UPS在连铸机中的电压凹陷处理与应用解读.docx
- 文档编号:1249155
- 上传时间:2022-10-19
- 格式:DOCX
- 页数:11
- 大小:114.83KB
UPS在连铸机中的电压凹陷处理与应用解读.docx
《UPS在连铸机中的电压凹陷处理与应用解读.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《UPS在连铸机中的电压凹陷处理与应用解读.docx(11页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
UPS在连铸机中的电压凹陷处理与应用解读
UPS在连铸机中的
电压凹陷处理与应用
姓名:
魏佳星
分厂:
不锈钢炼钢分厂
岗位:
电气运行值班维护
摘要
基于板坯连铸机控制系统的分析,讨论当公司电网故障时导致板坯连铸机生产电压凹陷中断的情况,产生板坯连铸机突然浇注中断。
结果表明,板坯连铸坯出现严重的卧坯;连铸机的振动、拉矫停止工作死锁重新启动,导致连铸机处于过程瘫痪,造成严重的设备损坏损失。
本文旨在讨论当产生电压凹陷时,UPS在连铸机中的处理与应用。
关键词:
连铸;电压凹陷;UPS
一、电压凹陷的定义
(一)电压凹陷(VoltageSag)也称为电压跌落(VoltageDip),IEEEStd.1159将电压凹陷定义为:
工频电压有效值下降到额定电压的10%~90%范围内,持续时间为半个工频周期到1分钟。
电压凹陷一般可以用三个量来描述:
凹陷幅值、持续时间和相位跳变。
(1)凹陷幅值:
凹陷幅值反映电压下降程度。
常以凹陷后系统残留电压和额定电压的百分比表示。
(2)持续时间:
凹陷持续时间是指从电压有效值下降到一定门槛值(一般取90%)开始到电压恢复到此门槛上所经历的时间。
(3)相位跳变:
电压凹陷不仅造成电压降落,还会造成相位跳变,是利用电压相位来工作的设备容易受到干扰。
(二)电压凹陷的分类方法有多种,下面主要介绍三种电压凹陷。
(1)故障引起的电压凹陷
故障引起的电压凹陷发生时电压幅值突然下跌,结束时快速恢复。
系统某个位置的凹陷深度由故障类型和与故障点的距离决定。
凹陷持续时间取决于保护的类型,在半个工频周期到数秒间的变化。
如图一所示。
图一故障引起的电压凹陷
在三项系统中可能发生单相、两相和三相故障。
故障引起的电压凹陷的幅值和相位以及在哪些相发生与很多因素相关,如:
系统是否严格接地、变压器接线方式、负荷接线方式等。
将故障引起的电压凹陷分为以下四类:
①凹陷是三相电压幅值都降到相同的程度;②凹陷只有一相发生凹陷;③凹陷有两相的幅值和相位都发生了改变;④凹陷有两相的幅值和相位发生改变,另外一相只是幅值发生了改变。
(2)感应电动机启动引起的电压凹陷
感应电动机的启动电流是稳态运行时的5~10倍。
启动电流造成电压凹陷。
凹陷深度取决于感应电动机特性和联接处的系统容量。
其特点是凹陷发生时电压突然下跌,结束时平缓恢复,三相电压降几乎是一样的。
如图二所示。
图二感应电动机启动引起的电压凹陷
(3)变压器激磁涌流引起的电压凹陷
变压器激磁电流可达正常值得几十倍甚至几百,足以形成电压凹陷,如图三所示。
图三变压器激磁涌流引起的电压凹陷
其特点是电压突然下跌,结束时缓慢恢复,但三相的电压降是不一样的。
此外,还伴随有一定量的二次谐波畸变。
二、1#连铸机当前的技术状况
酒钢不锈钢分公司炼钢分厂1#连铸机自2005年投产以来,为治理电压凹陷问题,就使用一台400KVA的UPS给拉矫电机、液压站机切割车供电。
可以在发生突然断电及电压凹陷时保证设备正常运行,降低了卧坯、漏钢造成的经济损失,且提高了设备性能和装备电控水平。
三、产生电压凹陷后造成的影响
产生电压凹陷后,会对工业用电设备产生严重的影响。
电压凹陷造成的危害如下所示。
计算机:
当电压低于60%,持续时间超过12个周期时,计算机程序紊乱,数据丢失。
芯片测试仪:
当电压低于85%时,测试仪停止工作,芯片、主板被毁坏。
电动机接触器:
当电压低于50%、持续时间超过一个周期,电动机接触器就会脱扣。
PLC可编程控制器:
早期产品当电压低于10%仍能工作15个周期;新产品当电压低于50%~60%时PLC停止工作。
