钻井船UPS系统调试

摘要：本文以921钻井船为例，简要介绍了整个钻井船的电力系统的组成，UPS类型及供电方式选取，重点对UPS的结构、调试方案和遇到的问题以及解决的方案做了分析。

关键词:电力系统；UPS；调试方案

中图分类号： F407.6文献标识码： A

1前言

UPS是一种以逆变器为主要元件、稳压稳频输出的电源保护设备。它可以解决现有电力的断电、低电压、高电压、突波等现象，为海上平台上的中央控制系统、火灾探测及消防系统、内部和外部通信系统、广播系统、电力配电系统断路器和开关装置的跳闸电源、重要机械设备控制盘等对供电电源质量要求高，而且不能中断供电的负载提供不间断电源和清洁电源的供电电源，它是海上油气田供电系统的重要组成部分。

2 钻井船电力系统的介绍

921钻井船电力系统主要由电力装置（如发电机、UPS）、配电设备（如低压盘）、照明系统、导航系统、通信和警报系统、无线电通信系统和电缆组成的。整个平台分为三层：顶层甲板、中间甲板、机械甲板，另还有悬臂梁和生活楼部分。机舱设有1600KW柴油发电机组4台，发电机组最多可4台并联运行；生活楼顶层设有500KW应急发电机一台。一组到600V主配电盘，为其负载供电；通过两台600V/400V的变压器来进行变压配置，400V交流电通过ACB6和ACB8进入400V低压盘，通过400V低压盘上的两段母排可分别利用两台400V/230V变压器将电能送至220V配电盘； UPS系统和蓄电池位于生活楼顶层，容量为20KVA。

3 UPS系统

921钻井船选用的是梅兰日兰品牌UPS，容量为20KVA，功率因数0.8。主要器件包括：

(1)镉镍UPS蓄电池：由319块串联的独立电池单元组成，能为负载提供持续稳定的电能半小时

(2)整流器

(3)逆变器

(4)静态开关

(5)隔离变压器

UPS原理图如下：

图3.1921钻井船UPS原理图

3.1 UPS工作原理

从图3.1中可知UPS是由交流电源供电，经整流器把交流整流成直流，然后又由逆变器把直流变换成交流向负荷供电，负荷得到的电源一般仍是与交流电源供电的频率相同的交流电，而不同的是负荷的电压和相数可以与原电供电的交流电源相同或不相同。这里要注意的是交流整流成直流后，一部分供逆变器变成直流，另一部分的直流则向蓄电池充电。正常负荷的电源来自电源，蓄电池处于浮充状态，当电源停电时，则充满电的蓄电池可以放出直流电，供逆变器转换成交流，继续供负载用电。由此可知无论正常供电与否，都通过逆变器为负载供电。由于蓄电池的容量有限，因此不断电的可维持时间的长短是取决于蓄电池容量的大小。由此我们可知，UPS的容量可以由以下几个方面决定，即以负荷的大小来决定逆变器的容量，整流器的容量应比逆变器的容量要大，蓄电池的容量即安培小时是要取决于UPS在电源停电时能维持继续运行的时间的长短。

3.2 UPS供电方式的选取

921钻井船选择了切换式供电方式，在这个系统中，由400V应急配电盘为UPS提供两个输入电源和一个维修旁路，在正常情况下，仍是将400V交流电整流，然后逆变，输出交流电供给重要负载。一旦逆变器故障，则切换电路立即切换到向负载供电，这样无论是供电或逆变器故障，都可以保证对负载供电的连续性。切换式供电方式原理图如下：

图3.2 切换式供电方式

 4 UPS系统的调试步骤和调试方案

4.1 外观检查

内容：确认外观是否有明显的损坏或腐蚀痕迹；确认盘柜和电池组安装牢靠；对照供应商的单线图检查所有盘柜的仪表、指示灯、按钮、开关是否良好，数目和型号是否正确；检查接地的可靠性；检查电池电解液液位是否符合要求。

