發(fā)電廠UPS系統(tǒng)故障處理

王光恒 王慶韌

作者通聯(lián)：王慶韌 廣東惠州天然氣發(fā)電有限公司 廣東惠州大亞灣經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū)石化工業(yè)園區(qū) 516082

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1.設(shè)備介紹

某發(fā)電廠UPS系統(tǒng)由主機(jī)柜、旁路柜和饋線柜（連接所有由UPS供電的負(fù)載）組成（圖1），主要向DCS、計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、繼電保護(hù)裝置等重要負(fù)荷供電。UPS系統(tǒng)額定容量為80kV·A，雙機(jī)分段配置，供熱380V工作A段向主回路供電，供熱380V工作B段向旁路供電，自帶蓄電池提供直流電。正常情況下，主回路輸入三相交流電經(jīng)整流器變成直流電，再由逆變器變換為220V更平穩(wěn)的交流電，經(jīng)饋線柜向負(fù)載供電。當(dāng)380V交流電源或整流器發(fā)生故障，UPS將自動(dòng)（無(wú)延遲）轉(zhuǎn)由蓄電池組供電，交流電源或整流器恢復(fù)正常后，又自動(dòng)轉(zhuǎn)為整流器供電。當(dāng)逆變器故障或輸入電壓過(guò)低且自動(dòng)旁路工作正常時(shí)，UPS將自動(dòng)轉(zhuǎn)由旁路電源向負(fù)載供電，逆變器恢復(fù)正常后，自動(dòng)切換至逆變器向負(fù)載供電。當(dāng)旁路的補(bǔ)償變壓器和接觸器故障，則可以將旁路切換開(kāi)關(guān)QN切換至市電繼續(xù)向負(fù)載供電。UPS檢修期間由旁路交流電源通過(guò)手動(dòng)檢修旁路直接向負(fù)載供電。

圖1 發(fā)電廠UPS系統(tǒng)

2.故障及應(yīng)急處理

某鍋爐UPS主機(jī)柜本體顯示報(bào)警：“INV PHASE L3 FAULT”（逆變器缺相故障）和“MODULE NOTREADY”（模塊未準(zhǔn)備好），自動(dòng)切至旁路供電。

運(yùn)行人員將UPS轉(zhuǎn)至檢修旁路供電，并停運(yùn)主機(jī)柜。隨后運(yùn)行人員和檢修人員聯(lián)合處理故障，運(yùn)行人員啟動(dòng)UPS主機(jī)柜運(yùn)行，顯示正常，并無(wú)報(bào)警。檢修人員查看主機(jī)柜面板上各項(xiàng)測(cè)量參數(shù)均正常，使用萬(wàn)用表測(cè)量UPS主機(jī)柜整流輸出電壓正常，運(yùn)行人員合上蓄電池輸出開(kāi)關(guān)。檢修和運(yùn)行人員協(xié)商后認(rèn)為UPS主機(jī)柜運(yùn)行正常，遂將UPS切為主路運(yùn)行，恢復(fù)正常運(yùn)行方式。此時(shí)發(fā)現(xiàn)UPS饋線柜上電壓表指示為“0”V，緊急合上UPS檢修旁路電源開(kāi)關(guān)，恢復(fù)供電，但是如此短暫斷電還是造成鍋爐發(fā)生滅火事故（就地輔助盤(pán)的當(dāng)前電源為UPS電源供電，UPS電源中斷后，由于輔助盤(pán)失電導(dǎo)致就地壓縮空氣跳閘閥以及爐膛入口之氣動(dòng)燃料閥關(guān)閉，鍋爐主火焰喪失，主火焰保護(hù)動(dòng)作，鍋爐滅火）。

3.故障處理

進(jìn)一步分析故障原因，由于主機(jī)柜顯示逆變器故障，因此更換逆變器電路板，但是帶上負(fù)載運(yùn)行幾分鐘后，報(bào)警重現(xiàn)。使用萬(wàn)用表檢測(cè)與逆變器相連的電容，發(fā)現(xiàn)1、3相電容存在嚴(yán)重問(wèn)題，規(guī)定的電容額定值是250±5%μF，而實(shí)際測(cè)量值為1.87μF和1.75μF，無(wú)法起到穩(wěn)定波形的作用，造成設(shè)備報(bào)警。而現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)急處理故障是臨時(shí)測(cè)試，未帶負(fù)載，對(duì)波形影響小，因此未發(fā)出報(bào)警而顯示主機(jī)柜正常。檢查主機(jī)柜發(fā)現(xiàn)蓄電池還存在問(wèn)題，將蓄電池作為負(fù)載，其正負(fù)極接在智能蓄電池測(cè)試儀上，然后設(shè)定10A（10%In）的電流對(duì)蓄電池進(jìn)行放電實(shí)驗(yàn)。每隔1h用電壓表分別測(cè)量每個(gè)蓄電池的電壓，并和規(guī)定比較，當(dāng)放電5h時(shí)發(fā)現(xiàn)有19塊電池的電壓已經(jīng)低于90%Un，放電10h后，只有幾塊電池電壓還能達(dá)到90%Un。此后，合上蓄電池開(kāi)關(guān)對(duì)其充電，然后再放電檢測(cè)，未有改觀。

更換電容和蓄電池，設(shè)備故障消除。

4.故障總結(jié)及建議

初期故障判斷以及運(yùn)行人員操作錯(cuò)誤是故障進(jìn)一步擴(kuò)大的主要原因。檢修人員現(xiàn)場(chǎng)簡(jiǎn)單試驗(yàn)后即迅速判定為正常，沒(méi)有進(jìn)行充分、深層次分析，無(wú)視曾經(jīng)出現(xiàn)的報(bào)警。運(yùn)行人員切換操作前對(duì)操作后的風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不足，未執(zhí)行工作票、操作票制度。為此，提出如下建議。

（1）在主機(jī)柜上粘貼具體操作流程，輔助指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)檢查修理。

（2）圖1UPS系統(tǒng)中若總輸出開(kāi)關(guān)QF2故障，則負(fù)荷將全部失電，存在安全隱患，可去掉QF2。

（3）在主路中增加隔離變壓器，當(dāng)外界發(fā)生短路故障時(shí)，保護(hù)其他裝置。

（4）更換、升級(jí)蓄電池柜，如增加智能監(jiān)測(cè)儀監(jiān)測(cè)、記錄電池充放電過(guò)程中的電壓，控制充電電流。

（5）輔助盤(pán)設(shè)計(jì)有UPS和APS兩路電源供電，但兩路電源由手動(dòng)切換開(kāi)關(guān)切換，不能達(dá)到不間斷供電要求，建議重新評(píng)估兩路電源的切換是否滿足正常運(yùn)行需求和改造為快切裝置。