UPS在假捻机备用电源切换中的应用

 一 引言

　　假捻机是化纤行业生产涤纶低弹丝的主要设备，每台设备由240个锭位组成，该设备自动化程度高，生产工艺复杂，具有连续生产、单批产品生产周期长（根据品种不同，时间在8～16小时之间）、开停机复杂及开停机损耗大等特点。近年来，我国部分地区在用电高峰季节电力短缺，出现拉闸限电现象，自备发电机的企业在电源切换过程中需要停机才能进行备用电源切换。要安装一套大型 UPS不间断电源，投资将达上百万元，且要求配套发电机功率是系统负载的2 倍，自备发电机的企业都采用了停机切换备用电源方法，无论停电多长时间，每次发电时间不能少于生产一批产品的时间，一天停限电两次以上时，只能连续发电，这种方法不能灵活切换备用电源，给企业造成不必要的损失。本系统是根据企业的装机容量大、设备型号相同、数量多、有计划停限电的特点，利用现有发电机组设计出一套在不停机的情况下，进行逐台假捻机双电源切换的控制系统。

二 假捻机和厂区供电系统分析

　　全厂共有型号相同RPR假捻机4台，单机装机功率为120kw，由三部分用电系统组成：1、传动系统60kw（由变频器控制）;2、电加热系统55kw;3、辅助系统5kw（风机）。经分析，生产时不能瞬间断电的只有传动系统，电加热和风机都可以在短时间内停电1-2分钟，电源切换只需用几秒钟时间，在电源切换过程中只要传动系统不断电，就能在正常生产情况下进行双电源切换。

　　厂区供电系统是由一台630kw变压器和一台800kw备用发电机组组成，变压器和发电机的切换方式是通过一个双头刀闸进行切换的，要在正常生产情况下对四台假捻机同时进行电源切换，需要一台480kw 或四台120kw 的UPS不间断电源;发电机在空载时，最大能同时加载负载是发电机功率的50%，需要配备发电机的功率为1200kw，现有发电机满足不了要求，只能采取逐台切换方法。

三 设计方案

　　3.1 UPS的特性及选择

　　本系统设计利用美国山特公司3C3 UPS的特性，该UPS有一个内部电子旁路检修开关，UPS在关机状态下，电源是通过UPS内部电子旁路直接输出供电。外部再加一个旁路开关（图1），外部旁路开关与内部电子旁路开关形成并联。UPS加入供电系统时， UPS必须在关机状态下，接通UPS输入输出端开关，UPS与外部旁路开关形成并联接通，然后断开外部旁路开关，再将UPS开机。UPS退出供电系统时，必须先将UPS关机，接通外部旁路开关（若UPS未在关机状态下，相当于UPS在开机时输出端加入反向电压，UPS可能烧毁），断开UPS输入输出端开关， UPS退出供电系统。这样就很容易做到将UPS加入和退出供电系统中。

图1

　　UPS在电源切换过程中工作只有几秒钟的时间，其它时间不在系统中运行，假捻机的装机容量为120kw/台，但除了传动系统外，电加热和风机都允许短时间停电，若要配备120kw的UPS显然是很浪费，选择能满足假捻机传动系统功率的UPS就可以了。我们选用与负载功率相同的美国山特公司3C3 60 UPS，电池组选用65AH -12V – 32节。它的主要特点是：在120%超载的情况下可工作10分钟，同时它具有内部电子旁路开关，适合本系统设计要求。

　　3.2 设计思路

　　本系统主要是利用现有发电机组在不停机的情况下进行双电源切换。原来电源切换是在主供电回路上通过一个双头刀闸切换，现在将用电系统分割成四个单元，在每个分路上各安装一个双头刀闸，分别对假捻机进行逐台切换。双头刀闸切换是人工操作，刀闸在转换过程中会出现瞬间断电现象，这样就会造成假捻机停机，这是电源切换不能连续生产的原因，解决这个问题是本方案设计关键。所以，在电源切换前先将要切换电源假捻机的电加热和风机停下来降低负荷，然后将不间断电源UPS串联在要切换的电路中，双头刀闸转换时用UPS的电池组为假捻机提供传动系统的电源，就不会出现断电现象，可以对该假捻机进行电源切换。切换完成后将UPS退出供电系统，再将电加热和风机开启，这样就完成了一台假捻机的切换。再进行下一台的切换，以此循环便可完成全部假捻机的切换（图2）。

图2

　　3.3控制流程

　　用一台UPS轮流切换，安全地将UPS加入和退出供电电路中，保证发电机组和变压器不会出并网现象，这是控制方案中安全切换的关键。在控制回路中选用了PLC作为控制单元，我们选用了日本欧姆龙公司的CPM1A-30CDR-A可编程控制器，该产品抗干扰能力强;适合工业现场工作环境;故障率低;编程简单;扩展功能强，本身具有18路输入和12路输出，最高可扩展到90点。

电源切换控制过程中（图3），首先PLC判断备用电源是否供到现场，备用电源没有供到现场不能切换。由于采用循