某锅炉UPS故障分析与处理

王光恒

东南大学,江苏 南京 210088

某锅炉UPS故障分析与处理

王光恒

东南大学,江苏 南京 210088

锅炉压力容安全技术监督涉及方方面面。在现代化的发电厂中，交流不停电系统越来越成为不可或缺的电源系统。本文介绍了一起UPS典型故障锅炉引发的锅炉灭火事件，简要描述了的事件发生与检查过程，分析了UPS故障的原因，实施了有效处理，提出了后续改进建议及反事故措施。

锅炉；不间断电源；逆变器；蓄电池；故障

boiler；UPS；Inverter；Battery；Fault

锅炉压力容器安全技术监督涉及方方面面，不仅仅是锅炉专业的范围，更牵涉到电气、化学、热工等领域。因此，深入、全面地分析一起电气UPS故障引发的锅炉灭火事件，有助于举一反三，综合治理，提高锅炉压力容器的本质安全度。

1 UPS工作原理

在现代化的发电厂中，随着发电机组单机容量的不断增大，机组控制、监视系统的自动化水平程度越来越高，普遍采用较为先进的计算机控制装置。该装置对电源质量和供电可靠性要求很高，即无论厂用电中断还是电网故障，都不应中断供电，这些装置一旦失电，将会使机组失去必要的监视和调节手段，给机组的安全稳定运行造成严重的威胁，甚至造成巨大的经济损失。这就要求大容量机组中不但有可以使机组安全停机的事故保安电源，而且要求有一个为控制、监视装置及事故后状态参数记录装置提供高供电品质且不间断供电的电源，即UPS(Uninterruptible Power System)电源。

某厂所用UPS系统主要向DCS、计算机监控系统、网络监控系统、汽轮机监视仪表、继电保护装置、火灾报警装置等非常重要的负荷供电，由主机柜（整流器、逆变器、静态开关、控制系统）、旁路柜（隔离变压器、自动稳压器等）和馈线柜（连接所有由UPS供电的负载）组成。额定容量为80KVA，双机分段配置，供热380V工作A段向主回路供电，供热380V工作B段向旁路供电，自带蓄电池提供直流电。其工作原理见图一。

正常情况下，主回路输入三相交流电经整流器变成直流电，再由逆变器变换为220V更平稳的交流电，经馈线柜向负载供电.。

当380V交流电电源或整流器发生故障，UPS将自动(无延迟)转由蓄电池组供电；交流电电源或整流器恢复正常后，又自动转为整流器供电。

当逆变器出现故障或输入电压过低且自动旁路工作正常时，UPS将自动转由旁路电源向负载供电；当逆变器恢复正常后，自动切换至逆变器向负载供电；当旁路的补偿变压器和接触器出现故障，则可以将旁路切换开关QN切换至市电继续向负荷供电。

在检修UPS期间，由旁路交流电源通过手动检修旁路直接向负载供电。

2 故障产生及临机处理

某炉UPS主机柜1出现逆变器故障报警，自动切至旁路供电。UPS主机柜1本体上显示报警内容为：“INV PHASE L3F A U L T ”（逆变器缺相故障）和“MOUDLE NOT READY”（模块未准备好）。

运行人员应检修人员要求，将UPS 1停电，将该UPS转至检修旁路供电，并将该UPS主机柜停运。

运行人员启动锅炉UPS主机柜1运行，显示正常并无报警。检修人员查看主机柜面板上的各项测量参数均正常，检修人员用万用表测量锅炉UPS主机柜1整流输出电压正常，运行人员合上蓄电池输出开关。

经检修和运行人员协商，认为UPS主机柜1运行正常，可以将UPS切为主路运行，运行人员将锅炉UPS主机1由手动维修旁路运行方式恢复为正常运行方式。

发现锅炉UPS馈线柜1上的电压表指示为“0”V，紧急合上UPS检修旁路电源开关，恢复供电，而这短暂的断电导致了锅炉灭火。因为就地辅助盘当前电源为UPS1电源供电，UPS电源中断后，由于辅助盘失电导致就地压缩空气跳闸阀关闭，气动门关闭，LNG1、2跳闸阀、A2、B2燃烧器电磁阀关闭，火焰丧失，MFT动作，锅炉灭火。

