UPS和静态转换开关配合在冶金钢铁系统中的应用.pdf

第 3 2卷第 5期 2 0 1 0年 】 O月 四川冶金 Si c hu a n Me t a l l ur g y Vo 1 ． 3 2 No ． 5 Oc t ．． 201 0 U P S和静态转换开关配合在冶金钢铁 系统 中的应用 刘永洁 攀钢设计院 ， 四川 攀枝花6 1 7 0 6 2 【 摘 要】 本文对静态转换开关进行 了详细介绍， 并针对 目前冶金钢铁行业电气控制 系统中的不间断 U P S 在 使 用中和静 态转换 开关的配合使 用， 提 出了相应的解决方案 。在 实际应 用中， 一旦 电源发 生故障 ， 管道 内和容 器 内所有的参数都不清楚， 很容易发生爆炸和管道堵塞等事故， 少则损失几百万， 多则达几千万元， 在冶金钢铁 系统 的装置电源中， U P S的运行可靠性是第一位的， 除了U P S的性能外， 可靠经济的运行方案也是非常重要的。 【 关键词】 U P S 静态转换开关集散控制 系统 冗余 CoOPERATE APPLI CATI oN oF UPS ＆ S TATI C TRANS FER S W I TCH I N M ETALLURGI CAL S TEEL S YS TEM L i u Y o n g j i e P a n g a n g D e s i g n i n g I n s t i t u t e ， P a n z h i h u a ， S i e h u a n 6 1 7 0 6 2， C h i n a [ A b s t r a c t ] T h i s a r t i c l e i n t r o d u c e t h e S t a t i c T r a n s f e r S w i t c h i n d e t a i l ， a n d a c c o r d i n g t o t h e p r e s e n t C O - o p e r a t e a p p l i c a t i o n o f UPS St a t i c Tr a n s f e r S wi t c h i n me t a l l u r g i c a l s t e e l s y s t e m ． p r o p o s e d t he c o r r e - s p o nd i n g s o l u t i o ns ． I n p r a c t i c a l a p p l i c a t i o n．o n c e t h e p o we r o u t o f o r d e r ， a l l t h e p a r a me t e r s i n p i p e a n d c o n t a i ne r a r e n o t de a r ， i t ’ S v e r y e a s y t o b e e x pl o s i o n a n d p i p e b l o c k e d， t he l o s s a t l e a s t mi l l i o n s o f d o l l a r s， I n me t a l l u r g i c a l s t e e l s y s t e m ， t h e r e l i a b i l i t y o f p o we r d e v i c e UPS i s the fi r s t p l a c e， Be s i d e s t h e p e r f o r m a nc e o f UPS， t he r e l i a b l e e c o n o mi c o p e r a t i n g pl a n i s v e r y i mp o r t a n t t o o ． [ Ke y wo r d s ] U P S ， s t a t i c t r a n s f e r s w i t c h ， d i s t r i b u t e d c o n t r o l s y s t e m， r e d u n d a n c y 1 前 言 冶金钢铁系统 的生产装置 的监控是 比较特殊 的 ， 大多是传感 器过来 的 42 0 m A信号 ， 主要是 生 产装置内的高温 、 高压 、 流量等居多的防爆容器管道 内的参数的监控 ； 而且这些参数是看不见摸不着的， 只能通过计算机来显示和控制。随着冶金钢铁系统 的自动化程度越来越高， 计算机系统需要监控的参 数越来越多 ， 为保证计算机系统的正确运行 ， 不间断 电源是关键。在冶金钢铁系统 的装置 电源 中， U P S 的运行可靠性是第一位 的， 除了 U PS 的性 能外 ， 可 靠经济的运行方案也非常重要。