高压大功率变频调速装置控制电源的管理改进

张林渠，李 翔

（四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017）

高压大功率变频调速装置控制电源的管理改进

张林渠，李 翔

（四川广安发电有限责任公司，四川 广安 638017）

介绍了一起因高压大功率变频调速装置控制电源失去后，引发机组锅炉主燃料跳闸的事故，找出了变频调速装置控制电源失去的原因是人为退出UPS，分析了在管理和使用UPS上存在的问题，提出了加强UPS管理和使用的措施。

变频器；不间断电源；控制电源；调速装置

0 引言

ASD6000S系列高压大功率变频调速装置，适用于6 kV电压等级三相交流异步电动机。某电厂一次风机A，B均使用ASD6000S系列高压大功率变频调速装置。2015年发生了一起一次风机变频器因UPS（不间断电源）控制电源维护不到位，使得一次风机不出力，进而引发机组跳闸的事故。

1 事故经过

2015-03-10，该电厂300 MW机组负荷为198 MW，一次风机A，B均在变频方式下运行。

17：39：03，一次风机B电机输出电流测点从55.89 A突降为0，且DCS显示为坏质量。此时变频装置无任何故障报警，一次风机B电机6 kV进线开关无跳闸，一次风机B电机变频器进出口及旁路开关无变位信号。

17：39：08，锅炉一次风风压低报警。检查发现一次风机B有运行信号，但一次风机B电流、转速均显示为坏质量。A，B侧一次风风道以联络门方式联络运行，A，B侧风压应一致。B侧一次风压低至1.5 kPa，炉膛负压持续下降低至-560 Pa。运行人员依据上述现象，综合分析后判断，一次风机B虽然有运行信号，但实际已无出力，立即关一次风机B出口电动门。因一次风机B电机6 kV母线侧开关在合闸状态，风机运行信号在，保护逻辑不允许关一次风机B出口电动门。

17：39：46，运行人员立即手动打跳一次风机B，触发机组RB保护动作，同时投入DE3油枪。

17：39：48，机组RB信号发出。

17：39：54，触发投入B，C层油枪。

17：39：55，锅炉全炉失火，机组跳闸。

2 事故原因分析

2.1 MFT（锅炉主燃料跳闸）原因

C，D，E层火检丢失，全炉失火，造成锅炉MFT。

2.2 全炉失火原因

一次风机B变频装置故障导致在无任何操作、无重故障信号、无进出线开关状态变位的情况下，输出电流突降为0，一次风机B实际无出力，一次风压低，致使无法携带煤粉进锅炉，引发全炉失火。

2.3 未变频切工频及未发重故障原因

“变频切工频”应由变频装置的PLC（可编程逻辑控制器）实现。因一次风机B控制电源UPS拆除后，备用控制电源无法无扰切换，主控制电源一旦掉电，变频装置PLC会因失电停止工作，故一次风机B变频装置未发重故障，也无法切换为工频运行。

2.4 变频装置故障原因

当变频装置内的主控制器及PLC的主控制电源失去后，应由备用控制电源供电。在2个电源切换期间，变频装置可利用电源回路中的UPS向PLC供电，向DCS发出轻故障报警信号，但由于变频装置UPS故障率较高，该电厂拆除了UPS，导致本次变频器装置整体失电。

2.5 变频装置主控制电源失去原因

经检查，变频装置主控制电源失去的原因是端子松动。

3 UPS作用分析

ASD6000S系列变频器控制电源电气原理如图1所示。主电源来自31号锅炉保安电源MCC，备用电源从变频器变压器中引出，电压均为220 V。

由图1可以看出，正常运行时，变频器控制电源由主电源提供，其负荷主要有220 V控制电源、报警器电源、控制柜内照明检修电源、开关柜交流电源。

当主电源故障时，备用电源正常时，电压继电器K1，K3失电，继电器K2，K4带电，其常开接点断开，常闭接点闭合，电源切换为备用电源提供。当工作电源和备用电源均故障时，UPS电源可提供220 V控制电源，其含PLC电源、继电器工作电源、触摸屏电源、控制机箱工作电源。

变频器厂家技术说明书、培训教材、现场培训资料，均未明确告知变频装置运行期间UPS不能退出运行。而该厂变频装置内的UPS自投运以来，多台UPS出现了故障，现场技术人员对UPS退出后的后果认识不足，主观认为退出UPS后，主电源故障后，可无扰自动切换为备用电源，不会对变频器控制产生影响。在对主备电源切换过程中，UPS故障时，擅自拆除了变频器的UPS装置。

