1．背景情况
近年来，随着我国经济的持续增长，化学工业也得到快速发展，化工产业一方面给我们的社会经济和人民生活水平起到了巨大的提高和促进作用，另一方面也给人民群众的生命财产安全构成了极大的威胁。特别是近年来，许多化工企业的装置朝向大型化、连续化、自动化的方向发展，易燃、易爆、高温、高压、剧毒、腐蚀等特点相当突出，生产过程中稍有失误将会酿成灾难性事故，造成生产、设备、人员等多方面不可挽回的重大损失。
实际上，大型化工企业工艺流程复杂、生产联系紧密、供电量大且集中，这类企业往往在企业内部形成相对独立的6-35KV企业配电网，其供配电系统网络复杂、电力负荷密度大、供电可靠性要求高、设备绝缘水平参差不齐、使用环境由于污染腐蚀而较为恶劣。由于这些特点的存在，化工企业的配电系统较易遭受雷击、绝缘破坏、操作事故、大容量负荷合闸冲击的影响，发生电网电源的波动、脉冲干扰和瞬时中断等现象，致使生产过程紊乱、产品质量波动甚至生产装置停车，由此造成设备损坏、环境污染甚至人身伤亡事故的发生，对企业的生产和安全构成严重威胁。
UPS作为电网与用电设备的接口，能有效彻底地消除以上各种电源扰动和短时停电，逐渐成为化工生产装置中过程控制、现场仪表、消防、通讯设备的标准电源，作为不可或缺的电力保障和电源净化设备正发挥越来越重要的作用。
以下是用于液氯化工企业的电源保护解决方案。
图表 1液氯生产企业
图表 2 液氯泄漏处理现场
2．系统设备的需求分析
2.1 液氯生产装置供电需求
液氯企业的氯气泄露，产生的原因主要有三种：
A 、操作人员违章操作；B、生产设备本身的故障；C、由于断电断水造成的化学反应失控。
其中断电是最常发生的一种情况。为了防止断电造成损失，就需要配置UPS并构建可靠的不间断电源系统。
根据国家标准《供配电系统设计规范（GB50052-95）》，电力负荷应根据对供电可靠性的要求及中断供电在政治、经济上所造成损失或影响的程度进行分级。符合下列情况之一时，应为一级负荷。
(1)中断供电将造成人身伤亡时；
(2)中断供电将在政治、经济上造成重大损失时。如重大设备损坏、重大产品报废、用重要原料生产的产品大量报废，国民经济中重点企业的连续生产过程被打乱需要长时间才能恢复等；
(3)中断供电将影响有重大政治、经济意义的用电单位的正常工作。如重要交通枢纽、重要通信枢纽、重要宾馆、大型体育场馆、经常用于国际活动的大量人员集中的公共场所等用电单位中的重要电力负荷。
在一级负荷中，当中断供电将发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷，以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷，应视为特别重要的负荷。
很明显，液氯生产装置的用电负荷应视为一级负荷中特别重要的负荷。
2.2 提高电源系统可靠性的四种基本思路
要提高电源系统的可靠性，通常需要考虑如下四种思路：
A、故障预防：让电源系统各单元组件尽可能少出现故障。
B、故障弱化：当组件发生故障时，应尽可能减少故障所造成的影响。
C、故障容错：当组件发生故障时，要能让负载设备继续运行。
D、在线维修：组件发生故障后，可以在不停止负载设备的情况下进行维修。
2.3 UPS电源风险分析
普通UPS供电方案，存在如下潜在风险，需要予以解决。
A、UPS本身发生故障，特别是逆变器故障造成不能带载。
B、市电停电时间太长，电池没有足够的后备延时。
C、电池故障，导致停电时UPS不能应急供电。
D、电池容量不足，导致电池实际可供电时间比预期的时间大大缩短。
E、UPS和电池发生故障，设备管理员不能及时知情以采取应急措施。
F、在UPS维护过程中，由市电对设备供电，如果市电断电，将造成危害。
G、UPS本身没问题，但由UPS传输到设备的过程中，由于电缆线、空开等故障造成中断。
H、化工环境带有一定的腐蚀性，不利于UPS内部的器件、材料长时间稳定工作。
2.4 UPS电源的选择