结合现有的生产装 收稿 日期 2 0 1 00 81 0 作者简介 刘永洁， 女 ， 工程师， 从事电气 自动化工作。 置运行具体情况 ， 充分利用静态转换开关 S T S S t a t ． i c T r a n s f e r S w i t c h 可以实现不同输人电源之间的不 问断切换功能 ， 做 到和 U P S有机的配合， 能够很好 的解决为生产装置集散控制系统 D C S 提供高可靠 长周期连续运行的电源 问题 。 2静态转换开关工作原理 U P S的工作原理和工作模式在此不再赘述 。静 态转换开关 S T S是一种 固态的 、 三极 、 双位的转换开 关 ， 如图 1及图 2所示。S T S设计 用来实现两 个同 步三相交 流 电源 之间进行 不 问断 5 m s 转换 。 两路交流电源的幅度 、 频率和相位差应控制在一定 四J t l 冶金 第 3 2卷 的范围内。S T S的主要作用是在一路输入电源发生 故障或需要检修 、 测试时 ， 实现从一路电源到另一路 电源之间真正的不 问断的转换 ， 禁止接人两路 会产 生回流的输人电源。S T S可以通过控制面板设定其 中任意一路输入电源为主电源 ， 另一路输人电源为 备用 电源。只有在 主电源故 障或手动复位 的情况 下 ， S T S才会 自动在 5 ms内从主 电源切换 到备用电 源。S T S的两路静 态开关是严 格互锁 的， S T S内还 装有手动旁路开关 ， 在 S T S需要检修时 ， 可以手动地 将输人电源切换到旁路开关 。进行手动转换时可保 证输 出不问断 S T S的工作模式 ， S T S的所有 的转换 都是快速的先断后合 ， 主电源及 备用 电源之间不会 产生冲击电流 ， 所有的转换都在 5 m s的时间内完 成 Ch a n g e o v e r s wi sh Ql 图 1 S T S工作电流 2 5～ 6 3 A电气原理图 I s o l a t i n g s wi sh Q 4 I s o l a t in g s wi t c h Q1 “ I,／I I S t a t i c s wi t c h 1 I I s o l a “ n ／ g s w b la t i n g s w ／ i t c h ra in s 2 ／ l ～ ／／ I l ／ ． 一 I 二l 一 S t a t ic s wi t c h 2 ／ Ch a n g e o v e r s w i t c h Q5 图 2 S T S工作电流 1 2 5～1 6 o o A电气原理图 S T S的工作模式 2 ． 1 正常工作模式 在正常工作状态下 ， 主电源处 于正常的电压范 围内， 负载一直连接于主电源。在主电源发生故障 时 ， 负载 自动切换 到备用电源 ， 主电源恢复正 常后， 负载又 自动切换到主电源。 2 ． 2 过 流抑制模 式 在 S T S感应的负载电流超过预先设定的过流值 时， 表示有冲击电流或者过载 ， 这时即使主电源电压 超 出正常的电压范围 ， S T S也不发生转换。在负载 电流恢复到正常值时， 过流抑制模式 自动复位 ， S T S 恢复到正常的工作模式。 2 ． 3手动 转换 在备用电源 电压处于正 常的电压范围内， 且备 用电源 与 主电源 问的相 位差处 于允许 的范 围 内。 S T S可以手动地在两路 电源之间进行切换 。当 U P S 提供的主电源需要检修时 ， 可手动切换到备用电源 ， 对 U P S进行检修。 2 ． 4 紧急转换 为 了保证负载 电源供给不 中断， 在负载连接的 一 路电源中断时， S T S将 自动在 5 m s内转换 到另一 路 电源 。紧急转换优先任何转换 或者过流抑制模 式 。 表 1 S T S静态转换开关技术要点 之间的快速转换 转换时间 每相最大 5 m s 三相 同时转换模式 转化 瞬问 有 序的转换 自动和手动转换 源与源之问没有环流 按照顺序 ， 每相在 电流过零点的时候发生转换 ， 转换 由内部逻辑或外部命令控制 。 自动转换发生在被选 择的源超 出其 允许精 度范 围的时候 。 手动转化是通过前面板 的按钮 开关 或 U P S输入 的控制命令来实现的。 2 ． 4 ． 1 单机 U P S与 S T S的 1 1 冗余 交流输入 1 交流输入2 U P S 输入 交流输入2 整流器 逆 变器 、 ／ l _ _ 』 ／ ，L ●●●．．．一 ／ _ 广 l ／ ～ { - ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． J Q 2 ＼ r ’ 一 ] l ＼ 手 动 维 修 旁 路 静态旁路 S T S 塑 转 换 开 关 、 图 3 U P S与 S T S舀 合方案一 说明 1 台 U P S 加上 1 台 S T S 如图3 ， 厂用电输 入是两路 ， 备用 电源来 自同一条回路。