單元220V交流不間斷電源系統(tǒng)運(yùn)行故障

1、安全技術(shù)單元220V交流不間斷電源系統(tǒng)運(yùn)行故障1.溝通不間斷電源系統(tǒng)概述 撫順發(fā)電廠2號(hào)機(jī)為2021年6月投產(chǎn)的200MW采暖、凝汽兩用式汽輪發(fā)電機(jī)組。其單元220V不間斷電源系統(tǒng)選用由美國GUTOR公司生產(chǎn)，青島整流器廠經(jīng)銷的PEW1000型UPS系統(tǒng);該系統(tǒng)只供重要的調(diào)整、掌握、愛護(hù)儀表監(jiān)測(cè)和重要信號(hào)電源，不做一般負(fù)荷電源。 1.1 設(shè)備規(guī)范及特性 整流器額定輸入電壓：380V10%(三相電源) 旁路隔離變額定輸入電壓: 380V10%(二相電源) 逆變器額定輸入直流電壓：220V 額定容量：40KVA 額定輸出電流：182A 穩(wěn)態(tài)電壓特性：1% 動(dòng)態(tài)電壓特性：波峰小于8%，穩(wěn)定時(shí)間小于4

2、0毫秒。 輸出頻率：與溝通輸入同步。 波形失真：小于5%。 1.2 運(yùn)行方式 UPS正常運(yùn)行時(shí)需三路輸入電源，其一為主市電;其二為備用市電;其三為蓄電池。當(dāng)主市電中斷時(shí)，由電池經(jīng)逆變后向負(fù)載供電，電池放電終了或UPS故障時(shí)，UPS系統(tǒng)由備用市電供電。 1.2.1 UPS系統(tǒng)正常運(yùn)行方式： UPS正常運(yùn)行時(shí)，由主回路向UPS系統(tǒng)供電，以380V廠用母線為電源，經(jīng)自藕變壓器后輸入整流器(6脈沖晶閘管整流橋)將溝通電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，再經(jīng)濾波電抗器濾除直流電壓的諧波，輸入脈寬調(diào)制逆變器(TSM半導(dǎo)體開關(guān)組件和IGBT功率器件)轉(zhuǎn)換為溝通電壓，由濾波電抗器濾除來自逆變器輸出中的諧波電壓，以使逆變變壓器

3、輸出端電壓獲得低非線性失真的正弦波，再經(jīng)可選擇的靜態(tài)開關(guān)至Q050開關(guān)，將220V、50Hz溝通電送到UPS配電屏。 1.2.2 UPS系統(tǒng)蓄電池供電運(yùn)行方式： 當(dāng)系統(tǒng)停電或整流器輸入電壓超出允許范圍時(shí)，UPS由蓄電池供電，直流電經(jīng)直流隔離二極管(因我廠UPS系統(tǒng)未設(shè)置單獨(dú)的電池組)和電池扼流圈(以削減單相逆變器在電池中產(chǎn)生的脈動(dòng))，輸入脈寬調(diào)制逆變器完成向負(fù)載供電。 1.2.3 UPS系統(tǒng)自動(dòng)旁路運(yùn)行方式： 當(dāng)主回路失電或逆變器故障時(shí)，可以由備用市電向UPS系統(tǒng)供電，備用市電經(jīng)隔離變壓器(初/次級(jí)變比為380/230)將系統(tǒng)輸出與電網(wǎng)完全隔離后，送到穩(wěn)壓調(diào)壓器后將輸出電壓自動(dòng)、電動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整

4、(調(diào)壓范圍：176264V，超壓：15%，超壓精度：220V10%，)，經(jīng)靜態(tài)旁路開關(guān)(由自然換相的三組反向并聯(lián)晶閘管組成)向負(fù)載供電。 1.2.4 UPS系統(tǒng)手動(dòng)旁路運(yùn)行方式： 當(dāng)UPS系統(tǒng)整機(jī)需要脫離電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，即可利用先合后分手動(dòng)旁路開關(guān)(Q050)完成UPS整機(jī)退出電網(wǎng)，關(guān)斷備用市電至靜態(tài)旁路供電開關(guān)，拆除F021、F028保險(xiǎn)以便于UPS檢修，同時(shí)旁路系統(tǒng)仍為負(fù)載供電。 2.故障發(fā)生及分析 2.1 發(fā)覺問題 2號(hào)機(jī)投產(chǎn)以來共發(fā)生UPS電源中斷事故三起，一次引起愛護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)，兩次造成機(jī)組被迫打閘停運(yùn);其故障性質(zhì)惡劣，嚴(yán)峻影響機(jī)組平安、穩(wěn)定運(yùn)行。下面將對(duì)事故過程進(jìn)行敘述、分析。 大事