a)选用工艺成熟、性能稳定的机型，且应选用优质的元器件，逆变功率器件应采用IGBT。
b)UPS应具有较强的环境适应能力；
1）UPS应有较宽的输入电压和频率范围。范围小的UPS会频繁转由电池供电，减少电池的后备时间，而且长期放电对电池寿命明显不利。
2）UPS应有带油机功能，即UPS在市电长期停电时应能由油机供电。油机供电的显著特点是电压频率和波动较厉害，如UPS不能适应则可能导致整流器工作不正常甚至损坏。
3）UPS的EMC电磁兼容性要好，免受市电或负载的干扰。
4）由于使用环境的温度、湿度和洁净度可能比较差，要求UPS具备较强的环境适应能力。
c)选用过载能力强，保护功能完善的UPS；
UPS应能带各种负载，过载能力强，而且保护功能完善。常用的保护功能有：输出短路保护、过载保护、过温保护、电池欠压保护、输入过压保护和输出过压保护等。
d)选用带输出隔离变压器的UPS；
UPS带输出隔离变压器大大提高抗负载冲击能力，而且可以消除来自电网的干扰和尖峰危害。输出隔离的结构，使得UPS输出保持较低零地电压，避免高频化结构零线高频电流产生的零地电压问题，这对于PLC等设备尤为重要。
e)UPS应配用优质电池
在市电停电后，UPS靠电池提供后备能量。如果这时电池故障，则供电中断，系统宕机。大功率UPS一般是数十只电池串联使用，单只电池损坏即有可能造成整组电池不可用。
电池有一定的使用寿命，寿命终止的电池，不管性能是否还保持良好，都建议全部更换。
f)UPS的双机或多机热备份系统
UPS作为电子设备，毕竟存在失效的可能，如果UPS发生故障，将转由旁路供电，其负载将失去保护。对于关键的系统或部门，依靠单台UPS保护还不够，一般会采用二台（或多台）UPS构成冗余备份系统，提高系统供电可靠性。
对于重要的负载，还可以考虑在负载侧采用一主一从冗余备份供电的方式，解决单一路径下电缆和空开的单点故障问题，进一完提高可靠性。
g)UPS应具备较强的充电能力和电池管理能力
大功率UPS为了保证后备时间，使用的电池容量较高，因此UPS 应根据电池的物理化学特性和环境条件配置适宜的充电回路，并具有足够的电池再充电能力，保证在较短的时间内对电池回充。当然UPS的充电器同样需要较强的电网适应能力。
充电器的充电方式直接影响电池的使用寿命。UPS应能提供均充和浮充等自动转换模式。另外，大功率的UPS，还应能提供定期的电池测试和放电功能，方便用户的维护和管理。
h)UPS应具备智能化和网络化管理功能
大功率UPS一般和机房计算机设备分开放置，而且无人值守，因此如何让设备管理员及时了解其运行状态特别重要。
常见的UPS监控有四种：
1）通过RS232和电源管理软件监控。在管理员的计算机上运行软件，对UPS监控，但因为RS232的有效距离只有12米，应用受到一定限制；
2）通过RS485和远程监控面板。远程监控面板的作用相当于把UPS的显示面板搬到设备管理员面前，由于操作便捷，实用性强。
3）SNMP管理。这种方式一般是UPS配套SNMP适配器，管理员通过网络管理软件对UPS监控管理。
4）WAP管理。这种方式是UPS配套短信息告警器。当UPS出现异常状态时，可将相关信息按短信息的形式，发给预设定的手机号码，提醒相关人员。
3．液氯工厂主生产设备的电源保护方案
3.1 主生产设备的电源需求
化工厂需要电源保护的主生产设备，包括有水泵、汽泵、电控阀门、风机和鼓风机等，它们的负载功率在10～45KW。如下是现场的一些负载设备：
这些负载设备，主要有如下特点：
A、呈电感性。设备内部主要有电动机。
B、对电压的精度要求不是很高，保持在380±10%范围即可
C、电源中断的危害很大。
3.2 现场实施的方案
根据现场情况，可以考虑科华公司的IPS工业电源提供电源保护。IPS6000工业电力电源是科华公司针对工业应用负载及环境，采用先进技术制造的新型绿色工业级交流保护电源，由逆变系统、电池充电系统、维护旁路、控制系统、电池组等组成，具有高效、安全、可靠、绿色环保等优点。
考虑到工业环境对供电可靠性的要求，我们采用1+1的冗余供电系统。
