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UPS運(yùn)行模式及蓄電池風(fēng)險(xiǎn)管理

發(fā)布時(shí)間:2022-09-24 23:09:08      點(diǎn)擊次數(shù):845

1,電源供電模式選擇

  

  根據(jù)現(xiàn)有機(jī)場(chǎng)公司建設(shè)設(shè)計(jì)要求,UPS供電模式參差不齊,對(duì)于供電模式選擇均有不同的模式,應(yīng)用的場(chǎng)景也均有不同,航站區(qū)管理部電力站通過精細(xì)化管理方式,梳理出以下幾種模式:

  

  1)雙總線單機(jī)運(yùn)行UPS供電系統(tǒng):2套同步運(yùn)行的UPS兩路輸出,形成A、B路雙總線供電,并分別連接至兩套相互獨(dú)立的負(fù)載側(cè)配電柜。

  

  2)UPS并聯(lián)冗余運(yùn)行模式:指的是兩臺(tái)及以上UPS單機(jī)或模塊并聯(lián)同步輸出供電。當(dāng)采用“1+1”并機(jī)模式時(shí),任何一部UPS的單機(jī)或模塊均應(yīng)具備承擔(dān)100%負(fù)載的能力。

  

  3)單線路UPS供電系統(tǒng):一臺(tái)UPS單獨(dú)輸出,直接接入負(fù)載設(shè)備。(可靠性按照順序編號(hào)依次降低)。因此,在電源配置時(shí),建議根據(jù)負(fù)載重要性選擇不同的供電模式以供選擇。


2,電源設(shè)備維護(hù)周期

  

  UPS內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要以主控、整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)、通訊模塊、散熱裝置等零部件為主,這些單元內(nèi)部有著復(fù)雜的邏輯關(guān)系以及集成系統(tǒng)。一是因UPS為7×24小時(shí)不間斷運(yùn)行,且部分機(jī)房地理位置及外部因素限制(包括溫度、濕度、粉塵及負(fù)載率等),導(dǎo)致不同機(jī)房的UPS內(nèi)部元器件壽命稍有差異,但主要因素還是考慮整體使用年限,其中UPS風(fēng)扇建議更換周期為6年,UPS電容建議更換周期為6~8年,UPS主控板建議更換周期為8年;二是UPS主要核心作用是為下端供電設(shè)備設(shè)施提供可靠的供電運(yùn)行保障,即在常規(guī)運(yùn)行中,當(dāng)外界出現(xiàn)電網(wǎng)波動(dòng)和電網(wǎng)中斷等情況下,可以保證下端設(shè)備設(shè)施的連續(xù)性運(yùn)行。因此對(duì)UPS試驗(yàn)主要應(yīng)分三種方式,包括中斷市電、中斷電池開關(guān)和切換靜態(tài)旁路等,確保UPS主機(jī)的可靠性,防止在重要時(shí)間節(jié)點(diǎn)上電網(wǎng)波動(dòng)對(duì)下端設(shè)備造成影響。


3,電源設(shè)備應(yīng)急處理

  

  當(dāng)UPS出現(xiàn)異常情況時(shí)(包括故障報(bào)警、過載、壽命到期、電池失效等等),能夠迅速恢復(fù)下端電源,通過了解設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài),迅速隔離故障點(diǎn)。現(xiàn)存部分UPS(容量在20kVA以下(含))未設(shè)置手動(dòng)維修旁路,也就意味著當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)UPS無法短時(shí)間退出運(yùn)行。因此,為了保證故障應(yīng)急處理的時(shí)效性,經(jīng)電力站專業(yè)技術(shù)人員研討論證,對(duì)此類UPS加裝旁路開關(guān),可確保在緊急狀態(tài)下迅速退出設(shè)備,保證電源的連續(xù)性,經(jīng)實(shí)際測(cè)試,此類UPS在故障時(shí)恢復(fù)時(shí)間可由40min縮短至5min。


4,

蓄電池選型及更換標(biāo)準(zhǔn):

  

