AEG 60kVA UPS在火电机组的应用及事故分析

刘玮 黄瑛琪

摘 要：UPS对保障火电机组的安全、可靠运行发挥了极其重要的作用。本文介绍了德国AEG 60kVA UPS的组成部分和运行方式，并分析了一起因该型号UPS故障导致机组跳闸的事故案例。

关键词：UPS；火电机组；事故分析

一、AEG UPS装置概述

可门电厂二期600MW火电机组使用的UPS装置为德国AEG公司60kVA系列产品，每台机组有两套UPS装置并列运行，互为备用。该UPS为双变换纯在线式结构，控制系统以多重微处理器为基础，每个处理器处理不同任务，使控制系统具有强大的运算功能。控制板之间通过总线进行内部高速数据通讯，所有的运行和参数均由内部软件管理。个体模块之间的数据交换采用CAN总线的方式（Controller Area Network），CAN总线具有较高的抗干扰能力，广泛应用在工业领域。

整流器（REC）向逆变器和电池提供直流电压，逆变器（INV）把直流电压转换成单相220V的交流电压。当市电出现故障时（比如市电丢失），UPS继续通过电池不间断地向负载供电。静态旁路（SBS）更增强了整个UPS系统供电的可靠性，当逆变器INV故障时，静态旁路SBS导通，保证了负载的不间断供电。

二、AEG UPS的组成部分

1）整流器部分（Rectifier）：可控硅和控制单元、变压器、电池滤波单元、干扰抑制装置；

2）逆变器部分（Inverter）：功率（IGBT）和控制单元、干扰抑制装置；

3）静态旁路 （SBS）：可控硅和控制单元、干扰抑制装置。

三、AEG UPS的4种不同运行方式

1）市电供电运行模式：整流器由市电供电，并把交流电压静态地变换成稳定的直流电压。此直流电压对电池充电，可根据连接的电池状况自动涓流充电（Trickle Charge）。逆变器把直流电压转换成稳定的正弦波的交流电，供给到下级的负载。

2）市电失败运行模式：市电已经不能充分地向UPS系统的整流器提供电力。在这种情况下，已被充满的电池将不间断地向逆变器供电。即使市电失败，也能保证负载的供电，持续供电时间由电池的容量而定。当电池电压降低到最低允许电压时，逆变器将关断。当市电的电压和频率恢复到允许的正常范围时，整流器也自动恢复到正常整流状态，重新开始向逆变器供电和向电池充电。

3）逆变失败运行模式：如果逆变器故障，将通过静态旁路向负载提供电力。静态旁路是一个连接在负载和市电之间的电子开关，静态旁路的同步单元保证了逆变器输出电压的相位和频率时刻与市电同步。

4）手动旁路运行模式：手动旁路方便了维护和服务人员能在不断开向负载供电的情况下开展工作。（需要注意：手动旁路开关只能在逆变器输出被断开后闭合。手动旁路运行状态时，如果市电停电，UPS的负载也会断电。）

四、事故经过及原因分析

（一）事故经过

2014年10月8日17：03，可门公司#4机组光字牌突发“UPS综合故障”报警，DCS上2311画面“UPS蓄电池运行”、“逆变器运行”报警。运行人员就地检查#4机组#1UPS报“旁路自检故障”“看门狗故障”，#1UPS无输出、旁路电压测量丢失，#2UPS已切至自动旁路运行方式。

电气检修人员检查初步分析为#4机组#1UPS旁路接口板故障，积极联系厂家（AEG北京办事处）并查找备件，确定厂家技术人员10月10日携备件到厂处理。

因#4机组#2UPS已切至自动旁路运行，#4机组UPS馈线负荷仅靠保安MCC 单路电源供电，#2UPS逆变及直流均无法备用供电，為提高UPS电源和负载的可靠性，同时尽早隔离#1UPS避免影响#2UPS运行，经与厂家沟通确认，计划10月9日进行#1UPS转检修及#2UPS切回逆变运行操作，待10日厂家到厂后再检查并更换卡件。

