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标题 供电系统可靠性设计
范文 王胜华
摘要 供电系统设计主要包括高压配电系统、低压配电系统、动力照明干线系统、配电箱系统、导线电缆的敷设等。其基本要求是可靠性、灵活性、安全性,本文对供电系统可靠性设计进行简单分析。
关键词 电路分析;供电系统;可靠性设计;
中图分类号TM922 文献标识码A 文章编号 1674-6708(2011)49-0035-02
可靠性:根据用电负荷的等级和实际需求,保证在各种运行方式下提高供电的连续性,可靠供电。
灵活性:主接线力求简单、明显,没有多余的电气设备,投入或切除某些设备或线路的操作方便。这样就可以避免误操作,又能提高运行的可靠性,处理事故也能简单迅速。灵活性还表现在具有适应发展的可扩展性。
安全性:保证在进行一切操作切换时工作人员和设备的安全,以及能在安全条件下进行维护检修工作。
供电系统设计通常只要满足规范的要求就能保证所用电系统的可靠安全运行,但有时用电系统却对供电的可靠性提出更高的要求,在不能提高用电负荷等级的情况下,仅满足规范要求是远远不够的。比如某的行业通讯指挥系统,由于所处行业对供电局来说不是一级负荷,所以满足不了高可靠性,但作为行业的通讯指挥中心,对整个行业的运行又起着举足轻重的作用,必须保证安全、可靠供电。这就要求在供电设计时统筹考虑,充分利用保障供电的设备设施来满足该系统的可靠供电。下面我们就结合工程实际阐述一下供电可靠性的设计。
某行业通讯指挥中心,在该地区担负着本行业的正常业务的通讯指挥调度任务,在紧急情况下为本地提供应急指挥任务,理论上应是一级负荷,但因为所处行业又不能在供电局划为一级负荷单位,只能提供单一变电站的双回路供电,这样就无法保证在紧急情况下的可靠供电,为此我们结合用电情况,指挥中心设备情况,平时中心运行情况设计了一套安全可靠的供电系统方案。
首先,我们根据传统设计完善了高低压供电系统,选用高可靠性产品,高压采用单母线分段运行,两段母线之间设置联络开关,两路10KV进线开关之间设置互锁装置,不能同时合闸。设置两台315KVA干式变压器。低压(0.4KV)采用单母线分段运行,TN-S系统。两段母线之间设置联络开关,联络开关和两路低压进线开关只能同时有两个开关同时合闸,防止变压器并列运行。指挥中心的各路照明、风机,空调机组、通讯设备等重要设备均采用双回路供电末端切换。这样基本符合设计规范要求,满足该指挥中心的基本供电需求。
但是该供电方案如果高压电源侧变电站发生故障,该指挥中心将面临被停电的危险,为了更好的保证供电可靠性及应对事故停电等突发事件,我们增设了两台康明斯280kVA的柴油发电机组,一用一备,同时增设两台2 400mm×2 400mm×2 400mm储油箱,保证两台发电机组 100多小时的发电供油,发电机组采用与市电互为备用的自投自复设计, 能在两路市电同时失电的情况下自动启动发电机并网发电,是指挥中心内部3min内恢复供电。
同时我们根据该指挥中心的实际使用情况,将该中心指挥大厅中的指挥通讯设备,音视频设备、电视电话系统设备、投影设备、电话调度设备、系统数据中心等重要设备单独进行供电设计,采用一台由美国APC公司的英飞系列30KW UPS进行供电,
1 该UPS系统的主要组成以及功能特点
1.1 功率模块
功率模块实质上是一个不带电池的独立UPS。 每一个功率模块最大可支持 10kVA/10kW的功率。 用户每添加一个电源功率模块,就可使 Symmetra? PX UPS增加10kVA/10kW容量,或使 UPS 的冗余度得到提高。
Symmetra? PX 电源模块在输入端使用了 IBGT 驱动的高频率整流器。 这将提供小于 2% 的THD,在满负载时小于 5% (非线性负载),因此不需要额外安装谐波滤波器; 此外,使得系统与柴油发电机连接时,能够更好的匹配。
每个电源模块都含有一个输入和输出开关以及一个数字信号处理(DSP)监控器;如果某个电源模块出现了问题,它可以自动从总线(以及其它电源模块)中隔离出来并进行自我诊断。 每个电源模块都有三个大型的散热风扇将气流排出;风扇是按 N+1 的配置进行排列的,因此可以使可用性达到最优。
1.2 主智能模块
主智能模块 (MIM) 就是系统的“大脑”,它监视输入功率,使不同模块的输出同步,与外界进行交互并执行故障检测和管理。 MIM 是 SY3P UPS 系统的协调器;它负责收集和报告状态信息、配置系统、进行系统诊断、电源和电池管理、系统状态控制和输出电压调节/均流等;MIM 可以进行热插拔操作而不会给负载带来任何风险;还可以通过将系统切换到维护旁路(如果没有使用 RIM)来取下这个模块。
1.3 静态转换开关
一旦在 SY3P 系统内出现灾难性的故障(即:多个电源模块同时出现故障),该开关可以为客户提供一个“安全网”。 静态转换开关重新设置电源输入回路,并在激活时直接向输出配电提供振荡保护。 静态开关的转换时间是 4ms 并额定为 125% 的持续工作方式。 这就意味着无需任何机械接触器就可持续运转,从而防止熔断组件的保险丝。 静态转换开关只能由经过训练的人员进行热插拔。
由于UPS优越的性能及30块100AH铅酸电池组的保证,在无市电供给的情况下该UPS 能够提供90min的电源,这样就能保证该中心核心设备能有充分时间进行相应的处理,更为重要的是保证了投影机工作的安全性,因为投影机工作时的投影机灯泡处于高亮高温状态,如果突然停电会造成灯泡高温环境无法冷却,使灯泡产生爆炸的危险。
在指挥大厅照明系统设计时,设计了4路应急照明系统由EPS供电,这样就保证了在会议期间发生停电事故时,EPS 能在0.5s内恢复供电,保证该指挥中心在紧急情况下能发挥应有的功能。
通过这样的供电设计,假设在该指挥中心进行重要的会议时发生不可预知的停电事故,由于和会议相关的设备设施及数据中心全部通过UPS供电,会场照明由EPS供电,所以现场会感觉不到该事故的发生,也不会对相应的数据处理产生影响。同时电气维护维修人员会根据停电性质及现场设备的运行情况,进行相应的预案的处理。如果市电备用回路有电,就要进行相应的刀闸操作,利用备用回路恢复供电。如果市电两路同时失电,备用发电机就会启动,这时就要求将两台变压器从供电系统中切除,电源由发电机引来。这样就保证了该指挥中心的小环境供电系统达到十分可靠的要求。
参考文献
[1]同济大学电气工程系编.工厂供电[M].中国建筑工业出版社.
[2]刘健,徐袆,尹均萍,刘良成.电路分析[M].电子工业出版社,2005.
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更新时间:2024/12/23 1:09:16