  1)鋰電池和鉛酸電池的對(duì)比分析:蓄電池作為儲(chǔ)能的核心裝置,以內(nèi)部屬性分類法主要是:鋰電池(典型的以磷酸鐵鋰電池為主)、鉛酸蓄電池(典型的以VLAN電池為主,膠體電池是VLAN電池的升級(jí)版本)、鎳氫電池等。以電壓等級(jí)分類常見的主要是:2V、12V、24V、48V電池為主(跟內(nèi)部結(jié)構(gòu)有關(guān))。目前航站區(qū)內(nèi)的電池最常見的以12V的VLAN(閥控式鉛酸蓄電池為主),選擇的優(yōu)點(diǎn):其一,VLAN電池的能量密度相對(duì)較小,安全性受到外界干擾的影響性相比磷酸鐵鋰電池受到外界的干擾小。其二,滿足現(xiàn)有機(jī)房的物理?xiàng)l件,且12V電池串聯(lián)選擇提供的后備時(shí)間較長。其三,在同等能量密度時(shí),同等充放電循環(huán)次數(shù)下,鉛酸蓄電池成本優(yōu)勢(shì)更加明顯。

  

  2)電池的更換標(biāo)準(zhǔn):通過查閱大量資料文獻(xiàn)及標(biāo)準(zhǔn),包括國家標(biāo)準(zhǔn)(GB)、電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(DL)、通訊行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(YD)等標(biāo)準(zhǔn),以及注明電池檢測(cè)儀表廠家(福祿克、日置)等,其中各種標(biāo)準(zhǔn)說法不一,其原因主要是因?yàn)槭忻嫔仙a(chǎn)電池廠商品牌不一,難以進(jìn)行統(tǒng)一,其中具有代表性的以電池容量為指標(biāo),日置儀表檢測(cè)廠商以內(nèi)阻檢測(cè)值的1.5倍為指標(biāo),而在實(shí)際的生產(chǎn)運(yùn)行過程當(dāng)中,蓄電池的負(fù)荷能力只是蓄電池檢測(cè)過程當(dāng)中一項(xiàng)指標(biāo),其中尤為重要的安全風(fēng)險(xiǎn)問題在各類標(biāo)準(zhǔn)中又未曾提及,而安全風(fēng)險(xiǎn)問題對(duì)于航站區(qū)內(nèi)等地點(diǎn)又是堅(jiān)決不能接受的。

  

  電池的表象及風(fēng)險(xiǎn)演化結(jié)果如表1。結(jié)合航站區(qū)內(nèi)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)原因及情況,對(duì)電池觀測(cè)及檢查增加了難度,因此主要判斷依據(jù)應(yīng)做相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)合,判斷出故障電池、落后電池及良好電池。其中故障電池是應(yīng)當(dāng)進(jìn)行立即更換的,落后電池是可以通過均衡進(jìn)行維護(hù)的。提出以下幾個(gè)建議供選擇:

  

  其一,新電池一致性比較好,更換個(gè)別電池雖然會(huì)對(duì)整組電池有影響,但相對(duì)影響較小。舊電池組一致性本身較差,更換個(gè)別電池時(shí)對(duì)整組電池影響相對(duì)會(huì)大些。

  

  其二,電池設(shè)計(jì)壽命一般8-12年,根據(jù)電池制作工藝以及內(nèi)部質(zhì)量而定,在設(shè)計(jì)壽命期間內(nèi)如果配有自動(dòng)均衡維護(hù)系統(tǒng),都可以個(gè)別更換故障或落后電池。超過設(shè)計(jì)壽命的電池組建議及時(shí)整組更換。

  

  其三,目前修復(fù)電池的技術(shù)主要有三種:大電流充放電循環(huán)激活,尖峰脈沖除硫激活,補(bǔ)充電解液或蒸餾水。這些技術(shù)對(duì)蓄電池容量恢復(fù)有一定效果,主要用于動(dòng)力電池或啟動(dòng)電池的容量修復(fù),但對(duì)電池的安全性能方面沒有改善,甚至?xí)绊戨姵氐陌踩阅?不建議在應(yīng)急后備電源蓄電池組使用,否則容易發(fā)生事故。

