅離職守，必須對作業(yè)現(xiàn)場進(jìn)行合理指揮安排，為施工作業(yè)人員的安全保駕護(hù)航。在作業(yè)區(qū)域須掛上諸如標(biāo)識牌等標(biāo)志作用強(qiáng)的標(biāo)志物，標(biāo)志物外的區(qū)域?yàn)閹щ妳^(qū)域，嚴(yán)禁跨區(qū)域進(jìn)行作業(yè)。設(shè)備材料要進(jìn)行集中分類堆放，不得私自將材料據(jù)為己有或者帶離工作區(qū)域。作業(yè)結(jié)束就及時離開作業(yè)區(qū)域，再次進(jìn)入工作區(qū)域需要得到管理人員的同意或者重新辦理工作憑證。施工人員需要每天參加班會，進(jìn)行工作總結(jié)和安全知識學(xué)習(xí)。

3 風(fēng)險防控

組建項(xiàng)目應(yīng)急防控指揮部。該部主要職能是在發(fā)生事件（事故）時，根據(jù)事件（事故）的情況，包括人員的傷亡、設(shè)備損害以及對供電系統(tǒng)的損害情況，啟動相應(yīng)的應(yīng)急方案，部署應(yīng)急和響應(yīng)的各項(xiàng)工作，指揮現(xiàn)場應(yīng)急（搶險）工作小組進(jìn)行事件（事故）的應(yīng)急處理和搶險救災(zāi)工作，及時向公司、有關(guān)上級部門和有關(guān)政府部門匯報情況，并協(xié)助進(jìn)行有關(guān)工作。

當(dāng)緊急、突發(fā)事故（事件）發(fā)生后，現(xiàn)場負(fù)責(zé)人應(yīng)馬上組織現(xiàn)場人員搶險救災(zāi)，搶救傷員，采取一切的措施控制險情事故的進(jìn)一步擴(kuò)大，減少損失，保護(hù)現(xiàn)場，并注意保護(hù)自身安全。項(xiàng)目應(yīng)急防控指揮部根據(jù)報告的情況啟動相應(yīng)預(yù)案，現(xiàn)場應(yīng)急工作救援小組，在項(xiàng)目應(yīng)急防控指揮部領(lǐng)導(dǎo)下，直接奔赴現(xiàn)場負(fù)責(zé)各種事故和事件的處理和應(yīng)急搶險工作。

當(dāng)事故或緊急情況應(yīng)急搶險工作完畢后，恢復(fù)正常狀態(tài)。各有關(guān)部門做好記錄，安全質(zhì)量監(jiān)察部組織專門會議對應(yīng)急預(yù)案與響應(yīng)計劃的適應(yīng)性進(jìn)行總結(jié)和評審。

4 結(jié)語

UPS 不間斷電源系統(tǒng)的搭建有助于提高變電站二次設(shè)備供電保證能力，提高設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定性，為核心二次設(shè)備的供電安全保駕護(hù)航。該系統(tǒng)的搭建是一個系統(tǒng)性的專業(yè)工程，需要各個部門的緊密配合以及各專業(yè)人員的共同努力。在技術(shù)改造工程當(dāng)中必須注意合理合規(guī)操作，杜絕胡亂操作的行為。作為一名工程管理人員應(yīng)持有實(shí)事求是的工作態(tài)度，在成本、質(zhì)量、效率以及環(huán)保安全等方面追求精益求精。運(yùn)用整體的宏觀理念，找出通用的控制措施，也要注重細(xì)節(jié)把控，二者結(jié)合提升UPS 工程的整體質(zhì)量，創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。