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UPS的带载能力是用户选择UPS时要考虑的问题,即需要一个多大容量的UPS,被选中的UPS在各种情况下带负载的能力又如何,都是需要认真对待的。但UPS又不象变压器那样,只要负载功率不过其额定输出容量(kVA)数值,无论什么负载都行,而UPS的输出容量不仅与负载大小有关,还与负载的性质有关。
为什么是这样呢,其原因就是UPS机内的输出侧有一组电容。这组电容是做什么的呢?有两种说法:其一,双变换型UPS的这组电容是“补偿电容”,Delta变换型UPS的这组电容是逆变器的输出滤波电容。在一篇英文文章里对这个问题有很多论述,图1和图2就是这篇英文文章所附的图,是以500kVA的UPS为例来说明的。
双变换型UPS的额定负载功率因数为0.8,逆变器供给有功功率P,电容不仅要起滤波作用,还要供给负载的无功功率Q。那么额定容量为500kVA的UPS在额定情况下,应供给负载400kW的有功功率,300kVAR的无功功率。而逆变器只供给有功功率,无功功率则由输出电容C来供给。所以这个所谓“补偿电容”既要滤波,既要供无功功率,至少要有300kVAR的大小。见图1中对输出电容的标注(300kVAR PWM电容)。
是Delta变换型UPS的电路,因为额定负载功率因数为1,所以负载功率由主逆变器供给,输出电容只供PWM逆变器的滤波用(PWM电容)。
为什么会有这种看法和结论呢,就是因为二者的额定负载功率因数不同。按Delta变换型UPS的额定负载功率因数为1,双变换型UPS的额定负载功率因数为0.8。由于这个原因造成上述这种认识和结论。
从一种双变换UPS的实际电容说起。某的双变换500kVA UPS的输出电容为2组,一组为三角形连接C2,另一组为星形连接C3。C2为200μF 440VAC 15个,C3为100μF 280VAC 30个。按额定电压为400V/230V计算,C2为150kVAR,C3为50kVAR ,总计为200kVAR。若按常规计算,负载所需无功功率Q=S×sinφ=500×0.6=300kVAR,是实际电容能够提供无功功率数值的1.5倍。另一种同不同系列100kVA UPS 的输出电容为30kVAR,计算出无功功率Q=100×0.6=60kVAR,为实际值的2倍。显然这个电容提供不出负载所需的无功功率,起不到补偿作用。
笔者认为:这个输出电容是PWM逆变器输出的滤波电容,它与逆变器输出变压器(或电感)共同组成滤波电路,而不是补偿电容。其大小是由厂家根据滤波要求设计所决定的,不是按输出无功功率计算的。由于有了这个滤波电容,对高次谐波来讲是滤掉了,对于基波来讲是一个固定的电容电路。UPS输出端不管是否有负载,也不管负载大小,逆变器总是要供给这样一个容性电流。对于感性负载来讲,可以降低逆变器电流,而对于容性负载来讲,又增大了逆变器电流。
产生这个问题的原因还是UPS规定在额定容量时的负载功率因数的数值问题。双变换型UPS一般规定为0.8(或0.7),在此条件下选定的功率器件。但也可以规定为1,那具体数据就不同了。Delta变换UPS也是一样,它在电池工作情况下是和双变换型无输出变压器的高频机UPS是相同的。对选择逆变器的功率器件和高频机是一样的。所以负载功率因数取1是厂家设计时确定的。当然,由于这样的设计,10kVA的UPS可以带10kW功率因数为1的负载。