经分析和现场试验发现，在主、备电源切换时，变频装置PLC会出现约1s的无控制电源状态，导致控制器PLC失电重启。在此期间，变频器PLC无输出。在这起事故中，控制电源切换期间PLC短时失电，一次风机B不出力，虽电流和转速测点显示为坏质量，但无法检测出重故障，故未将变频切换为工频运行，也不发出报警到DCS，从而延误运行人员对风机故障的判断和处理，引发了锅炉MFT。

4 UPS管理问题

（1） 对ASD6000S系列变频器UPS控制电源重要性认识不足。

现场技术人员认为控制电源设计有2路，可靠性较高，对UPS在控制电源切换发生短时失电时，造成的PLC装置重启、故障信号不能发出等情况的严重后果认识不足。

（2） 对UPS的管理不到位。

厂家的产品使用说明书对UPS管理没有特别的要求，并且现场技术人员对UPS疏于管理，在运行、操作顺序等方面存在不合理现象，造成UPS故障。

图1 ASD6000S系列变频器控制电源电气原理

运行人员在设备停运后，控制电源停电时，如果先断开主电源QF11，不及时断开UPS出口开关QF13（此时设备已停运，无备用电源），通过UPS继续向外提供220V控制电源，会因过放电造成UPS的蓄电池损坏。尤其是机组长期备用或检修，因操作管理不精细，UPS损坏故障频繁发生。

因对UPS重要性认识不足，在UPS发生故障损坏后，就直接将其退出，从而导致事故的发生。

5 加强UPS管理措施

基于ASD6000S系列变频器UPS对机组安全运行的重要性，电厂现场重点从以下几个方面加强UPS的管理。

（1） 规范UPS停送电管理。在控制回路无检修时，其控制电源不停电，UPS保持充电备用状态。

（2） 明确并严格执行控制电源停电操作顺序，防止UPS因过放电而损坏。控制电源的停电顺序为：通过触摸屏关闭PLC程序及电源→断开UPS出口空气开关QF13→关闭UPS电源输出开关（在UPS本体柜箱）→断开备用电源空气开关QF12→断开主电源空气开关QF11→断开主电源上一级MCC负荷开关。

（3） 明确并严格执行控制电源送电操作顺序，防止UPS因过放电而损坏。送电顺序与停电顺序相反。

（4） 加强对UPS的检查和维护。运行人员每班对UPS进行巡视检查，检修人员每周对UPS进行维护性检查，机组停备或转入检修状态，应将UPS的检查纳入停电备检修项目。检查的项目与内容包括以下几点。

① 现场观察UPS电源显示控制操作面板，确认显示面板上的各项图形显示单元都处于正常运行状态，所有电源的运行参数都处于正常值范围内，在显示的记录内没有出现任何故障和报警信息，检查电池容量指示是否正常，电池是否有明显的过热痕迹。

② 观察UPS电源所带负载量和UPS蓄电池后备时间是否有变化。如有变化，应检查有无增加负载、负载的运行情况和负载是否有不明故障。

③ 声响噪音是否有可疑的变化，特别是UPS电源输入、输出隔离变压器的响声。当出现异常“吱吱”声时，可能存在接触不良或匝间绕组绝缘不良现象；当出现低频的“啵啵”声时，变压器可能有偏磁现象。

④ 确保机柜风扇的空气过滤网没有堵塞物。

⑤ 当发现UPS电源的输出电压异常升高时，应检查UPS电源的滤波电容是否完好。

⑥ UPS故障时应及时维护检修，不能修复时应及时更换，严禁无UPS运行。防止电源失电切换时，因切换短时失电，造成变频器PLC控制电源丢失，引发变频器不出力且不报警。

6 结束语

ASD6000S系列变频器厂家对UPS的使用说明不够完善，现场技术人员对UPS重要性认识不足、未规范管理、运行操作不当、检修维护不力，造成UPS频繁损坏，甚至擅自拆除UPS，致使在主/备电源切换时，PLC短时失电重启，变频器不能正常出力且不发出重故障报警，延误运行人员对异常的判断与处理，引发锅炉MFT。提高对UPS重要性的认识和加强管理，有助于提高机组的安全运行水平。

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2015-12-28；

2016-03-05。

张林渠（1976-），男，工程师，主要从事火电厂运行管理工作，email：gagszlq@163.com。

李 翔（1978-），男，高级工程师，主要从事火电厂运行管理工作。