高壓大功率變頻調(diào)速裝置控制電源的管理改進(jìn)

張林渠，李 翔

（四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017）

高壓大功率變頻調(diào)速裝置控制電源的管理改進(jìn)

張林渠，李 翔

（四川廣安發(fā)電有限責(zé)任公司，四川 廣安 638017）

介紹了一起因高壓大功率變頻調(diào)速裝置控制電源失去后，引發(fā)機(jī)組鍋爐主燃料跳閘的事故，找出了變頻調(diào)速裝置控制電源失去的原因是人為退出UPS，分析了在管理和使用UPS上存在的問(wèn)題，提出了加強(qiáng)UPS管理和使用的措施。

變頻器；不間斷電源；控制電源；調(diào)速裝置

0 引言

ASD6000S系列高壓大功率變頻調(diào)速裝置，適用于6 kV電壓等級(jí)三相交流異步電動(dòng)機(jī)。某電廠一次風(fēng)機(jī)A，B均使用ASD6000S系列高壓大功率變頻調(diào)速裝置。2015年發(fā)生了一起一次風(fēng)機(jī)變頻器因UPS（不間斷電源）控制電源維護(hù)不到位，使得一次風(fēng)機(jī)不出力，進(jìn)而引發(fā)機(jī)組跳閘的事故。

1 事故經(jīng)過(guò)

2015-03-10，該電廠300 MW機(jī)組負(fù)荷為198 MW，一次風(fēng)機(jī)A，B均在變頻方式下運(yùn)行。

17：39：03，一次風(fēng)機(jī)B電機(jī)輸出電流測(cè)點(diǎn)從55.89 A突降為0，且DCS顯示為壞質(zhì)量。此時(shí)變頻裝置無(wú)任何故障報(bào)警，一次風(fēng)機(jī)B電機(jī)6 kV進(jìn)線開(kāi)關(guān)無(wú)跳閘，一次風(fēng)機(jī)B電機(jī)變頻器進(jìn)出口及旁路開(kāi)關(guān)無(wú)變位信號(hào)。

17：39：08，鍋爐一次風(fēng)風(fēng)壓低報(bào)警。檢查發(fā)現(xiàn)一次風(fēng)機(jī)B有運(yùn)行信號(hào)，但一次風(fēng)機(jī)B電流、轉(zhuǎn)速均顯示為壞質(zhì)量。A，B側(cè)一次風(fēng)風(fēng)道以聯(lián)絡(luò)門方式聯(lián)絡(luò)運(yùn)行，A，B側(cè)風(fēng)壓應(yīng)一致。B側(cè)一次風(fēng)壓低至1.5 kPa，爐膛負(fù)壓持續(xù)下降低至-560 Pa。運(yùn)行人員依據(jù)上述現(xiàn)象，綜合分析后判斷，一次風(fēng)機(jī)B雖然有運(yùn)行信號(hào)，但實(shí)際已無(wú)出力，立即關(guān)一次風(fēng)機(jī)B出口電動(dòng)門。因一次風(fēng)機(jī)B電機(jī)6 kV母線側(cè)開(kāi)關(guān)在合閘狀態(tài)，風(fēng)機(jī)運(yùn)行信號(hào)在，保護(hù)邏輯不允許關(guān)一次風(fēng)機(jī)B出口電動(dòng)門。

17：39：46，運(yùn)行人員立即手動(dòng)打跳一次風(fēng)機(jī)B，觸發(fā)機(jī)組RB保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)投入DE3油槍。

17：39：48，機(jī)組RB信號(hào)發(fā)出。

17：39：54，觸發(fā)投入B，C層油槍。

17：39：55，鍋爐全爐失火，機(jī)組跳閘。

2 事故原因分析

2.1 MFT（鍋爐主燃料跳閘）原因

C，D，E層火檢丟失，全爐失火，造成鍋爐MFT。

2.2 全爐失火原因

一次風(fēng)機(jī)B變頻裝置故障導(dǎo)致在無(wú)任何操作、無(wú)重故障信號(hào)、無(wú)進(jìn)出線開(kāi)關(guān)狀態(tài)變位的情況下，輸出電流突降為0，一次風(fēng)機(jī)B實(shí)際無(wú)出力，一次風(fēng)壓低，致使無(wú)法攜帶煤粉進(jìn)鍋爐，引發(fā)全爐失火。

2.3 未變頻切工頻及未發(fā)重故障原因

“變頻切工頻”應(yīng)由變頻裝置的PLC（可編程邏輯控制器）實(shí)現(xiàn)。因一次風(fēng)機(jī)B控制電源UPS拆除后，備用控制電源無(wú)法無(wú)擾切換，主控制電源一旦掉電，變頻裝置PLC會(huì)因失電停止工作，故一次風(fēng)機(jī)B變頻裝置未發(fā)重故障，也無(wú)法切換為工頻運(yùn)行。

