1. 项目背景与目标

项目规模：装机总容量约 2200 MW，分期建设（示例：2×600 MW + 2×500 MW 或 4×550 MW 机组），网频 50 Hz。

站址特征（区域性共性）：

• 高温/日照强、季节性雨季与尘土；部分站点海拔 1000–1800 m，需考虑降额；

• 市电质量与自备电源切换工况复杂，短时电压跌落、频率波动及雷暴较多；

• 物流半径长，备件与服务响应需前置计划；

• 交流关键负载与直流保护负载并存，系统耦合度高。

总体目标：

• 关键系统在市电跌落、发电机组黑启动、岛模式、切换与检修期间零中断；

• 实现“2×100%（2N） 安全域 + N+1 生产/公用域”的分层冗余；

• 全生命周期 TCO 可控，按 IEC/当地规范完成合规与第三方试验；

• 建立“可观测—可演练—可追溯”的电源韧性体系。

2. 关键负载与分区（交流域）

注：直流保护（继保/遮断/跳闸）仍由 110/220V DC 屏承担长时后备，UPS 负责交流“净电”与 IT/控制域。

3. 供电总体架构

一次链路（文字单线图）：

厂用变/应急母线 → 低压双母线（A/B） →

• 安全仪控域：UPS‑A（2×100%）/UPS‑B（2×100%） → 机柜前端 STS → I&C 柜（A/B 双电源）；

• 生产控制域：模块化 UPS 并机（N+1） → 列头柜 PDU → PLC/OA/上位机；

• 厂级 IT：两套独立 UPS（2N）分别供 A/B 列头 → 机柜 ATS/双电源服务器；

• 网络与通信：双路上电，接入环网核心；

• 旁路体系：静态旁路 + 维护旁路（MBB），支持不停电检修。

协同：UPS 与 110/220V 直流系统在事故/黑启动/切换脚本中联动，有序下电非关键负载，保障安全与主控优先级。

4. UPS 选型与关键技术指标

• 拓扑：VFI 在线双变换（0 ms 切换），逆变稳压稳频（±1%/±0.1 Hz 典型），抗负载冲击能力强；

• 输入特性：PF ≥ 0.99、THDi ≤ 3–5%，宽输入电压/频率；

• 输出特性：PF = 1，过载 110%/10 min、125%/1 min（按机型）；

• 并机：去中心化控制，无主均流，支持 N+1/N+X 与热插拔；

• 结构与环境：前维护，抽拉式滤网，IP21–31（机房）；靠近输煤/卸煤/灰渣等粉尘区的 UPS 采用增强型防尘设计或独立机房正压送风；

• 能效：在线效率 ≥ 95–96%；良网启用高效模式（≥98–99%），异常回切在线模式；

• 电磁兼容：增强共模/差模滤波，满足电站强谐波/大机启停背景。

5. 电池系统方案

• 化学体系：

• LFP（磷酸铁锂）：能量密度高、循环寿命长、温度适应强，适合空间受限与高温环境（配温控/通风）；

• VRLA（阀控铅酸）：一次投资低，适合室内温控稳定区域；

• Ni‑Cd（可选）：极端温区/关键安全域，成本较高；

• 电压与容量：384/480/512/576 V 常见；安全仪控域建议 60–120 min，生产域 30–60 min，IT 域 15–30 min；

• BMS/监控：单体/簇电压温度、SOH/SOC、均衡、绝缘监测；与 UPS 经 Modbus‑TCP/RTU 联动，触发分级下电与有序关机；

• 电池室：独立通风与氢气监测，防酸地坪与泄爆/泄压，消防联动；

• 高海拔与高温：>1000 m 或 >30°C 适当降额并预留容量，配置温控。

6. 容量与后备时间计算（示例）

示例 A｜安全仪控域（单机组控制室）

• 汇总有功 22 kW，PF 0.95 → S ≈ 23.2 kVA；

• 运行/同时系数 0.9 × 0.9 → 18.8 kVA；

• 裕量（增长+环境） 30% → 24.4 kVA；

• 方案：2×40 kVA（2×100%） 独立 UPS（A/B），各带电池 512 V 100 Ah（后备 90–120 min）。

示例 B｜生产控制域（公共辅机）

• 有功 36 kW，PF 0.92 → S ≈ 39.1 kVA；

• 运行/同时系数 0.9×0.9 → 31.7 kVA；

• 裕量 25% → 39.6 kVA；

• 方案：3×40 kVA 并机（N+1），电池 480 V 65–100 Ah（30–60 min）。

示例 C｜厂级 IT（数据中心）

• 机柜 160 柜 × 2.2 kW/柜 ≈ 352 kW；

• 方案：A、B 各 3×200 kVA 并机（N+1），LFP 576 V 50 Ah（15–20 min）。

电池容量经验公式：$C_{Ah} = rac{P_{load} imes t}{eta_{UPS} imes V_{dc} imes DOD} imes K_{temp} imes K_{aging}$。实际以倍率/温度曲线与端压校核。

