高壓大功率變頻調速裝置控制電源的管理改進

張林渠，李 翔

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638017）

高壓大功率變頻調速裝置控制電源的管理改進

張林渠，李 翔

（四川廣安發電有限責任公司，四川 廣安 638017）

介紹了一起因高壓大功率變頻調速裝置控制電源失去后，引發機組鍋爐主燃料跳閘的事故，找出了變頻調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上存在的問題，提出了加強UPS管理和使用的措施。

變頻器；不間斷電源；控制電源；調速裝置

0 引言

ASD6000S系列高壓大功率變頻調速裝置，適用于6 kV電壓等級三相交流異步電動機。某電廠一次風機A，B均使用ASD6000S系列高壓大功率變頻調速裝置。2015年發生了一起一次風機變頻器因UPS（不間斷電源）控制電源維護不到位，使得一次風機不出力，進而引發機組跳閘的事故。

1 事故經過

2015-03-10，該電廠300 MW機組負荷為198 MW，一次風機A，B均在變頻方式下運行。

17：39：03，一次風機B電機輸出電流測點從55.89 A突降為0，且DCS顯示為壞質量。此時變頻裝置無任何故障報警，一次風機B電機6 kV進線開關無跳閘，一次風機B電機變頻器進出口及旁路開關無變位信號。

17：39：08，鍋爐一次風風壓低報警。檢查發現一次風機B有運行信號，但一次風機B電流、轉速均顯示為壞質量。A，B側一次風風道以聯絡門方式聯絡運行，A，B側風壓應一致。B側一次風壓低至1.5 kPa，爐膛負壓持續下降低至-560 Pa。運行人員依據上述現象，綜合分析后判斷，一次風機B雖然有運行信號，但實際已無出力，立即關一次風機B出口電動門。因一次風機B電機6 kV母線側開關在合閘狀態，風機運行信號在，保護邏輯不允許關一次風機B出口電動門。

17：39：46，運行人員立即手動打跳一次風機B，觸發機組RB保護動作，同時投入DE3油槍。

17：39：48，機組RB信號發出。

17：39：54，觸發投入B，C層油槍。

17：39：55，鍋爐全爐失火，機組跳閘。

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

一次風機B變頻裝置故障導致在無任何操作、無重故障信號、無進出線開關狀態變位的情況下，輸出電流突降為0，一次風機B實際無出力，一次風壓低，致使無法攜帶煤粉進鍋爐，引發全爐失火。

2.3 未變頻切工頻及未發重故障原因

“變頻切工頻”應由變頻裝置的PLC（可編程邏輯控制器）實現。因一次風機B控制電源UPS拆除后，備用控制電源無法無擾切換，主控制電源一旦掉電，變頻裝置PLC會因失電停止工作，故一次風機B變頻裝置未發重故障，也無法切換為工頻運行。

2.4 變頻裝置故障原因

當變頻裝置內的主控制器及PLC的主控制電源失去后，應由備用控制電源供電。在2個電源切換期間，變頻裝置可利用電源回路中的UPS向PLC供電，向DCS發出輕故障報警信號，但由于變頻裝置UPS故障率較高，該電廠拆除了UPS，導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

經檢查，變頻裝置主控制電源失去的原因是端子松動。

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。主電源來自31號鍋爐保安電源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，正常運行時，變頻器控制電源由主電源提供，其負荷主要有220 V控制電源、報警器電源、控制柜內照明檢修電源、開關柜交流電源。

當主電源故障時，備用電源正常時，電壓繼電器K1，K3失電，繼電器K2，K4帶電，其常開接點斷開，常閉接點閉合，電源切換為備用電源提供。當工作電源和備用電源均故障時，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、控制機箱工作電源。

變頻器廠家技術說明書、培訓教材、現場培訓資料，均未明確告知變頻裝置運行期間UPS不能退出運行。而該廠變頻裝置內的UPS自投運以來，多臺UPS出現了故障，現場技術人員對UPS退出后的后果認識不足，主觀認為退出UPS后，主電源故障后，可無擾自動切換為備用電源，不會對變頻器控制產生影響。在對主備電源切換過程中，UPS故障時，擅自拆除了變頻器的UPS裝置。