3 故障分析及诊断

现代化电厂都非常注重安全管理，具有一整套规范的安全生产规章制度及规程、标准，所以故障的发生意味着管理存在漏洞，需要分析并采取改善措施。

从人、机、物、料、环等要素分析着手，剖析各个环节，可以发现：

1）引起此次事故的主要原因是运行人员的错误操作，在切换操作前对操作后的风险认识不足，且没有执行工作票、操作票制度。检查中将主机柜投运（ON/OFF开关切至ON）,在操作面板上输入将电源切至旁路运行，但是没有成功，再将主机柜停运（ON/OFF开关切至OFF）将自动旁路开关IA3，主输出开关IA2合上，切开手动维修旁路IA1开关，此时由于ON/ OFF开关处于OFF，逆变器没有工作，致使静态开关处于失电状态，不能完成电源自动切换，从而造成UPS失电。

2）由于显示逆变器故障，因此更换了逆变器电路板，但是带上负载运行几分钟后，又报警显示逆变器故障，而后对与逆变器相连的电容进行检测，用万用表测电容值，发现1、3相的电容存在严重问题，规定的电容的额定值是250±5%μ F，而实际测量值为1.87μ F和1.75μ F，根本达不到稳定波形的作用，导致报警，而在现场事故检查过程中临时的测试是没有带负载，从而对波形的影响小，没有发出报警而显示主机柜正常。

3）在进一步对主机柜进行检查时还发现其蓄电池存在问题。将蓄电池的正负极接在智能蓄电池测试仪上，将其作为负载，然后设定10A（In10%）的电流对蓄电池进行放电实验，每隔一个小时用电压表分别去测量每个蓄电池的电压，并于规定相比较，当放电5个小时的时候就发现有19块电池的电压已经低于Un90%，而放电10个小时后，电压还能达到Un90%的就只剩几块了，而后又将蓄电池开关合上对其充电，然后再放电检测，结果没有改观。

4 事故处理措施

对上述情况采取的处理办法分别是，在主机柜上粘贴具体的操作流程，以辅助指导现场检查修理，避免操作人员、检修人员因为紧张、劳累、环境因素等忘记或遗漏重要的、安全的工序或内容。

将电容和蓄电池都进行更新，解除隐患。更新前进行必要的检查、检验。

5 后续反事故措施及建议

为彻底处理问题，排除隐患，杜绝类似故障发生，编制反事故措施及建议如下，以进行后续的、全方位的改进，持续加强锅炉压力容器安全技术监督。

1）原理图中有总输出开关QF2,若其出现故障，则负荷将全部失电，因此存在安全隐患，建议将其去除。

2）主路中没有隔离变压器，当外界发生短路故障时，其强大的电流冲击将损坏其他设备，而若有隔离变压器，其电流只能到达原边，故能保护其他装置。

3）没有一个智能的监测仪来监测和记录电池充放电过程中的电压，并且没有办法对充电电流大小进行控制，建议更换、升级蓄电池柜。

4）此事件中UPS1主路逆变器缺相故障是由于滤波电容器和逆变控制板损坏造成的，因此，建议针对此类故障研究制定预防性监测维护计划，以免类似事件再次发生。

5）辅助盘设计有UPS1和APS两路电源供电，但两路电源由手动切换开关切换，不能达到不间断供电的要求，建议重新评估两路电源的切换是否满足正常运行需求，是否需要改造成快切装置。

6）全厂各区域的UPS，设备原理、操作方法存在不同之处，建议对全厂的UPS进行调查，弄清楚各台设备之间的区别，针对不同的UPS设备对值班人员进行操作知识培训，提高认识水平。

Fault analysis and treatment with UPS of heating boiler

Wang Guangheng
Southeast University Nanjing Jiangsu 210088

In modern power p，lAaCn tsuninterruptible system is increasingly becoming an integral part of the power system. Describe the checking process of UPS, analyze the causes about the UPS faults, take useful measures and offer proposals to improve the performance and safety.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.075

王光恒（1990－），男，江苏徐州人，东南大学电气工程及其自动化专业。