此种运行方 式比较经济， 安装和维护方便 ， 当 U P S出现故障时， 只要把 Q 1 、 Q 2 、 Q 3开关打开 ， U P S就可以完全下电， 可以对 U P S进行抢修或是 日常的设备保养 。当然 ， 如果上述 U P S是别的电源设备 ， 也可以用 S T S做电 源后备 ， 对别的设备进行下电维修和 日常维护保养。 冶金钢铁系统设备用电讲究可靠稳定并有一定冗 第 5期 S i c h u a n Me t a l l u r g y 余 ， 此种电源运行方式是一种趋势。 2 ． 4 ． 2 两台 U P S输出与 S T S的冗余 整流器 逆 变器 交流输入 1 交流输入2 交流输入1 交流输人2 图4 U P S与 S T S酉 合方 案二 说明 同品牌同容量 的 U P S输出接 S T S ， 此种运 行方式 目前在钢铁系统 中运用较少 ， 有个别特别重 要的装置在用 ， 它主要是借 鉴大 型 I D C机房 ， 数 据 库 ， 电信系统电源 的配置。此供 电方式基本上可以 做到特别重要的用电设备电源 1 0 0 ％的可靠 。而且 可以对其 中任何 1台设备进行停 电检修 ， 日常的保 养 ， 电池的活化充放电操作等。当然 ， 整套设备成本 相对较高 ， 前期投人大。 4结束语 经过对 U P S与 S T S配合的运行方案分析 ， 我们 体会到第一种方案方案 比较可行 ， 第一种方案在新 上项 目时投资不多可以考虑。第二种方案在厂内技 改 ， 充分利用旧设备及增加可靠性时可 以考虑 ， 的确 能给工厂带来经 济效益。如果 国产 的 S T S技术过 关 ， 我们相信以上运行方案的应用范围会越来越广。 参考文献 1 ． 王其英 ， 刘秀荣． 新型不停电 电源 U P S 的管理使 用与维 护 [ M] ． 人 民邮电 出版社 ， 2 0 0 5 ． 2 ． 刘文芹． U P S技术 及发展 动态[ J ] ． 2 0 0 6， 4 ． 3． Mo k h t a r i H ， De wa n S B， l r a v a n i M．R An a l y s i s o f a s t a t i c t r a n s f e r s w i t c h v A t h r e s p e c t t o t r a n s f e r t i m e [ J ] ． 2 0 0 2， 1 ． 4． S c h wmt z e n b e r g J W ．d e Do n c k e r R． W 1 5 k V Me d i u m Vo l t a g e S t a t i c T r a n s f e r S w i t c h [ M] ． 1 9 9 5 ． 上接 第6 6页 经全面检查确认安全可靠后 ， 就可 以进行水箱 的正常提升。此时应 经常观测 、 调整水箱的水平度 及检查 吊杆 、 液压设备、 支撑结构 的受力情况 ， 用 电 阻应变仪记录吊杆 内力的变化数值 。对产生松弛的 吊杆 ， 应通过调节千斤顶使之继续受力拉紧， 并保持 每根吊杆的受力基本一致。水箱每升高 3～ 5 m， 将 拉上的吊杆用气割切除一次 ， 切除 时在切 口处套上 铁皮挡板 ， 以免渣子掉人千斤顶穿心孔内 ； 4 ． 3 当水箱底部上升到筒身顶面时 ， 必须严格控制 水箱的水平度 ， 使水箱底上升到各钢梁顶 留孔 口的 上皮时处于同一高度 ， 然后将三角钢支架全部插人 预留孔洞就位 ， 用钢板找垫平整 ， 再 进行 回油， 使水 箱底部紧压在钢梁上 。最后进行环托 梁施工 ， 使水 箱永久 固定 。 4 ． 4 设备拆除 水箱待环托梁混凝土强 度达 到 8 0 ％后 ， 即可进 行吊装设备拆除， 拆除方法为 在水箱上壳顶部用钢 管搭一 门式 吊架 ， 挂上滑轮 ， 穿卷扬机钢丝绳作垂直 运输 ， 将提升设备逐一用 吊篮吊运至地面。 5 提升注意事项 1 严格按方案进行技术交底 ， 并做好交底 记 录 ； 2 所有提升设备在使用前需经过相关人员检 查 ， 并做好检查记录； 3 提升前对窄间隙焊接 吊杆取样合格方可起 吊 ； 4 水箱正 式提升前 ， 应先将 水箱提升至离 地 面 0 ． 5 m， 经检查合格后 ， 方可正式提升 ； 5 提升用 的液压控制箱、 卷扬机 等设 备需 由 专人负责操作 ； 6 水箱在 提升过程 中需安排专人进 行观测 ， 并对提升设备及液压系统随时进行检查 。 6结束语 倒锥壳水塔水箱提升工艺的应用 ， 具有操作方 便 ， 提升机具可循环使用 ， 从而降低了钢筋混凝 土倒 锥壳水塔施工中的措 施费用 ， 提高 了施工机械化程 度 ， 在倒锥壳水塔施工 中值得推广和借鉴。