4.2 回路测试

内容：确认电池的数量和极性连接正确；检查UPS系统外部电缆连接是否牢靠、正确；检查电缆铠装接地是否牢靠；确认115V和230V供电端子与单线图一致；检查盘内所有断路器操作正常；确认防爆电池断路器动作可靠；确认输入电源在要求范围内。

注意要点：做任何检测时，须先将蓄电池保险丝取出，以切断蓄电池电路；通过仔细的检查，有些电缆连接不牢固的，如送电，会造成设备损坏。

4.3 绝缘检查

利用500V兆欧表检查母线对地的绝缘电阻符合要求；检查进出电缆的绝缘值大于1M欧姆；绝缘测试是一个非常重要的工作，是送电前必做的一项工作，如果事前不检查绝缘，直接送电，一旦线路出现短路或者接地的情况，将会带来非常严重的后果，轻则烧毁设备，重则伤害人身安全。

4.4 操作测试

根据图3.1具体操作步骤如下：

a). 断开输出电路，接通输入电源，按照厂家说明书对电池进行激活，在UPS控制盘上检查充电情况，蓄电池充电过程约8小时，观察电流值待充电电流已下降至很小值，蓄电池电压已达厂家说明书中的额定值时，表明蓄电池充电完成。

b). 将电池开关的ESD信号在开关箱内短接。

c). 送电前确认UPS所有的开关在OFF位。

d). 用对讲机联系送电，送临时电到UPS的主开关进口，在该处用相序表检查三相电的相序应符合UPS的工作要求，测量主供电电压确认其不超过允许误差（±5％ of 400V）。

e). 确认供电无误后空载启动UPS。启动步骤如下：

（1）依次合上旁路开关QF11、Q4S

（2）先合上主电源开关Q1

（3）合上蓄电池开关QF1、QF1-1、QF1-2

（4）合上Q5N

（5）先启动UPS1的逆变器，待UPS1的逆变器工作正常后再启动UPS2的逆变器

（6）合上输出开关QF12、QF13、QF14

f). UPS启动后注意观察其工作状况，是否有异常声音，观看盘面仪表显示是否正确，用万用表测量其输出电压是否符合要求。

g). 空载运行数分钟后对UPS间切换功能及手动旁路功能转换试验:

（1）停UPS1逆变器、UPS2能正常工作

（2）停UPS2逆变器、UPS1能正常工作

（3）停UPS1、UPS2手动旁路应能正常工作

（4）分开临时电源断路器，同时停UPS1、UPS2 、BYPASS的电源，整流器启动，电池开始放电，检查UPS输出正常

（5）UPS报警功能应正常

h). 带载试验:

逐渐加大负荷使UPS达额定值，加负荷方法步骤可按厂家说明书要求进行。记录输入输出的电压，电流值。切勿使用在纯电感性或纯电容性负荷。

i). 负载转移试验:

(1)停UPS1逆变器、负载应全部由UPS2承担

(2)停UPS2逆变器、负载应全部由UPS1承担

(3)停UPS1、UPS2负载应全部由手动旁路承担，确定手动旁路变压器的工作状况

(4)UPS报警功能应正常

j). 电池及整流器工作检查

维持负载不变，分开临时电源断路器，同时停UPS1、UPS2 、BYPASS的电源，整流器启动，电池开始放电，检查UPS输出正常，放电时间为0.5小时。

4.5 实验后工作

达到要求时间后，卸掉负载，停掉UPS，拆下负载电缆，将拆下的UPS端子复原，检查确认无误后，重启UPS，对电池进行充电，保证电池使用寿命。

5 总结

调试作为海洋装置建造的一个重要环节，在整个项目实施过程中起着重要作用，通常具有工期紧、工作量大的特点，要严密组织施工，才能完成。调试工作不仅能够检验设备、系统的安装情况及设备性能是否符合设计要求，而且要解决和完善设计、建造等阶段的各种遗留问题。工程的机械完工是靠调试完成和调试文件的最终移交来体现。