可是,UPS的带载能力,除了在额定情况下以外,还需要考察它在其它负载条件下的情况,即适应负载的能力。因为在各种负载功率因数下其所需容量就不一定是给出的额定值了。
一般UPS都有一个输出功率与负载功率因数的关系数据,有的是曲线图,有的是直方图,有的是数据表。Delta变换型UPS给出的是0.9前到0.8滞后(但未给出在这个范围内输出功率的数值,一般是小于其额定功率的)。其实双变换型UPS也有这些数据,只不过在平时提供的样本中没有写出。
登载在《UPS应用》杂志2003年2月刊(总21期)上笔者撰写的文章《UPS的额定输出功率与负载功率因数》一文中有详细的分析。同时也列出了多种UPS的数据,其中就有SILCON 300系列的曲线图,其数据和Delta变换型UPS产品差不多。范围宽的是AEG的UPS是全功率因数范围,从“容性0”~1~“感性0”。
在不同负载条件下的UPS输出这个问题逐渐引起人们的注意,特别是设计者不仅需要确定额定功率值,而且还需要考虑在不同负载性质时UPS输出的功率值。
综合以上论述,简单归纳笔者主要观点如下:
(1)UPS输出侧的电容是逆变器滤波电容,不能称为“补偿电容”。
(2)滤波电容的大小是由滤波要求确定的,不是按UPS额定输出容量的无功功率计算的。
(3)UPS的额定容量所规定的负载功率因数是设计者确定的。一般可用0.8、0.7或1。
(4)UPS输出带载能力是看它适应负载功率因数的范围,一般容性0.9到感性0.8是比较窄的范围,范围宽的是Cosφ=0~Cosφ=1~Cosφ=0全功率因数范围。
笔者2002年7月曾将性评价中查出的劳动和作业环境方面存在的共性问题及改进意见登载于《电力技术》杂志,现将其他未在上次提及的较普遍存在的问题及改进建议再述于下,供有关方面参考。
1 电气部分
(1) 发现有百万千瓦级骨干电厂的电气检修班组工具房内有便携型工作接地线,并在一处升压站内查到检修人员在线路侧私挂一付接地线以防线路感应电,在检修工作票中未注明。在某大型水电厂内也发现升压站内检查时检修人员私挂接地线以防感应触电。这种在工作票的应挂接地线栏不注明的做法,易导致带地线合闸的恶性误操作事故,这一情况主要发生在发电厂。
(2) 许多单位在检测声光式验电器时未做验电器的起动电压试验,建议严格按国电公司新颁《电力工器具预防性试验规程》(试行)的要求测试,其起动电压应在0.15~0.4倍额定电压之间方合格。
(3) 有几个厂、局错误地将Ⅱ类电动工具(有回符号)的双芯电源线改成三芯,由于Ⅱ类工具外壳是塑料的,地线根本无法接。此外,有几个供电局对电动工具试验周期抄录GB3787-93《手持电动工具的管理、使用、检查和维修技术规程》中的试验周期1年,而电业安规明确应半年测试1次。在性评价中,发现供电局大楼维修班组的电气、绝缘工器具期未测现象十分普遍,一定要注意堵塞这一漏洞,防止"灯下黑"的现象发生。
(4) 经检查发现有些电厂和供电局使用的220 V临时用电拖线盘的双层绝缘橡皮电缆为双芯线,而拖线盘上的电源插头和插座均为三眼插座,万一使用Ⅰ类电动工具,外壳带电时,易发生触电事故,表明采购时买了伪劣产品,而使用班组也不检查,建议对购入的拖线盘导线的芯数及截面均应检查。
(5) 有些单位的漏电保安器动作电流值偏大,有甚者,动作时间有的为<0.3 s,建议检修电源箱采用动作电流≤30 mA,动作时间<0.1 s的漏电保护器,要接功率大的电动工器具的电源箱,可采用动作电流≤60 mA。
(6) 有许多单位在移动式电动机具造册时,漏登一些移动式机具,主要是潜水泵(曾不止一次发生触电死亡事故)、电动水压泵、强力风扇、轴流风机、电动绞丝机等,希望登记造册时不要简单地抄评价表中内容。