10月9日上午制订技术方案，下午运行会同电气检修在#3机组（调停状态）进行相应操作演练均正常后，当晚将#4机组#1UPS隔离至检修状态。操作过程中#1UPS转检修状态正常，21：39在进行#2UPS由自动旁路切至逆变运行时因静态开关环流引起保安MCC开关跳闸造成机组UPS负荷全部失电。21：44磨煤机全部跳闸，锅炉MFT，机组紧急停机。

10月9日21：39 CRT画面上发现UPS输出无电压时，检修人员立即到就地检查确认#4机组UPS确无电压输出，旁路电源丢失，立即手动将#2UPS切至直流逆变运行，恢复#4机组UPS供电。经检查并咨询AEG厂家技术人员，分析为#2UPS静态开关（旁路控制板）故障导致切换时进线电源环流造成跳闸。检修人员立即从#3机组#1UPS拆下旁路接口板、旁路控制板进行更换后，启动#4机组两套UPS并机运行正常。机组重新启机，于10日06：45并网成功。

（二）原因分析

1）因为#4机#1UPS在2014年初曾出现“看门狗故障”，当时经过厂家确认后更换过旁路控制板，所以初步分析为#1UPS旁路板卡再次发生故障。此后将#4机#1UPS的旁路接口板和旁路控制板替换到之前正常运行的#3机#1UPS，#3机#1UPS出现同样的故障信号，因此可以确定为旁路板卡故障。分析得出：可能因为旁路控制板故障，检测不到旁路运行，无法提供给逆变控制板正确的旁路运行信号，从而导致逆变控制板程序错乱，切断逆变输出，引发#1UPS无输出。

2）#4机#1UPS退柜过程中，#2UPS报警信息：“逆变器故障、并机操作故障、并机CAN通信故障、收不到主机信息”，多次重新启动逆变器均失败原因：X3二次插头是并机CAN通讯线，拔出时出现“并机操作故障、并机CAN通信故障、收不到主机信息”为正常的报警信号，#4机#2UPS误接收到#1UPS旁路的运行信号，因此将逆变切至旁路，以防止两台UPS的电源环路发生。同样在#3机#1UPS换上#4机#1UPS的旁路接口板和旁路控制板后，当启动#1UPS，插上X3二次插头时，#3机#2UPS会短暂将逆变切至旁路再切回逆变，都是由#1UPS的故障旁路板卡引起。

3）在#1UPS由检修旁路进行供电、#2UPS输出空开断开运行方式下，操作#2UPS进行并机；操作至#2UPS静态旁路切至主电源供电（整流逆变）方式时，因#1、2UPS输出电压压差大，经切换第三次时，UPS失电上级旁路电源开关跳闸原因：对于UPS无论是否断开输出空开，程序默认输出空开在合闸位置，因此当#1UPS 在检修旁路位置时，为防止#2UPS逆变输出和#1UPS旁路输出两路电源形成环路，控制板不允许#2UPS由旁路切至逆变。多次操作导致静态开关状态错误时，#2UPS逆变输出和旁路输出两路电源同时存在，形成环路，导致上级旁路开关跳闸。

4）UPS失电后，热控电源盘柜电源切换为由保安MCC 备用电源带，但是切换装置切换过程中出现断电现象导致控制回路失电造成给煤机跳闸，进而机组发生跳闸。

参考文献：

[1] 赵建统，梁树坤.UPS电源的现状、发展及选配[J].电源世界，2008（10）.

[2] 吴振英.UPS不间断电源浅谈[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2009（02）.

[3] 冯勇，尚金梅.UPS不间断电源的原理与维护[J].黑龙江科技信息，2009（12）.

作者简介：

刘玮（1987-），男，汉族，福建漳州人，本科，助理工程师，研究方向：电气自动化；黄瑛琪（1986-），女，汉族，广西桂林人，学士，助理工程师，研究方向：电气自动化。