5、1： 2021年7月29日14點(diǎn)37分，啟動(dòng)2號(hào)給水泵時(shí)，UPS電源中斷，造成DCS系統(tǒng)及工業(yè)監(jiān)視器電源消逝;機(jī)組失去全部遠(yuǎn)方監(jiān)視及掌握手段，遠(yuǎn)方打閘不良，運(yùn)行人員馬上就地打閘停機(jī)。到UPS室就地檢查時(shí)發(fā)覺不停電段電壓消逝，馬上手切Q050開關(guān)至BYPASS位置(手動(dòng)旁路)，由備用市電經(jīng)手動(dòng)旁路向負(fù)載供電。UPS系統(tǒng)恢復(fù)供電后，機(jī)組再次啟動(dòng);同時(shí)查UPS事故追憶，有以下報(bào)警： a.逆變器輸出熔斷或逆變器輸入開關(guān)斷開; b.系統(tǒng)一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇故障; c.逆變器輸出電壓超限或逆變器單元溫度高。 緣由分析：由于2號(hào)給水泵電源取至6KVA段，而2號(hào)低工變(帶380V廠用B段運(yùn)行)也取至6KVA 段，并

6、且UPS主回路市電和保安段工作電源均取至380V廠用B段;所以在對(duì)6KV母線電壓監(jiān)視不足時(shí)，啟動(dòng)給水泵，因瞬間啟動(dòng)電流，而引起UPS系統(tǒng)輸入端兩路電源電壓均大幅度降低，而轉(zhuǎn)為蓄電池供電同時(shí)逆變器輸出熔斷器F021熔斷，造成UPS供電中斷。 大事2： 2021年8月18日1點(diǎn)5分，380V廠用B段工作電源812B開關(guān)跳閘，備自投裝置未動(dòng)作造成380V廠用B段失電;保安段工作電源052開關(guān)跳閘，備自投動(dòng)作正確，保安段工作正常;而UPS系統(tǒng)母線電壓降至177V造成DCS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)死機(jī)，此時(shí)處在備用狀態(tài)的EH油泵誤啟動(dòng)，造成EH油泵出口油管路漏泄，EH油箱油位低，EH油泵跳閘，EH油壓低愛護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳

7、閘。 緣由分析：由于穩(wěn)壓調(diào)壓器調(diào)壓電機(jī)電源接于主回路，所以UPS系統(tǒng)處于"自動(dòng)掌握'方式工作，當(dāng)穩(wěn)壓調(diào)壓器輸入電源突然中斷時(shí)，掌握系統(tǒng)即發(fā)出指令，使調(diào)壓器輸出自動(dòng)降到下限值;并發(fā)出報(bào)警，等待電源再度恢復(fù)時(shí)，掌握系統(tǒng)再度將調(diào)壓器輸出自動(dòng)調(diào)整到整定值。而轉(zhuǎn)為蓄電池供電同時(shí)逆變器輸出熔斷器F021再次熔斷，由于電壓波動(dòng)較大致使靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，造成UPS供電中斷。 大事3： 2021年5月23日6點(diǎn)18分，啟動(dòng)2號(hào)給水泵時(shí)，UPS電源再次中斷，造成監(jiān)視與掌握系統(tǒng)斷電，運(yùn)行人員失去監(jiān)控手段，遠(yuǎn)方打閘不良，則就地打閘停機(jī)。 此次大事前，5月19日5點(diǎn)10分，UPS母線電壓下降至207V

