UPS电源在铀浓缩工厂中的应用及运行维护

万力梅(中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中 723312)



UPS电源在铀浓缩工厂中的应用及运行维护

万力梅
(中核陕西铀浓缩有限公司,陕西汉中 723312)

【摘 要】UPS电源被应用于不允许断电或者对供电质量要求较高的各行业,其中以中小功率UPS电源应用最为普遍,而大功率的的UPS电源应用相对特殊,本文首先简要概述了UPS电源的基本组成及功能,其次介绍了铀浓缩工厂的用电负荷特点,接着分析了铀浓缩工厂中的UPS供电系统的组成结构及运行方式,并针对大功率UPS电源在铀浓缩工厂实际应用中存在的问题,提出了解决方法,总结出大功率UPS电源在铀浓缩工厂中的运行维护经验。

【关键词】大功率UPS电源 铀浓缩工厂 结构组成 运行维护

中核陕西铀浓缩公司是我国第一座采用商用离心法生产核燃料的浓缩铀工厂，同时也是重要的核燃料生产和科研基地。利用离心机级联生产低浓度的六氟化铀，为核电站提供燃料。铀浓缩工厂为不允许断电的关键系统或设备配备了UPS电源。利用UPS电源对关键设备持续供电，若发生外电网故障停电，仍保留充裕的时间对主辅系统进行事故处理，防止造成离心机损坏，保障人员与设备的安全。

1 UPS的组成及功能

UPS( Uniterruptible power system / Uniterruptible power supply)有广义和狭义两种理解，即不间断电源系统或者不间断电源装置。通常工厂中的应用主要是指不间断电源系统。一个完备UPS系统，包括市电电源(发电机)、输入系统配电柜、UPS主机、蓄电池组、输出系统供配电柜及监控报警等组成。当然每个实际应用系统组成根据各用户需要会有所不同，但它的结构原理核心部分保持不变。

UPS主要功能是解决电网中存在的一系列问题，具体如表1所示。

图1 铀浓缩工厂中UPS系统结构组成

表1 电网中存在的问题

其中电源中断、电压波动、瞬态尖峰、电源浪涌、高压脉冲会造成部分精密设备数据丢失，死机、停止工作，设备损坏以及照明故障等；谐波污染、频率漂移会造成网路传输误码率大增、数据传输速度底下等。使用UPS电源则可以解决以上问题。

2 铀浓缩工厂中UPS系统结构组成

2.1 铀浓缩工厂负荷特点

铀浓缩工厂的用电设备种类多，除了专用电机，还有各种大功率类通用电机及其它用电设备，所需功率巨大，UPS电源只能为部分关键工艺系统的大量电动阀门、泵电机，计算机控制系统，事故照明等提供不间断电源，主要是以电动阀门类感性负载为主，具有负载功率变化较大，间歇性用电等特点。

2.2 系统结构组成

中核陕西铀浓缩公司共有三套UPS供电系统，选用的分别有爱默生、爱克赛、GE等公司的400-500KVA大功率在线式UPS电源，其中最先进的一套UPS系统结构组成如图1所示。

两台UPS装置、一组蓄电池构成一个输出母线段位，在正常运行时，每个输出段位只有一台UPS装置在带载运行，另外一台作为冷备用，工作和备有的UPS装置每半年相互倒换一次，两台互为冷备用的UPS输出电源通过刀闸来隔离。应用这种供电结构主要是考虑到两方面，设备可以进行不断电切换操作，并将另外一套设备彻底断电进行计划维护及故障检修。输出采用了双母线供电，一般重要负载采用单段UPS电源，特别重要的负载通过主备电源切换柜提供双路UPS电源。该供电系统还为两组蓄电池配备有一台专门的微电脑化有源充放电装置，具体给哪套蓄电池充电根据接触器来选择，该有源充放电装置主要在蓄电池组的定期维护时使用，系统在正常运行时，蓄电池组是由相应的UPS装置本身进行浮充电。

3 系统的运行维护

UPS系统的各种配电柜及其开关故障率都极低，UPS系统的可靠性主要通过两方面来保证，一是UPS装置本身的可靠性，二是后备电源---电池的可靠性，因此系统的运行维护主要针对这两方面来进行。

3.1 UPS装置的维护

在一个UPS系统方案中，UPS主机性能通常是被生产厂家重点强调和关注的，UPS产品本身也比较成熟，故障率相对较低，但是随着UPS使用年限的延长，UPS内部的元器件也会出现不同程度的老化现象，各种工作参数也会有一定的偏移。这样就会影响到UPS系统运行的可靠和稳定。因此，经过长时间使用后对UPS进行一次彻底的检查，维护就十分重要。中核陕西铀浓缩公司每半年请专业维护工程师对UPS装置进行一次深度维护，通过内部清洁和器件的检查，重新校准各种工作参数，可以提前发现可能存在的故障隐患，减少并降低UPS故障率，使之更加符合使用环境和使用要求，可以使UPS运行更加稳定、可靠、提高系统的运行效率，降低运行成本。从运行维护结果来看，在UPS装置的故障主要集中在内部元件电容性能下降以及散热风扇故障两个方面。

3.2 电池的维护

在外电网失电的情况下，蓄电池组是保证UPS供电系统的稳定运行的唯一保证，一旦电池容量不足，UPS系统也就失去了它最重要的作用，因此电池的运行维护管理至关重要。除保证常规的温度控制之外，最有效的维护方式则是进行定期进行充放电维护。定期检查电池的容量，进行核对性容量放电，以及为了激活电池每三年对蓄电池组进行深度充放电一次。由于正常运行时，UPS的负荷很小，而电池的容量又是按外电网全部失电情况下所需最大容量进行设计，电池的容量比较大，如果对实际负载放电，一是会操作很多配电开关，二是有很多负荷是间歇性负荷，正常情况下是不允许启动相关设备的，只有的外电网失电后进行事故处理时才启用，无法满足电池的维护要求，因此电池的放电采用了有源逆变充放电装置对电网放电，放电电流，放电时间均可以按最理想的参数进行设置，同时通过对电网放电，将蓄电池储存的化学能反馈至电网，也可以达到节能的目的。

充电也是采用有源逆变充放电装置独立进行充电，使需要维护的电池组脱离系统，充电参数可以根据电池的维护要求进行最优的设置，不必通过UPS装置对电池进行深度均衡充电，这样可以避免UPS装置的直流母线电压电流过高的问题。

4 结语

中核陕西铀浓缩公司是国内较早使用大功率UPS装置的工厂，已有二十几年的使用运行维护经验，目前有三套不同的UPS供电系统在运行，在第一套UPS供电系统使用过程中，我们发现系统故障主要表现在UPS装置的滤波电容和对于大容量电池的维护考虑不全，不利于保证蓄电池的使用寿命，在最新的UPS供电系统应用中，增加了有源充放电装置，专门对电池组进行维护保养这一关键改进技术，可以及时发现单体电池的问题并对蓄电池组进行有效维护，目前系统运行稳定，该应用及运行经验可以给同行业或相关行业的现场生产人员、设计工作人员提供参考，具有一定的借鉴意义。

作者简介:万力梅(1983—),四川人,工程师,2005年7月,重庆大学自动化专业毕业,在中核陕西铀浓缩有限公司主工艺运行车间从事电气运行维护及运行技术管理。