1. 项目背景与目标

• 项目属性：中纳合资（Sino–Namibia JV）核电站，装机规划约 2×1200 MWe（示例，分期滚动建设），含核岛（NI）、常规岛（CI）、BOP 及公用工程。

• 区域特征：纳米比亚属亚热带干旱气候，高温、低湿、风沙明显；西部沿海（如沃尔维斯湾）有盐雾腐蚀风险，内陆海拔 1000–1700 m 需考虑降额与散热设计；雷暴季节性明显。

• 电网与现场：初期以厂用电与自备应急电源为主；网端质量与频率稳定度随施工/试运阶段波动较大；物流多经 Walvis Bay 港 入境，备件与服务半径需前置规划。

• 总体目标：

1. 安全级（Class 1E 相当）与重要非安全级交流负载 零中断；

2. 形成“安全域 2×100%（2N） + 生产/公用域 N+1 + IT 域 2N”的分层冗余；

3. 满足适用国际/当地规范与第三方见证试验，建立 可演练、可追溯、可审计 的供电韧性体系；

4. 在高温高尘/盐雾/高海拔条件下实现 高效率、低 TCO 的全生命周期运维。

2. 角色与干系人

• 业主/SPV：投融资、合规与ESG、绩效与SLA；

• EPC/设计院：一二次系统、I&C、电缆与接地、土建机电；

• 核安全与监管：许可、环境合格（EQ）思路、抗震与消防审查、网络与数据主权；

• O&M运维：备件库、值守、培训、应急演练；

• 第三方：FAT/SAT 见证、型式与EMC试验、消防/防爆评估；

• 本地合作方：仓储/物流、劳务与培训、合规报关与税务。

3. 规范框架与合规边界

实际以专标与当地适用法规为准，下列为工程策划常用框架：

• 核安全相关：安全级电气分区、单一故障准则、Train A/B 独立；

• 电源系统：IEC 62040（UPS 系列），IEC 60364（低压电气安装），EN/IEC 61000（EMC），EN50160（电能质量参考）；

• 环境与抗震：设备抗震/振动、温湿与盐雾、化学喷雾；

• 消防：电池室通风、气体探测、气体灭火/细水雾；

• 网络安全：分区分级、白名单、固件签名、审计留痕。

4. 负载分区与后备时间策略（交流域）

直流保护（125/250VDC）仍承担继保/跳闸等长时职责；UPS 提供交流“净电”与 I&C/IT 支撑，并通过 STS/ATS 与直流系统编排联动脚本。

5. 供电总体架构

一次路径：

厂用变/应急母线 → 低压 A/B 双母线 →

• 安全仪控域：UPS‑A（独立系统）与 UPS‑B（独立系统） → 机柜前端 双 STS → I&C 柜 A/B 双电源；

• 重要非安全级：模块化 UPS 并机（N+1） → 列头 PDU → PLC/上位机/工艺PC；

• IT/数据中心：2N UPS 各供 A/B 列头 → 机柜 ATS/双电源服务器；

• 旁路体系：静态旁路 + 维护旁路（MBB），检修不断电；

• 协调：与 EDG（应急柴油）与厂外电切换脚本联动，优先级下电与有序关机策略可配置。

6. UPS 选型与关键参数

• 拓扑：VFI 在线双变换，0 ms 切换；逆变稳压±1%，稳频±0.1 Hz 典型；

• 输入侧：功率因数 ≥ 0.99、THDi ≤ 3–5%、宽输入电压/频率窗口，适应黑启动/岛模式波动；

• 输出侧：PF = 1，过载 110%/10 min、125%/1 min（或按机型更高）；短时冲击能力强；

• 并机：去中心化控制，无主均流，支持 N+1/N+X 与在线热插拔；

• 结构与环境：前维护、抽拉式滤网；室内 IP21–31，靠近粉尘/盐雾区选 增强防护柜/IP54 箱体 + 正压送风；

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

• EMC：共模/差模增强滤波，满足强谐波与大机启停工况。

7. 电池系统方案

7.1 化学体系与场景适配

• Ni‑Cd（镍镉）：安全域优选，宽温、耐深放、寿命长；后备 60–120 min；

• VRLA（阀控铅酸）：非安全级常用，初期投资低；

• LFP（磷酸铁锂）：能量密度高、循环寿命长、占地小，适合空间受限或高温环境（配温控/通风与消防）。

7.2 设计要点

• 电压平台：384/480/512/576 V 常见；

• BMS/监控：单体/簇电压温度、SOH/SOC、均衡、绝缘监测、事件追溯；

• 电池室：独立通风、氢气/温度探测、防酸地坪、泄爆/泄压，消防联动；

• 海拔与温度：>1000 m 或 >30℃ 适当降额并预留容量，配置空调/新风；

• 盐雾：靠海站点电池柜与端子防腐，接插件防护与定期巡检。

7.3 后备容量计算

$C_{Ah} = rac{P_{load} imes t}{eta_{UPS} imes V_{dc} imes DOD} imes K_{temp} imes K_{aging}$