8、，經(jīng)檢查發(fā)覺逆變器輸出熔斷器斷、逆變器輸出與旁路不同步、系統(tǒng)風(fēng)扇故障報(bào)警，UPS自動(dòng)由主回路切至靜態(tài)旁路供電，同時(shí)發(fā)覺旁路電壓調(diào)整裝置失靈，穩(wěn)壓調(diào)壓器手動(dòng)、自動(dòng)均不行調(diào)。 緣由分析： 由于主回路供電的故障和F021保險(xiǎn)多次不正常的熔斷， 而保安段(即備用市電電源)由380V廠用B段供電，由于2號(hào)低工變(是380V廠用B段的工作電源)和2號(hào)給水泵都是6KVA段負(fù)荷，所以啟動(dòng)2號(hào)給水泵造成6KV母線電壓下降，導(dǎo)致保安段電壓下降，而穩(wěn)壓調(diào)壓器調(diào)壓電機(jī)電源取至主回路，使穩(wěn)壓調(diào)壓器自動(dòng)調(diào)壓失靈造成靜態(tài)旁路的可控硅靜態(tài)開關(guān)在電壓波動(dòng)超過10%自動(dòng)關(guān)斷，從而使UPS失電。 2.2 總結(jié)問題 經(jīng)過上述大事及對(duì)

9、系統(tǒng)工件原理分析，撫順發(fā)電廠2號(hào)機(jī)UPS系統(tǒng)運(yùn)行問題總結(jié)如下： 第一，UPS供電中斷或故障，均發(fā)覺F021保險(xiǎn)熔斷，并有UPS系統(tǒng)同步故障報(bào)警。F021為逆變器輸出熔斷器，只有當(dāng)逆變器消失嚴(yán)峻故障時(shí)愛護(hù)負(fù)載，幾次就地測(cè)量旁路電壓和旁路與輸出間電壓及頻率均未超限;因而懷疑UPS主控板是否有故障或程序缺陷。 其次，一旦逆變器消失故障(即F021熔斷)，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換至靜態(tài)旁路運(yùn)行，而靜態(tài)旁路供電穩(wěn)定性差的因素在此過程漸漸被暴露出來;由于穩(wěn)壓調(diào)壓器不能保證備用市電電壓在10%以內(nèi)波動(dòng)，所以電壓超限后，靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷。 第三，由穩(wěn)壓調(diào)壓器穩(wěn)壓精度與投產(chǎn)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)(如下表)比較結(jié)果證明穩(wěn)壓調(diào)壓器工作失穩(wěn)，

10、導(dǎo)致電壓波動(dòng)不穩(wěn)定使靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷;所以穩(wěn)壓調(diào)壓器需嚴(yán)格檢修、檢查。 2021年4月24日：穩(wěn)壓調(diào)壓器自動(dòng)穩(wěn)壓性能測(cè)試： 第四，為防止穩(wěn)壓調(diào)壓器在"自動(dòng)'方式下由于故障而失控，使調(diào)壓器輸出電壓遠(yuǎn)離整定值，特設(shè)有過壓、欠壓愛護(hù)電路。當(dāng)輸出電壓超出整定值10%時(shí)，愛護(hù)環(huán)節(jié)馬上切斷調(diào)壓電機(jī)電源，此時(shí)只可以手動(dòng)調(diào)壓。 第五，當(dāng)電池放電終了或UPS故障時(shí)，UPS向負(fù)載供電電源只有備用市電。若備電電壓超出標(biāo)準(zhǔn)，UPS拒絕切換，勢(shì)必造成供電中斷。因此備用市電的質(zhì)量對(duì)UPS系統(tǒng)來講是至關(guān)重要的。 第六，在閉合電池開關(guān)之前必需先將UPS主機(jī)的充電器開啟，待其輸出電壓升至額定值后，才能操作電池開關(guān)使其閉合。由于在UPS的直流回路中，有一組容量比較大的電解電容器，過高的電壓差，將使電容器的充電電流過大，一則可能使電容器損壞，二則可能使開關(guān)觸點(diǎn)燒壞，甚至傷及人體。 第七， Q050開關(guān)是先合后斷式，具有兩個(gè)位置，當(dāng)開關(guān)處于位置"AUTO'(正常運(yùn)行)時(shí)，負(fù)載由UPS系統(tǒng)供電(逆變器或靜態(tài)旁路);當(dāng)開關(guān)處于位置"BYPASS&#