某火电机组UPS供电中断事故研究

内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司 毛 康

2021年3月16日某发电公司3号机UPS 系统故障失电，造成A、B空预器跳闸、锅炉MFT 动作灭火、机组所有电气量测点坏点，机组功率失去监视，厂用电母线电压、电流、所有电动机电流失去监视。为保证设备安全，值班员被迫打闸停机。火力发电厂UPS 供电中断十分罕见，本次事故十分典型，暴露出了很多在UPS 系统设备管理与维护方面的短板，通过对事故原因的分析对今后在UPS 运行维护方面有很多启发。

1 事件经过

1.1 事件发生时的现象

2021年03月16日，3号机负荷600MW，主汽压力16.4MPa，A、B、D、E、F 磨煤机运行，A、B空预器主电机运行，1、2号UPS 运行正常。

19时26分48 秒，3号机组硬光字报“DCS 电源柜失电”、“锅炉电源柜失电”，火焰电视失电黑屏，操作员站213、216电脑失电黑屏，所有控制器报警。发变组画面发电机有功、无功，定子电压、电流，主变高压侧电压、电流、功率均坏点，故障录波器失电报警，发电机频率、主变高压侧频率显示正常。励磁系统电压、电流显示正常，灭磁智能测控装置故障、调节柜电源故障、整流柜综合故障、脉冲电源故障、励磁装置报警、AVC 切除，6kV、380V厂用电系统电压、电流均坏点，各辅机电流均坏点。启备变系统画面功率、电流坏点。保安系统各电压、电流显示坏点，柴油发电机机24V 电源报警。110V直流正常无报警，220V 直流系统直流一段馈线开关脱扣报警；A、B空预器主电机跳闸，辅电机联启失败，锅炉MFT 动作，首出“两侧空预器全停”。

1.2 事故处理经过

通过事件发生时的现象以及现场检查确认为UPS 系统故障，造成供电中断。由于A、B 空预器主、辅电机电源开关控制电源均取自UPS 系统，UPS 系统失电后，空预器电机电源开关控制电源失去，空预器跳闸无法启动。因所有电气参数失去监视，为保证设备安全，值班员被迫打闸停机。

2 过程分析

2.1 UPS 系统故障过程分析

3号机采用瑞士固特公司生产的PEW1060-220/220-EN-R 型UPS 并机系统，两台UPS 并列运行，2014年投运，单台容量为60kVA。2021年3月16日19时26分54秒1、2号UPS 相继发出故障报警，就地检查UPS 系统供电中断。将UPS 系统切换至手动旁路运行，恢复UPS 负荷供电。

检查UPS 系统失电之前主要报警信息为：“Current limiter active（输出电流超限）”、“Output inst.out of tolerance（输出电压平均值超限）”、“Output is out of tolerance（输出电压瞬时值超限）”“System lock in oper.Mode（锁定在静态旁路运行）”。现场检查1号UPS 逆变模块内部发生故障，控制板件无异常。2号UPS 整流器、逆变器等元件及控制板件无异常。

通过现场实际情况及报警信息分析得出：1号UPS 逆变器故障后，输出电压平均值超限（低于198V）、输出电压瞬时值超限（低于165V），导致1、2号UPS 系统同时切换至静态旁路运行。由于1号UPS 逆变器为间断性故障、时好时坏，当逆变器故障时1号、2号UPS 系统同时切换至静态旁路运行；恢复正常状态时1号、2号UPS 自动切回至主电源运行，往复切换多次后，UPS 系统自动锁定在静态旁路运行状态。

由于UPS 系统切换至静态旁路运行后，1号UPS 逆变器故障仍存在（内部短路状态，且1号UPS 输出开关在合闸状态），短路故障电流突变大，造成UPS 系统旁路电源开关跳闸，静态旁路电源失电，UPS 系统供电中断。

2.2 空预器跳闸原因

3号炉A、B 空预器主辅电机电源开关内接触器线圈控制电源均取自本段MCC UPS 电源小母线。当UPS 系统失电后，造成运行中的A、B 空预器电源开关内接触器控制电源失电，接触器释放，A、B空预器主电机跳闸；由于A、B 空预器辅电机电源开关内接触器控制电源失电，造成辅电机联启失败。

图1 UPS 系统报警信息

2.3 电气量测点变坏点原因

发变组系统各电气量测点均由发变组变送器屏送至DCS 系统，变送器屏电源取自UPS 配电柜；厂用6kV 系统与380V 系统PC、MCC 段电气量测点均由各自变送器送至DCS 系统，变送器电源取自UPS 配电柜。机组UPS 系统失电后各变送器电源失电，导致发变组及厂用电系统各测点变坏点。

3 暴露问题及启发

UPS 设备选型存在缺陷。本次事件原本是单台UPS 逆变模块内部发生故障，如果UPS 选型合理，单台UPS 出口配置静态开关，故障将能被及时隔离，不会影响系统其他部分正常供电。但UPS 设备选型仅采用标准配置、没有选配静态开关，导致实际运行中单台UPS 内部故障时会同时影响两台UPS 及旁路自动方式的稳定运行，导致了异常情况的不断扩大，最终造成事故。因此在UPS 设备选型时，须严格按照技术规范对设备的性能进行分析，如用户本身对技术参数缺乏深入理解，可聘请第三方专业机构进行风险评估。

对UPS 失电的可能性准备不足。UPS 系统虽然设计严谨、看似固若金汤，但其设备具有集成度高的特点，对电气元器件本身、控制板等要求也极高，如本身控制板故障供电失去的风险则大大增加。同时由于发电厂普遍对UPS 设备的认识存在短板，对现场设备技术特性了解不足，设备的设计或是接线的不合理很难被发现，这样也会给日后稳定运行留下巨大隐患。

UPS 系统检修维护标准低。本次故障后检查发现1号UPS 逆变器背面大量积灰，可能长期存在散热不良的情况。由于UPS 设备技术难度大，发电厂技术人员专业水平有限，过度依赖厂家，日常对UPS 设备的检查维护存在不足，未能通过有效手段开展对元器件的检测、检修。因此进行与厂家的技术交流、培训指导十分必要，进一步完善作业指导书内容，使UPS 检修与维护项目标准化、规范化。通过从设备各元器件外观检查、卫生清理、控制板件检查、电容检查、逆变器检查、风扇检查、更换性能不稳定元器件、验证逻辑功能的切换试验等检查与试验，切实做好UPS 深度维护检查，确保检修后长期稳定运行。

空预器二次接线存在缺陷。3号炉空预器电源回路改造多年且经历多次检修，二次图纸与实际接线不符。主辅电机电源开关内接触器线圈控制电源均取自UPS 电源。空预器当UPS 系统失电后，造成运行中的A、B 空预器电源开关内接触器控制电源失电，接触器释放，A、B空预器主电机跳闸无法启动。对于380V 设备开关接触器线圈控制电源普遍的接线方式是取自本身的主电源，这样具有简单可靠地特点，因对UPS 系统认识存在不足，认为UPS系统绝对可靠，盲目将空预器主辅电机控制电源改为UPS 供电。

综上，UPS 系统在火力发电厂中发挥着重要作用。但由于本身系统比较复杂，对其设备可靠性来说本身就有很大考验。再加上对其认识存在很多不足，常常在设备运行维护方面存在短板，所以UPS供电中断的风险必然存在。UPS 系统涉及专业多、范围广，在选型时要加强专业之间的协调，规划好方案；在运行中要加强管理维护，从而全面确保机组安全、稳定地运行。