结合厂家倍率/温度曲线与端压校核，K_temp（温度）与 K_aging（老化）常取 1.1–1.3。

示例 A（安全域单系统）：负载 20 kW、后备 90 min、Vdc=512 V、η=0.94、DOD=0.8、K_temp=1.1、K_age=1.25 → 约 32–36 Ah（按曲线校核后整组选型）。

8. 容量配置

• 安全仪控域：UPS‑A / UPS‑B 各 40 kVA ×1（2×100%），Ni‑Cd 512 V 100 Ah（90–120 min）；前端双 STS；

• 重要非安全级（BOP/公辅）：3×40 kVA 并机（N+1），VRLA 480 V 65–100 Ah（45–60 min）；

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

9. EMC、接地与浪涌/防雷

• 接地：TN‑S/TN‑C‑S 等电位，UPS 柜/电池柜/PDU/桥架统一接地；弱电屏蔽单端接地，跨区等电位连接；

• SPD：B/C/D 三级，户外与靠海区域加强等电位跨接与防腐；

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

10. 监控、网络与网络安全

• 协议：SNMPv3/HTTPS、Modbus‑TCP/RTU、干接点；必要时经网关对接站控（IEC 61850 思路）；

• 平台：统一接入 DCS/ISCS 与 DCIM，展示输入/输出、效率、THD、负载率、电池 SOH/SOC/均衡、寿命曲线与事件；

• 闭环：告警→工单→SLA 统计；

• 安全：管理网/生产网分区、角色最小权限、固件签名、基线与白名单；离线缓存确保丢包/断网下数据完整。

11. 施工与调试（纳米比亚现场要点）

• 机房/土建：承重 ≥8–10 kN/m²，正压与双路空调；盐雾区门窗/百叶与过滤等级提升；

• 装配与接线：力矩留痕、色标与端子编号；

• 联动脚本：EPO、消防、门禁、空调/新风、EDG 黑启动、厂外电切换；

• FAT/SAT：

1. 功能/并机/旁路切换；

2. 故障注入（市电跌落、UPS 退一、发电机带入、STS 切换）；

3. 电池放电/容量核验；

4. 短路容量/选择性保护；

5. EMC 现场复核（关键点位）。

12. 运维与在役管理（O&M）

• 巡检：月度清洁/温度/风机/滤网；季度电池内阻抽测与均衡；年度红外测温与黑启动演练；

• 预测性维护：风扇/电容寿命模型、温度热点、事件趋势，给出更换窗口；

• 备件：功率模块/旁路模块/风扇/主控板/传感器/直流断路器，现场常备 + 区域中心库存（Walvis Bay/温得和克）；

• SLA：关键域 2–4 h 到场（本地+区域服务联动），非关键域次日；

• 培训：班组化培训（旁路操作“双人复核”）、应急演练视频留存与考核。

13. 风险评估与 FMEA

14. 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）、重要非安全级并机 N+1，IT 域 2N；

3. 输出：PF=1，稳压±1%，过载 ≥110%/10 min；

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

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、盐雾/粉尘区选 IP54 箱体与正压；

7. 试验：FAT/SAT、黑启动脚本、选择性保护、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。

15. 样例 BOM

• 安全仪控域：UPS‑A 40 kVA×1、UPS‑B 40 kVA×1（独立系统），Ni‑Cd 512 V 100 Ah（各 90–120 min），前端双 STS；

• 重要非安全级：模块化 UPS 40 kVA×3 并机（N+1），VRLA 480 V 65–100 Ah（45–60 min），PDU 24 路；

• IT/数据中心：A/B 各 200 kVA×3 并机（N+1），LFP 576 V 50 Ah（15–20 min），列头柜 + 机柜 ATS；

• 配套：输入并机柜、维护旁路柜、隔离变压器（按需）、SPD 三级、工业网关（485→以太网）、监控服务器与授权、温湿度/门磁/水浸；

• 备件：功率模块/风扇/主控板/旁路模块/传感器/直流断路器。

16. TCO 与经济性

• 能耗：高效模式 + LFP/优化通风，UPS 自耗与冷负荷显著下降；

• 维护：模块化热插拔，MTTR < 20 min，缩短检修窗口；

• 寿命：Ni‑Cd/LFP 长寿命降低 5–10 年期更换成本；

• 风险成本：通过 2N/N+1 与演练脚本，降低非计划停堆与误操作损失。

17. 交付里程碑与时间线

1. 方案冻结与图纸会签（SLD/布置/端子/点表/脚本）；

2. 设备制造与 FAT（能效/EMC/并机/通信）；

3. 港口入境与现场就位（Walvis Bay→现场）、接线与标签；

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；

6. 在役监测与年度健康评估报告。

18. 结语

在纳米比亚中纳合资核电站项目中，伊顿 UPS 方案以 “安全域 2N、重要非安全级 N+1、IT 域 2N” 的分层冗余和 “在线双变换 + 高效模式 + 智能电池管理” 为核心，结合 高温高尘/盐雾/高海拔 的区域工程约束、完善的监控与演练体系，实现关键交流负载在建设与全生命周期运营中的 零中断与可审计。方案可与 125/250V 直流保护、电站 DCS/ISCS、厂级 IT 与安防网络无缝协同，为业主带来 更高可用性、更低能耗与更强运维韧性。