2.4 變頻裝置故障原因

當(dāng)變頻裝置內(nèi)的主控制器及PLC的主控制電源失去后，應(yīng)由備用控制電源供電。在2個(gè)電源切換期間，變頻裝置可利用電源回路中的UPS向PLC供電，向DCS發(fā)出輕故障報(bào)警信號(hào)，但由于變頻裝置UPS故障率較高，該電廠拆除了UPS，導(dǎo)致本次變頻器裝置整體失電。

2.5 變頻裝置主控制電源失去原因

經(jīng)檢查，變頻裝置主控制電源失去的原因是端子松動(dòng)。

3 UPS作用分析

ASD6000S系列變頻器控制電源電氣原理如圖1所示。主電源來(lái)自31號(hào)鍋爐保安電源MCC，備用電源從變頻器變壓器中引出，電壓均為220 V。

由圖1可以看出，正常運(yùn)行時(shí)，變頻器控制電源由主電源提供，其負(fù)荷主要有220 V控制電源、報(bào)警器電源、控制柜內(nèi)照明檢修電源、開(kāi)關(guān)柜交流電源。

當(dāng)主電源故障時(shí)，備用電源正常時(shí)，電壓繼電器K1，K3失電，繼電器K2，K4帶電，其常開(kāi)接點(diǎn)斷開(kāi)，常閉接點(diǎn)閉合，電源切換為備用電源提供。當(dāng)工作電源和備用電源均故障時(shí)，UPS電源可提供220 V控制電源，其含PLC電源、繼電器工作電源、觸摸屏電源、控制機(jī)箱工作電源。

變頻器廠家技術(shù)說(shuō)明書(shū)、培訓(xùn)教材、現(xiàn)場(chǎng)培訓(xùn)資料，均未明確告知變頻裝置運(yùn)行期間UPS不能退出運(yùn)行。而該廠變頻裝置內(nèi)的UPS自投運(yùn)以來(lái)，多臺(tái)UPS出現(xiàn)了故障，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)UPS退出后的后果認(rèn)識(shí)不足，主觀認(rèn)為退出UPS后，主電源故障后，可無(wú)擾自動(dòng)切換為備用電源，不會(huì)對(duì)變頻器控制產(chǎn)生影響。在對(duì)主備電源切換過(guò)程中，UPS故障時(shí)，擅自拆除了變頻器的UPS裝置。

經(jīng)分析和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在主、備電源切換時(shí)，變頻裝置PLC會(huì)出現(xiàn)約1s的無(wú)控制電源狀態(tài)，導(dǎo)致控制器PLC失電重啟。在此期間，變頻器PLC無(wú)輸出。在這起事故中，控制電源切換期間PLC短時(shí)失電，一次風(fēng)機(jī)B不出力，雖電流和轉(zhuǎn)速測(cè)點(diǎn)顯示為壞質(zhì)量，但無(wú)法檢測(cè)出重故障，故未將變頻切換為工頻運(yùn)行，也不發(fā)出報(bào)警到DCS，從而延誤運(yùn)行人員對(duì)風(fēng)機(jī)故障的判斷和處理，引發(fā)了鍋爐MFT。

4 UPS管理問(wèn)題

（1） 對(duì)ASD6000S系列變頻器UPS控制電源重要性認(rèn)識(shí)不足。

現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員認(rèn)為控制電源設(shè)計(jì)有2路，可靠性較高，對(duì)UPS在控制電源切換發(fā)生短時(shí)失電時(shí)，造成的PLC裝置重啟、故障信號(hào)不能發(fā)出等情況的嚴(yán)重后果認(rèn)識(shí)不足。

（2） 對(duì)UPS的管理不到位。

廠家的產(chǎn)品使用說(shuō)明書(shū)對(duì)UPS管理沒(méi)有特別的要求，并且現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)UPS疏于管理，在運(yùn)行、操作順序等方面存在不合理現(xiàn)象，造成UPS故障。

圖1 ASD6000S系列變頻器控制電源電氣原理

運(yùn)行人員在設(shè)備停運(yùn)后，控制電源停電時(shí)，如果先斷開(kāi)主電源QF11，不及時(shí)斷開(kāi)UPS出口開(kāi)關(guān)QF13（此時(shí)設(shè)備已停運(yùn)，無(wú)備用電源），通過(guò)UPS繼續(xù)向外提供220V控制電源，會(huì)因過(guò)放電造成UPS的蓄電池?fù)p壞。尤其是機(jī)組長(zhǎng)期備用或檢修，因操作管理不精細(xì)，UPS損壞故障頻繁發(fā)生。

因?qū)PS重要性認(rèn)識(shí)不足，在UPS發(fā)生故障損壞后，就直接將其退出，從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。

5 加強(qiáng)UPS管理措施

基于ASD6000S系列變頻器UPS對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行的重要性，電廠現(xiàn)場(chǎng)重點(diǎn)從以下幾個(gè)方面加強(qiáng)UPS的管理。

