發電廠UPS系統故障處理

王光恒 王慶韌

作者通聯：王慶韌 廣東惠州天然氣發電有限公司 廣東惠州大亞灣經濟技術開發區石化工業園區 516082

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1.設備介紹

某發電廠UPS系統由主機柜、旁路柜和饋線柜（連接所有由UPS供電的負載）組成（圖1），主要向DCS、計算機監控系統、繼電保護裝置等重要負荷供電。UPS系統額定容量為80kV·A，雙機分段配置，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整流器變成直流電，再由逆變器變換為220V更平穩的交流電，經饋線柜向負載供電。當380V交流電源或整流器發生故障，UPS將自動（無延遲）轉由蓄電池組供電，交流電源或整流器恢復正常后，又自動轉為整流器供電。當逆變器故障或輸入電壓過低且自動旁路工作正常時，UPS將自動轉由旁路電源向負載供電，逆變器恢復正常后，自動切換至逆變器向負載供電。當旁路的補償變壓器和接觸器故障，則可以將旁路切換開關QN切換至市電繼續向負載供電。UPS檢修期間由旁路交流電源通過手動檢修旁路直接向負載供電。

圖1 發電廠UPS系統

2.故障及應急處理

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

運行人員將UPS轉至檢修旁路供電，并停運主機柜。隨后運行人員和檢修人員聯合處理故障，運行人員啟動UPS主機柜運行，顯示正常，并無報警。檢修人員查看主機柜面板上各項測量參數均正常，使用萬用表測量UPS主機柜整流輸出電壓正常，運行人員合上蓄電池輸出開關。檢修和運行人員協商后認為UPS主機柜運行正常，遂將UPS切為主路運行，恢復正常運行方式。此時發現UPS饋線柜上電壓表指示為“0”V，緊急合上UPS檢修旁路電源開關，恢復供電，但是如此短暫斷電還是造成鍋爐發生滅火事故（就地輔助盤的當前電源為UPS電源供電，UPS電源中斷后，由于輔助盤失電導致就地壓縮空氣跳閘閥以及爐膛入口之氣動燃料閥關閉，鍋爐主火焰喪失，主火焰保護動作，鍋爐滅火）。

3.故障處理

進一步分析故障原因，由于主機柜顯示逆變器故障，因此更換逆變器電路板，但是帶上負載運行幾分鐘后，報警重現。使用萬用表檢測與逆變器相連的電容，發現1、3相電容存在嚴重問題，規定的電容額定值是250±5%μF，而實際測量值為1.87μF和1.75μF，無法起到穩定波形的作用，造成設備報警。而現場應急處理故障是臨時測試，未帶負載，對波形影響小，因此未發出報警而顯示主機柜正常。檢查主機柜發現蓄電池還存在問題，將蓄電池作為負載，其正負極接在智能蓄電池測試儀上，然后設定10A（10%In）的電流對蓄電池進行放電實驗。每隔1h用電壓表分別測量每個蓄電池的電壓，并和規定比較，當放電5h時發現有19塊電池的電壓已經低于90%Un，放電10h后，只有幾塊電池電壓還能達到90%Un。此后，合上蓄電池開關對其充電，然后再放電檢測，未有改觀。

更換電容和蓄電池，設備故障消除。

4.故障總結及建議

初期故障判斷以及運行人員操作錯誤是故障進一步擴大的主要原因。檢修人員現場簡單試驗后即迅速判定為正常，沒有進行充分、深層次分析，無視曾經出現的報警。運行人員切換操作前對操作后的風險認識不足，未執行工作票、操作票制度。為此，提出如下建議。

（1）在主機柜上粘貼具體操作流程，輔助指導現場檢查修理。

（2）圖1UPS系統中若總輸出開關QF2故障，則負荷將全部失電，存在安全隱患，可去掉QF2。

（3）在主路中增加隔離變壓器，當外界發生短路故障時，保護其他裝置。

（4）更換、升級蓄電池柜，如增加智能監測儀監測、記錄電池充放電過程中的電壓，控制充電電流。

（5）輔助盤設計有UPS和APS兩路電源供電，但兩路電源由手動切換開關切換，不能達到不間斷供電要求，建議重新評估兩路電源的切換是否滿足正常運行需求和改造為快切裝置。