2 高处作业部分
(1) 检查中,发现多数焊工使用的带不符要求,GB6095-85《带》的技术要求5.7条规定:"电焊工使用悬挂绳全部加套。"由于悬吊绳用锦纶、维纶料,故规定焊工用带加防护套(可以轻革或帆布包裹)。建议电焊(气割)工的带按配置。
(2) 有些供电局无培训线路工的模拟电杆(铁塔),建议没有的应补立,有培训用模拟杆塔的,要增加同杆多回线杆塔,使培训能切合实际。
(3) 多数单位未对线路工进行将杆上或高处触电者下放的救护方法培训,提问线路工将触电者从杆塔上下放的绳索打扣方法时,回答不规范。线路作业属触电高风险作业,建议供电局要做好这方面培训。
(注:以上几点在华北版中并无要求,是结合华东情况自己增加的,建议有关方面今后修订《性评价》一书时予以。)
3 起重作业部分
(1) 供电企业均配有带电作业斗臂车,定期检验和试验均只做电气绝缘试验,而对站立人员的车斗均不作机械荷重试验,电业安规和性评价的评价项目未明确这方面要求,建议参照GB9465.3-1988《高空作业车试验方法》和GB3766-1983《液压系统通用技术条件》有关规定,做斗臂1.5倍动荷试验,2.5倍静荷试验,以及收臂、起伏和60~85。伸副臂起伏移动试验,并将相关试验要求编入该设备的运行维护操作规程中。
(2) 电梯属起重设备检查范围,查了40多台电梯,绝大多数的钢丝绳牵引轮均缺防护罩,建议各单位按《安规》要求加防机械卷轧的防护罩。
4 带电作业部分
(1) 有些供电企业未按安规要求将带电作业工作票签发人和工作负责人名单单公布,而是将他们不加区别地与其他一、二种工作票签发人、工作负责人合在一张名单上公布;多数供电企业的带电作业人员未按规定培训、复训后持证上岗,有许多上岗几年的带电作业人员根本未接受正规培训,无证上岗。造成这一情况的原因是近几年体制改革使有些环节脱节。建议各省电力公司按国家近颁发的《特种作业人员技术考核管理规则》要求做好培训、复训和考核发证工作。
(2) 关于带电作业停用重合闸方面,主要是管理上不严肃认真,查了应停用重合闸的工作票,票面上未填申请人的姓名、时间,批准人的姓名、时间,通知班组已停重合闸、可以工作的环节也未反映。在这方面,无锡供电局对二种工作票作了,将上述内容加入二种工作票,印制带电作业工作票,使停用重合闸各环节都能得到反映。
5 特种作业及防护用品部分
(1) 供电局生产人员在穿着上差距较大,变电站值班人员穿西服(局发标识服)、化纤面料衣、裤情况较多,少数女职工穿高跟鞋上班,下属变电站值班人员问题多,有的合同制工人发给棉质工作服。
(2) 发电厂的高噪声防护问题较多。查阅某电厂94个点的噪声实测记录,大于110 dB(A)计8点[达118.3 dB(A)],100~110 dB(A)共40点,主要噪声源为钢球磨,90~100 dB(A)共28点,而该厂职工体验时未做电听力测试。噪声治理的难度大大过粉尘,现在火电厂重视了粉尘治理,但对噪声危害认识严重不足,某厂584人体检时,查出听力损伤较重的84人;某厂燃料等车间376人,查出不同听力损失者24人。建议发电厂在防噪声危害方面做好以下几方面工作:①将治理噪声作为攻关项目并列入"两措"计划;②对进入高噪声区工作(巡视、检修及路过者)一律使用耳塞防护,对不使用者按违章从严考核,以保护员工健康;③对噪声过90 dB(A)的场所,张挂近期噪声实测值,并张挂警告标志,提醒员工使用防护用品;④对接触高噪声的员工,体检时增加电听力测试要求,并记入体检档案。