直流电机:
当电压低于80%时,直流电机被跳闸。
调速装置:
当电压低于70%,持续时间超过6个周期时,调速装置被切除。
而对于一些精细加工业中的电机,当电压低于90%、持续时间超过三个周期时,电机就会被跳闸而退出运行。
综上所述,当发生电压凹陷时,交直交变频装置、直流调速装置的直流侧电压骤降超过允许值,使逆变器无法正常工作,致使板坯连铸机拉矫、振动传动全部失去电源支持,造成板坯连铸机“卧坯”停产,板坯连铸机的振动、拉矫停止工作死锁重新启动,导致主机处于过程瘫痪,造成严重的设备损坏损失。
四、电压凹陷的抑制措施
敏感用户为了减小电压凹陷的影响,可以装设各种补偿装置。
目前用于治理电压凹陷的主要补偿装置如下。
(1)不间断电源(UPS)
过去UPS是补偿电压凹陷和供电中断最常用的装置。
UPS的优点是它让负荷能在断电和凹陷时都能正常运行。
它的缺点是损耗大,而且蓄电池需要维护和周期性的更换,这导致成本的增加、容量大、费用高。
(2)磁谐振变压器(CVT)
CVT的基本结构是一个三绕组变压器,原边作为输入,副边接负荷,第三边调整电容器。
CVT运行在饱和区域调整负荷端电压。
在电压凹陷下降到正常值的70%任能使负荷安全过度。
在满负荷时CVT的效率可以达到70%~75%。
为了对满负荷提供足够的凹陷保护,CVT的容量常常比满负荷的正常容量大。
CVT广泛应用于低于20KVA的容量。
(3)静止开关切换(STSS)
当负荷有备用电源(或独立电源)时,发生故障后可以通过STS来供应负荷电压。
电源用电力电子开关并联的形式连接到负荷。
通常负荷由一个电源转换到另一个需要一个半周期。
(4)多分接头变压器
多分接头变压器由电力电子开关在每个分接头构成,用来对电压变动进行调节。
目前市场上产品的最低反应时间是一个半周期。
它只能对凹陷幅值进行有限补偿。
鉴于较慢的反应速度和有限的凹陷补偿能力,这种方式在缓解凹陷的应用上并不广泛。
(5)电动机发电机组(MG)
MG通过电动机驱动交流发电机给负荷供电。
旋转机器的中间时期可以对凹陷进行补偿。
在附加上一台飞轮时,MG就可以成为一台“旋转的UPS”,可以对凹陷和断电补偿(最长可达几秒)。
飞轮的大小决定频率下滑和对电压的调整。
(6)动态电压恢复期(DVR)
负荷正常运行时DVR被旁路,有系统提供电压;当凹陷发生时,DVR向系统注入需要的电压以保持复合电压波形。
补偿电压通常由串联变压器注入系统。
由于DVR只在电压凹陷出现时提供负荷满足正常电压所需的功率消耗,所以效率较高、费用较低。
五、UPS在处理电压凹陷中的应用
(一)UPS的供电原理
用户的UPS供电基本由用户配电箱、UPS、电池组、UPS输出配电设备、负载配电插座五部分组成。
工作原理:
系统有三种工作方式:
①正常情况下,UPS的电源输出有自动旁路供给,该旁路有双向可控硅组成的稳压、调频环节,可以向负载供给频率稳定、电压稳定的三相380V交流电源;同时,整流器工作,向电池组充电。
②当外接电源故障断电时,电池组向逆变器输入430V直流电压,经逆变后向负载供给频率稳定、电压稳定的三相380V交流电源。
③当UPS系统故障检修时,负载供电可由手动旁路供给。
此时,系统不具备不间断供电功能。
系统单线图如下:
UPS电源供给负载一个稳定的、连续的工作电源在市电提供时,UPS供给电池充电并输出稳定、可靠电源;在市电停电或波动时,UPS由电池放电并输出稳定、可靠电源。
UPS由三相整流器、三相逆变器、静态开关、电池组及控制部分组成。
(二)UPS的在处理电压凹陷中的应用
我们以近年使用比较广泛的,采用微处理器调控的小型在现实UPS电源为例,介绍UPS电源的工作原理。
(1)市电输入电路
在上图中我们看到,市电经滤波后对于来自电网的电磁干扰和射频干扰首先进行衰减和抑制处理后,分成两路去控制后级电路的正常工作。
直接经交流旁路供电通道送到转换开关(即转换继电器,高速的转换时间约为2~4ms,计算机要求的最大间断时间约为7~8ms)的输入端,即转换继电器的常闭触点上;当UPS的逆变器正常工作时,转换开关是将交流旁路供电通道与负载之间的供电通道予以切换的。
市电电源送到文谐振式变换器的输入端上。