（1） 規(guī)范UPS停送電管理。在控制回路無(wú)檢修時(shí)，其控制電源不停電，UPS保持充電備用狀態(tài)。

（2） 明確并嚴(yán)格執(zhí)行控制電源停電操作順序，防止UPS因過(guò)放電而損壞?？刂齐娫吹耐ｋ婍樞?yàn)椋和ㄟ^(guò)觸摸屏關(guān)閉PLC程序及電源→斷開(kāi)UPS出口空氣開(kāi)關(guān)QF13→關(guān)閉UPS電源輸出開(kāi)關(guān)（在UPS本體柜箱）→斷開(kāi)備用電源空氣開(kāi)關(guān)QF12→斷開(kāi)主電源空氣開(kāi)關(guān)QF11→斷開(kāi)主電源上一級(jí)MCC負(fù)荷開(kāi)關(guān)。

（3） 明確并嚴(yán)格執(zhí)行控制電源送電操作順序，防止UPS因過(guò)放電而損壞。送電順序與停電順序相反。

（4） 加強(qiáng)對(duì)UPS的檢查和維護(hù)。運(yùn)行人員每班對(duì)UPS進(jìn)行巡視檢查，檢修人員每周對(duì)UPS進(jìn)行維護(hù)性檢查，機(jī)組停備或轉(zhuǎn)入檢修狀態(tài)，應(yīng)將UPS的檢查納入停電備檢修項(xiàng)目。檢查的項(xiàng)目與內(nèi)容包括以下幾點(diǎn)。

① 現(xiàn)場(chǎng)觀察UPS電源顯示控制操作面板，確認(rèn)顯示面板上的各項(xiàng)圖形顯示單元都處于正常運(yùn)行狀態(tài)，所有電源的運(yùn)行參數(shù)都處于正常值范圍內(nèi)，在顯示的記錄內(nèi)沒(méi)有出現(xiàn)任何故障和報(bào)警信息，檢查電池容量指示是否正常，電池是否有明顯的過(guò)熱痕跡。

② 觀察UPS電源所帶負(fù)載量和UPS蓄電池后備時(shí)間是否有變化。如有變化，應(yīng)檢查有無(wú)增加負(fù)載、負(fù)載的運(yùn)行情況和負(fù)載是否有不明故障。

③ 聲響噪音是否有可疑的變化，特別是UPS電源輸入、輸出隔離變壓器的響聲。當(dāng)出現(xiàn)異?！爸ㄖā甭晻r(shí)，可能存在接觸不良或匝間繞組絕緣不良現(xiàn)象；當(dāng)出現(xiàn)低頻的“啵?！甭晻r(shí)，變壓器可能有偏磁現(xiàn)象。

④ 確保機(jī)柜風(fēng)扇的空氣過(guò)濾網(wǎng)沒(méi)有堵塞物。

⑤ 當(dāng)發(fā)現(xiàn)UPS電源的輸出電壓異常升高時(shí)，應(yīng)檢查UPS電源的濾波電容是否完好。

⑥ UPS故障時(shí)應(yīng)及時(shí)維護(hù)檢修，不能修復(fù)時(shí)應(yīng)及時(shí)更換，嚴(yán)禁無(wú)UPS運(yùn)行。防止電源失電切換時(shí)，因切換短時(shí)失電，造成變頻器PLC控制電源丟失，引發(fā)變頻器不出力且不報(bào)警。

6 結(jié)束語(yǔ)

ASD6000S系列變頻器廠家對(duì)UPS的使用說(shuō)明不夠完善，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)人員對(duì)UPS重要性認(rèn)識(shí)不足、未規(guī)范管理、運(yùn)行操作不當(dāng)、檢修維護(hù)不力，造成UPS頻繁損壞，甚至擅自拆除UPS，致使在主/備電源切換時(shí)，PLC短時(shí)失電重啟，變頻器不能正常出力且不發(fā)出重故障報(bào)警，延誤運(yùn)行人員對(duì)異常的判斷與處理，引發(fā)鍋爐MFT。提高對(duì)UPS重要性的認(rèn)識(shí)和加強(qiáng)管理，有助于提高機(jī)組的安全運(yùn)行水平。

1 蘇玉林，劉志民，熊 森.怎樣看電氣二次圖［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2004.

2 王越明.電氣二次回路識(shí)圖［M］.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012（5）.

3 張夢(mèng)欣.電子技術(shù)基礎(chǔ)［M］.北京：中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2002（12）.

4 周東朋，王 奇，王 鋒，那 碩.UPS冗余運(yùn)行可靠性的理論探討與相關(guān)分析［J］.電源技術(shù)，2014，38（4）：785-787.

5 王 璐，周海瀟，羅 建，唐治德.感應(yīng)電動(dòng)機(jī)電源切換的UPS逆變器控制策略［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2014，44（24）：49-55.

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2015-12-28；

2016-03-05。

張林渠（1976-），男，工程師，主要從事火電廠運(yùn)行管理工作，email：gagszlq@163.com。

李 翔（1978-），男，高級(jí)工程師，主要從事火電廠運(yùn)行管理工作。