一起UPS电能质量异常分析及防治方法
2017-12-27胡海将
摘 要：某电厂发生一起UPS电能质量下降导致的异常事件，经检查原因为UPS出口起滤波作用的交流电容老化损坏，从而导致异常的发生。本文对异常发生时的现象、查找过程等进行了阐述，并对UPS电能质量管理提出了建议，对类似设备管理具有借鉴意义。
关键词：UPS 电容 谐波 更换
1.引言
在理想的电力系统下，电压和电流波形都是光滑的正弦波，而实际上，当用电设备为非线性负载时，例如：开关型电源、电子镇流器、变速传动装置、UPS等，电流波形就会呈现非正弦波。具有基波电源频率整数倍频率的电压或电流称为谐波。通过对波形进行傅立叶级数展开可知：任何周期性的波形都可以分解成一个基波频率的正弦波和多个谐波频率的正弦波，对于对称波形，所有偶次谐波为零。
由谐波引起的危害可分为谐波电流引起的危害和谐波电压引起的危害。谐波电流引起的危害包括3N次谐波电流在中线的叠加致使配电电缆必须降容使用、变压器的损耗增大、谐波使断路器误跳闸等；谐波电压引起的危害主要包括电压畸变影响电子设备的正常运行和过零噪扰等。本文主要对某电厂一起UPS电能质量下降异常事件发生时的现象、查找过程等进行了阐述，并对UPS电能质量管理提出了建议。
2.异常现象
异常事件发生后，出线大面积数据异常情况，运行人员发检查发现：
（1）壁温大面积变坏点。
（2）发现发电机本体所有温度测点全变坏点；
（3）发电机功角变坏点；
（4）B汽泵后径向轴承温度模拟量测点2退出保护；
（5）监视工业电视的大屏幕画面显示不清，并不时黑屏；
（6）B侧氢冷器调门反馈突然变小并波动（19%→15.5%）；B小机调节油压力突变（向上波动）；
热控人员现场检查发现：
（1）定冷水流量多次發生异常变化；（2）DCS发"INFIT优化控制系统电源2故障"报警；
（3）检查锅炉炉INFIT控制系统电源2空开烧损；
（4）DCS画面发生明显波动的测点：①7号低加疏水温度；②8号低加疏水温度；③B氢冷器入口气动调节阀阀位；④2B小机调节油压力。
电气人员现场检查发现：
（1）励磁工控机电源模块坏；
（2）B UPS馈电柜频率在42Hz-58Hz之间波动，就地表计同步波动；
（3）A和B UPS 电压和电流未发现异常。
3.处理过程
（1）就地测量B UPS馈线柜频率50.02HZ，更换频率表后，频率显示正常，稳定在50.01Hz。但将更换下来的频率表在实验室进行试验显示正常；
（2）2号机监视工业电视的大屏幕画面显示不清，并不时黑屏，电源更换另一台机组后显示正常；
（3）2号机励磁系统工控机电源模块更换后恢复正常。
（4）围绕串口服务器及IDAS（由A UPS和B UPS进行供电，一主一备）进行以下试验和检查：断开串口服务器的两路UPS供电，将串口服务器电源改为厂用电供电，发现串口服务器及IDAS恢复正常。恢复UPS供电时故障依然存在，此过程中DCS测点波动依旧；
（5）围绕UPS进行检查：a）对B UPS输出侧电压录波，检测电压频率波形，都未发现异常；b）对UPS的工作接地进行检查，接地良好；c）对A UPS和B UPS录波，经过观察，三次谐波分量在2%，其它小于0.5%，未见高次谐波；d）在汽机智能前段配电柜进行未带负载录波，也未发现异常；e）对A UPS和B UPS进行电能质量检测，也未发现异常；f）UPS电源厂家到厂，进行现场设备参数、运行参数和故障历史记录，都正常，再次用厂家带来的录波仪对A，B（高次谐波录到51次）进行输入电源录波，未见异常。
通过以上试验初步判断UPS输出质量下降或UPS负荷中存在异常导致系统不稳定。
机组停运后进行两台UPS 进行交直流电容更换检修工作：
B UPS：（1）检测拆下交流电容值：主路3个分别为：1.43nF＼0.51nF＼0.52nF；旁路1个为：30.67uF
电容器铭牌：400V 50/69Hz，30uF（+10%，-5%），主路交流电容值明显下降。
（2）更换B UPS交直流电容后送电，所有故障均消失，均恢复正常。
A UPS：2A UPS 电容器拆下来测量数据：主路3个分别为：1.4nF＼0.5nF＼0.99nF；旁路1个为：30.43uF，铭牌同B UPS。
对2A UPS电容和控制卡件更换完后，进行空载和带载切换试验，无异常现象，DCS侧录波正常；
至此两台UPS均正常投入主路运行，各故障信号全部恢复正常。
4.结论
UPS交流电容性能降低会产生谐波，该高频谐波产生高频能量对DCS、DEH系统电源产生干扰，引起部分信号的跳变和卡件故障报警。建议3-5年对UPS交流电容进行一次更换，5-8年对UPS直流电容进行一次更换，确保重要控制电源安全可靠。
作者简介：胡海将、男、1985年6月19日出生、2008年6月毕业于南京理工大学、现就职于江苏国华陈家港发电有限公司、目前从事继电保护检修工