(3) 帽查出的问题较多,主要存在以下情况:①大多数员工以及安监人员和都不懂如何判别塑料帽上的生产年、月的性标记。某局采购的新帽已在制造厂内压库一年,员工只能使用18个月就过期失效;有的劳防用品库中新帽再过6个月就达到失效期;②帽不以旧换新,班组内存放着出有效期一至几年的帽,说是给外来人员、民工使用;③水电厂内使用竹丝帽,主要图其轻、凉快,由于竹编帽无法检验其质量,故电业不使用;④线路工冬季使用的棉帽无性生产年月标记,也没有查评依据。针对上述情况,建议加强帽采购、发放、使用和报废的管理,教育每个员工如何判别帽的生产年、月(指塑料帽沿上浇注的性标记),防止期使用。
6 标志及遮栏部分
(1) 电缆隧道普遍未装设通向出口的标志,动力电缆(含对接头)未张挂"禁止带电搬动电缆"的警告标志(华东某厂曾发生由于这一原因导致电缆对接头爆炸死亡2人的事故)。建议电缆隧道在有分叉处设置标志牌,用头指明通往××出口及距出口几米。
(2) 装有微机保护的机房门口已张贴了禁止使
用手机的标志,但有的不够醒目,有的张贴在控制室门上。建议值班员提醒进入控制室的和外来人员禁止接、机,并作为值班人员的职责加以考核。
(3) 电厂的汽机房屋、机炉室、变电站高层布置平台等未张挂荷重限止标志。
7 作业环境部分
(1) 有些电缆隧道内照明是220 V,建议电缆隧道内照明采用36 V电压,如一时改造困难,可先在电源侧装置漏电保护器,或照明电源通过隔离变压器接入。
(2) 开关室、工具房等的照明离地面不足2.5 m的照明灯未加防护罩。
(3) 发电厂和变电站的厂房、构架上的钢直梯基本都不符合要求(凡攀登高度过2 m时应设梯护笼,护笼下端距基准面为2 m。详见GB4053.1-83)。主要是基建时未按设计,建议今后审查初步设计时应向设计院提出。
(4) 经检查有多个35~220 kV老变电站控制室的吊装饰材料为非阻燃材料。建议在今后修订性标准时要增加这一内容。
(5) 有些电厂汽机房、锅炉房0 m层地面设有通向电缆隧道的孔洞,多数孔洞仅用花纹钢板盖着,孔洞四周未砌筑一圈挡油(水)的护栏,笔者看到有几个靠近汽轮机油系统的此类孔洞均无防护围栏(高度应大于5 cm),万一油系统着火,燃着的油泄漏至地面,一旦油淌入电缆隧道,将引起电缆隧道内电缆着火。故要求发电厂将此问题作为重大隐患加以整改。
8 部分
有些变电站的GIS开关室风机开关装于室内,而安规要求人进入GIS开关室之前先通风15 min,故通风机开关移到户外,并建议在门上张贴"进入GIS开关室先通风15 min"的要求。
9 防火、防爆部分
(1) 在被查评的几个大型发电厂中,存在以下问题:①有些300 MW容量机组的几台主变均未安装固定水喷雾灭火系统;②发现某厂改造补装的水喷雾灭火系统,由于消压不足,雾化差,个别喷头基本无水;③个别大型变压器雾化喷头仅在两侧各装一个,有的甚至仅装一只喷头,只对事故喷油管下方喷水,起不到水雾包覆主变本体,万一主变内部故障,雾化水不能起到灭火降温,防止主变爆炸的作用。建议未按规定装水喷雾装置的应补装,并对消系统进行复核计算,必要时要改造消防系统,使雾化水压力流量达到要求。当机组停运时,每台主变压器做一次喷淋雾化试验,不合要求的进行完善,并进行拍照和录像作为技术保存备查;喷淋水管道定期放水排泥砂锈物,防止杂物堵塞喷淋头。
(2) 查评时发现某个80年代建的500 kV变电站消管(地下部分为铸铁管)严重腐蚀渗漏,消防泵一旦起动,站内地下管道到处漏渗,消系统形同虚设。建议消管道的管材选用耐腐蚀性好的管道。