7. EMC、接地与防雷/浪涌

• 接地：TN‑S 或 TN‑C‑S，UPS 柜、电池柜、PDU、桥架统一等电位；弱电屏蔽单端接地，跨区等电位连接；

• 浪涌SPD：B/C/D 三级，输煤栈桥与户外箱体加等电位跨接；

• 布线：强弱电分设、金属桥架连续性与屏蔽，UPS 与大功率变频/高压设备保持安全距离；

• 抗扰：对锅炉点火/重负载启动工况，前端滤波与隔离策略。

8. 监控与网络集成

• 协议：SNMPv3/HTTPS、Modbus‑TCP/RTU、干接点，必要时 IEC 61850（站控层）网关；

• 平台：接入电站 DCS/ISCS 与 DCIM，统一展示：输入/输出、负载率、效率、THD、电池 SOH/SOC、告警、寿命曲线；

• 边缘汇聚：生产域 485“手拉手”总线→工业网关→以太网；IT 域以太网直连；

• 告警闭环：短信/邮件/IM 推送 → 工单系统 → SLA 统计；

• 网络安全：管理网与生产网分区，账户最小权限，固件签名与配置基线。

9. 施工与调试（现场要点）

• 机房/土建：承重 ≥ 8–10 kN/m²，留前后维护通道 ≥ 1.2 m，正压通风与温控冗余；

• 电缆与铜排：输入/输出/旁路分色标识，力矩留痕，端子编号；

• 联动与脚本：EPO、消防、门禁、空调、新风、发电机黑启动与切换脚本（事件顺序/阈值/优先级）；

• FAT/SAT：

1. 功能与并机；

2. 故障注入（市电跌落、UPS 退一、旁路切换、发电机带入）；

3. 电池放电与容量核验；

4. 选择性保护与短路容量验证；

5. EMC 现场复核（关键点位）。

10. 运行与维护（Kenya 场景优化）

• 例行：月度巡检（温度/尘污/风机）、季度电池内阻抽测与均衡、年度红外测温与演练；

• 备件策略：站内储备功率模块/风扇/主控板/旁路模块/传感器与典型保险件；

• 预测性维护：风扇/电容寿命模型、温度热点与事件趋势，提前更换窗口；

• 培训：旁路操作“双人复核”，黑启动与切换演练记录；

• 高尘高温应对：加密清洁周期、滤网更换频次、门禁与微正压管理；

• 服务体系：本地/区域服务站+远程专家台，SLA 2–4 h 到场（关键域）。

11. 风险评估与 FMEA

12. 招标技术条款

1. 拓扑：VFI 在线双变换，在线效率 ≥ 96%，输入 PF ≥ 0.99、THDi ≤ 3–5%；

2. 冗余：安全域 2×100%（独立 UPS 系统）、生产域并机 N+1，IT 域 2N；

3. 输出：PF=1，电压稳压 ±1%，过载 ≥ 110%/10 min；

4. 电池：VRLA/LFP/Ni‑Cd 可选，BMS、绝缘监测、温补，后备按分区要求配置；

5. 监控：SNMPv3/HTTPS、Modbus‑TCP/RTU、干接点，接入 DCS/ISCS/DCIM；

6. 防护：三防涂覆、抽拉滤网、IP 等级匹配环境；

7. 试验：FAT/SAT、黑启动脚本、选择性保护测试、EMC 现场复核；

8. 文档：SLD、端子/点表、IP 规划、维保 SLA、备件与培训计划。

13. 样例配置与 BOM

安全仪控域（单机组）：

• UPS‑A：40 kVA×1（独立系统，2×100% 架构之一）

• UPS‑B：40 kVA×1（独立系统，2×100% 架构之二）

• 电池：各 512 V 100 Ah（90–120 min）

• 机柜前端：双 STS，I&C 柜 A/B 双上电

• 旁路：静态旁路 + MBB；监控：SNMP/Modbus‑TCP

生产控制域（公用工程）：

• 模块化 UPS 40 kVA×3 并机（N+1）

• 电池：480 V 65 Ah（45 min）

• PDU：24 路，支路计量与温度监测

厂级 IT：

• A 路：200 kVA×3 并机（N+1）；B 路：同上

• 电池：LFP 576 V 50 Ah（15–20 min）

• 列头柜：A/B 双路，机柜 ATS PDU

公共材料与辅件：

• 输入并机柜、维护旁路柜、隔离变压器（按需）、SPD 三级、485‑以太网网关

• 线缆与桥架、接地铜排、温湿度/门磁/水浸探头

• 备件包（功率模块/风扇/主控板/旁路模块/传感器）

14. 成本与 TCO

• 能耗：高效模式 + LFP 降低 UPS 自身损耗与机房冷负荷；

• 维护：模块化热插拔，MTTR＜20 min，缩短检修窗口；

• 寿命：LFP 循环寿命长，5–8 年期更换成本可控；

• 风险成本：通过 2N/N+1 与演练脚本，显著降低非计划停机与误操作代价。

15. 交付物与时间线

1. 方案冻结与图纸会签（SLD/布置/端子/点表/脚本）

2. 设备生产与 FAT（含能效/EMC/并机/通信）

3. 现场就位与接线（力矩留痕/标签/等电位）

4. SAT 与联调（黑启动/切换/选择性保护/容量测试）

5. 试运行与移交（SOP/应急预案/维保计划/备件清单）

16. 结语

在肯尼亚 2200 MW 级大型电站项目中，伊顿 UPS 方案以“安全域 2N、生产域 N+1、IT 域 2N”的分层冗余与“在线双变换 + 高效模式 + 智能电池管理”为核心，结合当地高温高尘与高海拔的环境适应性设计、完善的监控与演练体系，实现关键交流负载在全工况下的 零中断。方案可与 110/220V 直流保护、电站 DCS/ISCS、厂级 IT 与安防系统无缝协同，为业主带来 更高可用性、更低能耗与更强运维韧性。