  

  電池的管理及維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)建議:針對(duì)現(xiàn)有咸陽機(jī)場(chǎng)公司航站區(qū)實(shí)際情況,總結(jié)出電池管理及維護(hù)主要包括以下幾個(gè)方面:

  

  1)認(rèn)真了解每一個(gè)UPS的電池配組原則,對(duì)電池準(zhǔn)確進(jìn)行編號(hào)及配色,方便檢測(cè);  

  2)按照電池安裝說明書使用力矩扳手進(jìn)行適當(dāng)緊固螺絲;  

  3)日常巡檢過程中注意2.1.2中現(xiàn)象;  

  4)在對(duì)電池進(jìn)行核對(duì)性容量放電時(shí)注意電池放電壓降,同組電池放電過程當(dāng)中壓降明顯低于平均值的即可判斷電池故障。



2電池配件的選擇

  

  1)電池支撐架(電池箱):依據(jù)《蓄電池施工及驗(yàn)收規(guī)范》GB-50172-2012中4.1.3所描

  

  述,“蓄電池放置的基架及間距應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求;蓄電池放置在基架后,基架不應(yīng)有變形;基架應(yīng)接地”,由此可知,蓄電池在放置時(shí)以出圖設(shè)計(jì)為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。但在實(shí)際的使用過程當(dāng)中,因蓄電池在維護(hù)過程中眾多的檢查事項(xiàng)與標(biāo)準(zhǔn),蓄電池架的安裝至少還須符合可以直接目視到電池等因素,因此更換的電池架配置標(biāo)準(zhǔn)至少應(yīng)為敞開式,具備觀測(cè)功能的電池架。

  

  2)電池開關(guān):

  

  其一,電池開關(guān)的選擇,電池屬于直流開關(guān),因此電池開關(guān)選型應(yīng)為DC型開關(guān);  

  其二,電池開關(guān)的選擇,應(yīng)符合電池組串聯(lián)的最高電壓等級(jí),即耐壓等級(jí)必須高于N×13.8V(N為每組串聯(lián)電池個(gè)數(shù));  

  其三,電池開關(guān)選擇3P還是4P?對(duì)于直流開關(guān)來講,3P開關(guān)一般應(yīng)用為單級(jí)開關(guān),4P開關(guān)一般應(yīng)用為正負(fù)極開關(guān),中間應(yīng)當(dāng)選用匯流排,如果UPS電池正極對(duì)地電壓為電池串聯(lián)個(gè)數(shù),負(fù)極具有良好的接地,為對(duì)地等電位點(diǎn),則應(yīng)選用3級(jí)開關(guān),具體方式如圖1所示:

  

  3)電池放電開關(guān):放電開關(guān)主要為蓄電池放電時(shí)的便捷性、安全性,設(shè)置方式與電池開關(guān)原則一致。但應(yīng)考慮放電開關(guān)的容量以及絕緣性能,僅須按照電池開關(guān)布置,選擇對(duì)應(yīng)的型號(hào)。

  

  4)電池連接線及線鼻子選擇:蓄電池連接線及線鼻子作為連接匯流排的核心導(dǎo)體,應(yīng)具備可靠的導(dǎo)電性能及載流性能,載流能力計(jì)算公式為:

  

  Q(UPS容量)÷√3÷380×η(逆變器轉(zhuǎn)換效率)=V(串聯(lián)直流電壓)×組數(shù)×I(直流電流)

  

  即電池連接線經(jīng)選擇應(yīng)大于計(jì)算值I對(duì)應(yīng)值一個(gè)級(jí)別。



三  信息化應(yīng)用(檢測(cè)系統(tǒng))



1UPS在線監(jiān)測(cè)

  

  UPS自問世以來,已從最初的動(dòng)態(tài)式,發(fā)展到現(xiàn)在采用全控功率器件產(chǎn)品。UPS在使用過程中運(yùn)行狀態(tài)如圖2所


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