經分析和現場試驗發現，在主、備電源切換時，變頻裝置PLC會出現約1s的無控制電源狀態，導致控制器PLC失電重啟。在此期間，變頻器PLC無輸出。在這起事故中，控制電源切換期間PLC短時失電，一次風機B不出力，雖電流和轉速測點顯示為壞質量，但無法檢測出重故障，故未將變頻切換為工頻運行，也不發出報警到DCS，從而延誤運行人員對風機故障的判斷和處理，引發了鍋爐MFT。

4 UPS管理問題

（1） 對ASD6000S系列變頻器UPS控制電源重要性認識不足。

現場技術人員認為控制電源設計有2路，可靠性較高，對UPS在控制電源切換發生短時失電時，造成的PLC裝置重啟、故障信號不能發出等情況的嚴重后果認識不足。

（2） 對UPS的管理不到位。

廠家的產品使用說明書對UPS管理沒有特別的要求，并且現場技術人員對UPS疏于管理，在運行、操作順序等方面存在不合理現象，造成UPS故障。

圖1 ASD6000S系列變頻器控制電源電氣原理

運行人員在設備停運后，控制電源停電時，如果先斷開主電源QF11，不及時斷開UPS出口開關QF13（此時設備已停運，無備用電源），通過UPS繼續向外提供220V控制電源，會因過放電造成UPS的蓄電池損壞。尤其是機組長期備用或檢修，因操作管理不精細，UPS損壞故障頻繁發生。

因對UPS重要性認識不足，在UPS發生故障損壞后，就直接將其退出，從而導致事故的發生。

5 加強UPS管理措施

基于ASD6000S系列變頻器UPS對機組安全運行的重要性，電廠現場重點從以下幾個方面加強UPS的管理。

（1） 規范UPS停送電管理。在控制回路無檢修時，其控制電源不停電，UPS保持充電備用狀態。

（2） 明確并嚴格執行控制電源停電操作順序，防止UPS因過放電而損壞。控制電源的停電順序為：通過觸摸屏關閉PLC程序及電源→斷開UPS出口空氣開關QF13→關閉UPS電源輸出開關（在UPS本體柜箱）→斷開備用電源空氣開關QF12→斷開主電源空氣開關QF11→斷開主電源上一級MCC負荷開關。

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

（4） 加強對UPS的檢查和維護。運行人員每班對UPS進行巡視檢查，檢修人員每周對UPS進行維護性檢查，機組停備或轉入檢修狀態，應將UPS的檢查納入停電備檢修項目。檢查的項目與內容包括以下幾點。

① 現場觀察UPS電源顯示控制操作面板，確認顯示面板上的各項圖形顯示單元都處于正常運行狀態，所有電源的運行參數都處于正常值范圍內，在顯示的記錄內沒有出現任何故障和報警信息，檢查電池容量指示是否正常，電池是否有明顯的過熱痕跡。

② 觀察UPS電源所帶負載量和UPS蓄電池后備時間是否有變化。如有變化，應檢查有無增加負載、負載的運行情況和負載是否有不明故障。

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。當出現異常“吱吱”聲時，可能存在接觸不良或匝間繞組絕緣不良現象；當出現低頻的“啵啵”聲時，變壓器可能有偏磁現象。

④ 確保機柜風扇的空氣過濾網沒有堵塞物。

⑤ 當發現UPS電源的輸出電壓異常升高時，應檢查UPS電源的濾波電容是否完好。

⑥ UPS故障時應及時維護檢修，不能修復時應及時更換，嚴禁無UPS運行。防止電源失電切換時，因切換短時失電，造成變頻器PLC控制電源丟失，引發變頻器不出力且不報警。

6 結束語

ASD6000S系列變頻器廠家對UPS的使用說明不夠完善，現場技術人員對UPS重要性認識不足、未規范管理、運行操作不當、檢修維護不力，造成UPS頻繁損壞，甚至擅自拆除UPS，致使在主/備電源切換時，PLC短時失電重啟，變頻器不能正常出力且不發出重故障報警，延誤運行人員對異常的判斷與處理，引發鍋爐MFT。提高對UPS重要性的認識和加強管理，有助于提高機組的安全運行水平。

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2015-12-28；

2016-03-05。

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

李 翔（1978-），男，高級工程師，主要從事火電廠運行管理工作。