(3) 由于的企业无人值班变电站达到某个百分数,故许多供电局将一些35,110,220 kV变电站改为无人值班,在查评时发现,多数无人值班变电站的火灾报警系统未接入供电局监控,有些虽接控,但用发烟器试验时,有数个就地发出报警后,监控未接到信号。而无人值班变电站的门卫基本上是附近农民或下岗工人,无权进入设备区并进行事故处理,故无人值班变电站的这方面问题应引起有关重视。
(4) 有些建于市内的变电站主变压器置于室内,平时门户均封闭,为解决通风冷却,利用低压侧出线电缆隧道作为通风道,这类变压器有的设计了全淹式二氧化碳自动喷淋灭火系统,一旦发生火灾,二氧化碳喷出后,由于比重大于空气,它将沿电缆隧道流出,使变压器室内的二氧化碳达不到灭火所需的临界浓度,很显然要对其进行改造,防止自动灭火不能起到作用。此外,笔者已多次发现有些发电厂的机炉室下电缆夹层也存在类似问题,如自动灭火气体自动喷淋时,电缆夹层的排气风扇不能联锁关闭,以阻止新鲜空气进入和防止灭火气体从通风百页窗外溢,以致达不到灭火所需的临界浓度。此类问题应引起设计院和建设单注意。
(5) 供电局调度大楼的电缆封堵较普遍存在的问题是通信、保护、信息系统经常改造,电缆不断加放,但原有的封堵破坏后不立即恢复。电缆井道除靠封堵防火外,很少采取其它自动灭火措施。笔者建议可根据电缆井的空间容积大小,选挂适当的灯笼式二氧化碳自动,以提高调度楼的电缆防火性。
(6) 供电局修试所化验班一般要用氢作为化验变压器油总烃含量的试验介质,查评中发现个别单位的几只氢气瓶和氧气瓶直接放在化验仪器同一房间内,所有电气设备(灯、插座等)均不防爆,室内部也不装专门的排氢风扇;多数单位将氢瓶放在专门隔开的小间内,但大多未使用防爆型灯具、风扇。
(7) 有些电厂的制氢站氢发生器室内沟道的盖板为花纹钢板,沟道边框采用角钢,这不符氢站防火防爆要求,建议应改用环氧格栅代替花纹钢板。
10 抗震部分
(1) 绝大多数供电局在提供抗震资料方面存在问题,如缺乏主要的110~500 kV变电站在初步设计中提出的地震设防等级及依据,尤其是80年代以前建的难以找到有关资料。建议今后在《性》中增加这方面要求,对一些靠近地震区和地震带的发电厂、变电站请原设计院进行这部分构架的抗震鉴定,以提高性。
(2) 查评时发现铅酸蓄电池改为免维护蓄电池后,有些4,5只叠起的蓄电池根本未用地脚螺丝固定牢,有的几列蓄电池仅在两端用地脚螺丝固定,中间几列未设地脚螺丝,此类现象查到的较多,希引起重视。此外,有好些铅酸蓄电池组根本未采取抗震加固措施(用小型材将整列蓄电池箍成整体)。
(3) 许多发电厂和变电站的进线侧门架上的阻波器均采用垂直悬垂串瓷瓶吊挂。华东网内某电厂在80年代曾因风偏引起阻波器对水沟架放电导致母线事故,造成3台125 MW机组跳闸的重大事故。笔者建议凡要求按七级设防地区和台风频临地区的发电厂、变电站的进出线阻波器采用V型串,以提高其抗震和防风偏能力。
上面提出的一些意见和建议,是笔者参加华东公司组查评安徽省、江苏省电力公司和华东直属的17个发电厂和供电局所提出的问题,肯定不、也可能有差错谬误,主要希望国家电网公司、各大发电集团公司能将性评价这个能夯实发供电企业基础的工作不断完善和提高,在适当时候召开一定规模的专题交流会,并在此基础上进一步完善华北电力集团公司编写的《性评价》,使发供电企业经过一到二轮查评,真正将其纳入常态管理。
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