一起电厂侧UPS电源非停事故分析

鲁 鹏

华电电力科学研究院有限公司，浙江 杭州 310000

0 引言

根据安徽省《安徽电力调度控制中心关于开展安徽电网火电厂辅机变频器低电压穿越能力试验和整改工作的通知》（调〔2013〕179号文）要求，给煤机变频器电源在2014年10月份进行了低电压穿越保护改造，改造方案未能按照反措源要求设置备用电源并加装静态切换开关，造成UPS供给的主电源电压失去时，无可靠的备用电自动投入。重要负荷采用单系统供电，没有按照《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》关于二次回路重要负荷需要常用双系统供电，导致了非停事故发生[1]。

1 事故概况

事件前该机组主要参数：机组负荷435 MW。机组AGC协调控制方式为燃料、给水、引、送风量、一次风量均在“自动”方式，A、B、C、D 4台给煤机运行，E、F给煤机备用。

机组UPS输出电源电压陡降，机组4台运行给煤机跳闸，造成机组“全燃料中断”，机组跳闸。

23：07：39，运行监盘发现该机组1～4号DCS操作员站失电，#2机组跳闸，负荷到零。锅炉FSSS画面首出原因为“全燃料中断”。运行人员发现操作台4台CRT失电，查看FSSS系统机组跳闸首出“全燃料中断”MFT信号动作，从而造成了一起非停事故。

2 事故检查

检查人员到位，首先通过对操作台4台CRT失电进行检查，发现集控室操作台下UPS装置不输出。供电电源分为两路，分别取自DCS电子间、DCS电源柜，其中一路为厂用UPS经A3空开供给（空开容量6 A），一路为保安段经B3空开供给（空开容量6 A），通过集控室操作台下交流接触器切换，切换后后接入操作台下热控UPS装置，其输出供给操作台装置输出，经电源插排供给操作台3台CRT电源。

采用万用表进行测量，插排上没有电，到DCS电子间检查发现A3空开跳闸，且试合闸失败，进一步检查操作台下的UPS装置，测得UPS装置输出无电压。判断该UPS装置故障，临时将该装置甩开，直接由接触器切换后供电源插排，试合A3空开正常，3台操作员站恢复供电，画面正常显示。

临时将UPS甩开，直接由接触器切换后供操作台CRT电源，CRT恢复送电，待备品到后更换UPS装置。对甩开的操作台UPS装置进行检查，发现积灰较多，相间阻值580 kΩ，对地电阻为无穷大。

操作台恢复供电后，从历史站调用历史趋势，机组跳闸首出为“全燃料中断”，进一步检查确定为“给煤机全停”信号发出，同时发现A、B、C、D 4台运行中的给煤机给煤量全部显示负值，判断为给煤机停止运行。

进一步检查给煤机控制电源，发现在#2炉6台给煤机变频器在低电压穿越项目改造后，6台给煤机变频器的控制电源由原来的动力电源下口供电改为UPS供电，因此，在UPS电源失去时，4台运行给煤机全部跳闸，临时将B、C、D、E、F 5台给煤机控制电源又改为由动力电源下口供电后，恢复正常运行。

故障前后的UPS电压数值如表1所示。经检查发现，UPS电源输出波形及电压数值从正常变成不正常。6 kV开关位置以及灭磁开关位置发生变化，机组跳闸。UPS正常运行时，整流器把输入交流电变换为稳定的直流，整流器兼充电器功能，采用均流充电，能够有效提高蓄电池使用寿命；逆变器采用大功率绝缘栅双极型晶体管（IGBT），控制采用正脉宽调制技术，将直流逆变回交流，整流器和逆变器同时工作，给负载供电的同时，还会对蓄电池充电，当市电异常时，整流器停止工作，转由蓄电池（外接直流）经逆变器向负载供电，若电池电压下降到放电终止电压，而市电仍未恢复正常，UPS将转由旁路供电（如果主路、旁路同源，UPS关机）[2-3]。此时，UPS状态不对，需进一步分析。

从表1可以看出，机组UPS输出电压、锅炉AC 220 V电源切换柜UPS电压、汽机AC 220 V电源切换柜UPS电压、机组UPS输出电流均突然出现故障，然而锅炉AC 220 V电源切换柜保安段电压、汽机AC 220 V电源切换柜保安段电压此时均为正常。

表1 故障时电压电流表

3 事故分析

在给煤机变频器的低电压穿越项目改造后，变频器的控制电源由原来的动力电源下口供电改为UPS供电，在UPS输出电压故障时，全部给煤机控制电源失去，发出给煤机停运信号至DCS，DCS发出“全燃料中断”，触发MFT，造成机组给煤机全停。UPS主路故障后未能及时切至旁路运行，原因是UPS逆变器工作不稳定，信号采集板采集的逆变器波形信号出现异常，逆变器瞬时停止工作，而主板未能及时判断出逆变器运行状态，默认主路运行，未切至旁路，造成负载瞬时全部失电。

UPS装置切换至主回路空载运行时，先后发生两次空载运行中主、旁路自动切换故障。厂家更换逆变器及UPS控制系统后进行监测，未出现主、旁路自动切换故障情况[4]。判断为UPS装置逆变器故障，分析可能出现逆变器故障原因，具体如下：

（1）逆变器大功率IGBT模块性能不稳定，造成触发波形出现异常。

（2）UPS控制系统存在缺陷，因厂家更换逆变器及UPS控制系统后，未出现主、旁路自动切换故障情况。

（3）UPS逆变器故障后未能及时切至旁路运行。

UPS装置及其切换回路发生故障是这起事故的直接原因。给煤机变频器电源在进行低电压穿越保护改造时，改造方案未能按照反措要求设置备用电源并加装静态切换开关，造成UPS装置供给的主电源电压失去时，无可靠的备用电源自动投入。重要负荷采用单系统供电，反措执行不到位，直接导致给煤机电源全部失去，从而造成事故的发生。

4 整改措施

（1）机组UPS装置切至旁路运行，并做好防止自动切回主路运行措施。要求UPS厂家到厂进行处理，更换机组UPS装置主控系统及逆变器装置。

（2）机组UPS装置所带全部负荷电源切换至备用电源供电，备用电源由机组380 V保安段供电。

（3）更换机组UPS装置主控系统及逆变器装置后，对机组UPS装置进行全面性能检测，对机组UPS装置同时进行全面性能检测。

（4）利用机组检修，机组所有给煤机变频器控制电源改为双电源供电，并加装切换装置，正常运行时由UPS供电，UPS电源故障时切换至动力电源下口供电，改造后要通过实际的切换试验，保证UPS电源故障时变频器仍正常运行。

5 结束语

近年来，某电厂发生了多起UPS电源故障导致的非停事故，严重影响电厂的正常运行。文章通过分析一起电厂UPS故障导致机组停机的典型案例发现，重要设备只通过UPS单电源进行供电，UPS发生故障时，且切换装置也出现了问题，重要设备失去控制电源，导致了故障的发生。由此可知，相关人员需在日常工作中加强对UPS电源的检查与维护工作，并定期做好切换试验，确保设备稳定运行，以提高电厂侧UPS电源系统供电的可靠性。