然后一路经充电器对于UPS机内的电池组进行充电,当市电供电中断时,蓄电池有足够的能量来支持UPS的正常运行;一路到控制电路,一路到逆变器。
(2)微处理控制电路
这种UPS的控制中心是由微处理器芯片完成的。
微处理器通过变换器控制器去驱动具有输入功率因数校正功能的谐振变换器。
电路中的谐振变换器具有的调控功能主要有:
可以使UPS的输入功率因数从普通UPS的0.8左右提高到0.97以上,并可基本消除由普通UPS产生的影响市电的谐波干扰。
将市电输入的50Hz、220V低频正弦交流电,变成20KHz、410V左右的高频电压正弦电源。
电路中采用脉宽调制的串联谐振输入电路,能够允许市电电压波动范围很宽的情况下,均能保持输出的稳定。
其允许的范围可达120~264V。
(3)UPS的自动保护
①逆变器输出过载或短路的自动保护
对于小型的UPS电源,若负载端严重过载,甚至短路,保护电路应立即将逆变器电源置于关闭状态。
进而防止逆变器中的功率管(MOS管或IGBT)被烧毁。
另外为保证负载的供电,控制电路还应将输出继电器由逆变输出转到旁路输出。
这样由驱动能力很强的市电来维持正常的工作或烧毁保险丝。
②电池电压过低自动保护
当市电故障时,蓄电池将向逆变器提供直流电源。
当工作时间较长时,电池组的电压将要下降当端电压下降到一定值时,为防止电池组过度放电而遭受损坏,UPS会自动地将逆变器关闭。
(三)UPS在PLC系统供电中的应用
酒钢不锈钢自建厂以来就采用技术含量高的炼钢设备,大都采用进口设备,自动化程度相当高,其中有大量PLC(可编程控制器)系统,需外配UPS,容量从3kVA到80kVA。
UPS冗余方案选择在PLC系统中,为保证系统的可靠性和供电安全性,建议采用1+1并机冗余集中供电方案。
这种方案中,两台UPS正常工作时,平均承担系统总负载,各承担50%,其工作可靠性是单机系统的5.5倍。
例如一台UPS单机的MTBF(平均无故障时间)为30万小时,则1+1系统中,其MTBF为165万小时,可靠性大大提高。
以连铸计算机系统的PLC系统来看,需要有以下所需的参数:
整流器额定输入电压:
380V±10%(三相电源)
旁路隔离变额定输入电压:
380V±10%(二相电源)
逆变器额定输入直流电压:
220V
稳态电压特性:
1%
动态电压特性:
波峰小于8%,稳定时间小于40毫秒。
输出频率:
与交流输入同步。
波形失真:
小于5%。
工作原理是:
当主电源正常时,供电路径为主电源→隔离变2→整流器→逆变器→PLC及计算机,主电源→隔离变2→整流器→UPS电池充电;当主电源停电时,供电路径为UPS→逆变器→PLC及计算机。
目前,连铸区域的PLC系统设备有主PLC4套,远程PLC系统16套,服务器3套,客户机4套,工程师站1套。
每套主PLC功率:
220V*0.5=110VA
每套远程PLC功率:
220V*0.4=88VA
每台操作站功率:
220V*2A=440VA
PC客户机及服务器:
220V*1.5A=330VA
则总功率:
4*110VA+1*440VA+3*330VA+16*88VA=4598VA,因此选用的UPS为4598VA/0.8=5747VA,选用10KVA的UPS或选用2台5KVA的并联1+1冗余运行的UPS既可以满足要求。
目前,1#连铸机选用的是10KVA的UPS。
(四)UPS的使用和维护
UPS蓄电池在UPS电源设备中占有十分重要的地位。
因此,在使用和维修UPS电源时,正确认识UPS蓄电池、科学使用UPS蓄电池、掌握测试和挑选UPS蓄电池的方法就显得尤其重要。
科学使用UPS电池就是要明确电池的正确使用方法,延长电池的寿命,使之发挥最大的作用。
(1)保持适宜的环境温度
影响蓄电池寿命的重要因素是环境温度,一般电池生产厂家要求的最佳环境温度是在20~25℃之间,虽然温度的升高对电池放电能力有所提高,但付出的代价
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- UPS 连铸机 中的 电压 凹陷 处理 应用 解读
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)