某鍋爐UPS故障分析與處理

王光恒

東南大學(xué),江蘇 南京 210088

某鍋爐UPS故障分析與處理

王光恒

東南大學(xué),江蘇 南京 210088

鍋爐壓力容安全技術(shù)監(jiān)督涉及方方面面。在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中，交流不停電系統(tǒng)越來越成為不可或缺的電源系統(tǒng)。本文介紹了一起UPS典型故障鍋爐引發(fā)的鍋爐滅火事件，簡要描述了的事件發(fā)生與檢查過程，分析了UPS故障的原因，實施了有效處理，提出了后續(xù)改進建議及反事故措施。

鍋爐；不間斷電源；逆變器；蓄電池；故障

boiler；UPS；Inverter；Battery；Fault

鍋爐壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督涉及方方面面，不僅僅是鍋爐專業(yè)的范圍，更牽涉到電氣、化學(xué)、熱工等領(lǐng)域。因此，深入、全面地分析一起電氣UPS故障引發(fā)的鍋爐滅火事件，有助于舉一反三，綜合治理，提高鍋爐壓力容器的本質(zhì)安全度。

1 UPS工作原理

在現(xiàn)代化的發(fā)電廠中，隨著發(fā)電機組單機容量的不斷增大，機組控制、監(jiān)視系統(tǒng)的自動化水平程度越來越高，普遍采用較為先進的計算機控制裝置。該裝置對電源質(zhì)量和供電可靠性要求很高，即無論廠用電中斷還是電網(wǎng)故障，都不應(yīng)中斷供電，這些裝置一旦失電，將會使機組失去必要的監(jiān)視和調(diào)節(jié)手段，給機組的安全穩(wěn)定運行造成嚴(yán)重的威脅，甚至造成巨大的經(jīng)濟損失。這就要求大容量機組中不但有可以使機組安全停機的事故保安電源，而且要求有一個為控制、監(jiān)視裝置及事故后狀態(tài)參數(shù)記錄裝置提供高供電品質(zhì)且不間斷供電的電源，即UPS(Uninterruptible Power System)電源。

某廠所用UPS系統(tǒng)主要向DCS、計算機監(jiān)控系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)、汽輪機監(jiān)視儀表、繼電保護裝置、火災(zāi)報警裝置等非常重要的負荷供電，由主機柜（整流器、逆變器、靜態(tài)開關(guān)、控制系統(tǒng)）、旁路柜（隔離變壓器、自動穩(wěn)壓器等）和饋線柜（連接所有由UPS供電的負載）組成。額定容量為80KVA，雙機分段配置，供熱380V工作A段向主回路供電，供熱380V工作B段向旁路供電，自帶蓄電池提供直流電。其工作原理見圖一。

正常情況下，主回路輸入三相交流電經(jīng)整流器變成直流電，再由逆變器變換為220V更平穩(wěn)的交流電，經(jīng)饋線柜向負載供電.。

當(dāng)380V交流電電源或整流器發(fā)生故障，UPS將自動(無延遲)轉(zhuǎn)由蓄電池組供電；交流電電源或整流器恢復(fù)正常后，又自動轉(zhuǎn)為整流器供電。

當(dāng)逆變器出現(xiàn)故障或輸入電壓過低且自動旁路工作正常時，UPS將自動轉(zhuǎn)由旁路電源向負載供電；當(dāng)逆變器恢復(fù)正常后，自動切換至逆變器向負載供電；當(dāng)旁路的補償變壓器和接觸器出現(xiàn)故障，則可以將旁路切換開關(guān)QN切換至市電繼續(xù)向負荷供電。

在檢修UPS期間，由旁路交流電源通過手動檢修旁路直接向負載供電。

2 故障產(chǎn)生及臨機處理

某爐UPS主機柜1出現(xiàn)逆變器故障報警，自動切至旁路供電。UPS主機柜1本體上顯示報警內(nèi)容為：“INV PHASE L3F A U L T ”（逆變器缺相故障）和“MOUDLE NOT READY”（模塊未準(zhǔn)備好）。

運行人員應(yīng)檢修人員要求，將UPS 1停電，將該UPS轉(zhuǎn)至檢修旁路供電，并將該UPS主機柜停運。

運行人員啟動鍋爐UPS主機柜1運行，顯示正常并無報警。檢修人員查看主機柜面板上的各項測量參數(shù)均正常，檢修人員用萬用表測量鍋爐UPS主機柜1整流輸出電壓正常，運行人員合上蓄電池輸出開關(guān)。

經(jīng)檢修和運行人員協(xié)商，認(rèn)為UPS主機柜1運行正常，可以將UPS切為主路運行，運行人員將鍋爐UPS主機1由手動維修旁路運行方式恢復(fù)為正常運行方式。

發(fā)現(xiàn)鍋爐UPS饋線柜1上的電壓表指示為“0”V，緊急合上UPS檢修旁路電源開關(guān)，恢復(fù)供電，而這短暫的斷電導(dǎo)致了鍋爐滅火。因為就地輔助盤當(dāng)前電源為UPS1電源供電，UPS電源中斷后，由于輔助盤失電導(dǎo)致就地壓縮空氣跳閘閥關(guān)閉，氣動門關(guān)閉，LNG1、2跳閘閥、A2、B2燃燒器電磁閥關(guān)閉，火焰喪失，MFT動作，鍋爐滅火。

3 故障分析及診斷

現(xiàn)代化電廠都非常注重安全管理，具有一整套規(guī)范的安全生產(chǎn)規(guī)章制度及規(guī)程、標(biāo)準(zhǔn)，所以故障的發(fā)生意味著管理存在漏洞，需要分析并采取改善措施。

從人、機、物、料、環(huán)等要素分析著手，剖析各個環(huán)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)：

1）引起此次事故的主要原因是運行人員的錯誤操作，在切換操作前對操作后的風(fēng)險認(rèn)識不足，且沒有執(zhí)行工作票、操作票制度。檢查中將主機柜投運（ON/OFF開關(guān)切至ON）,在操作面板上輸入將電源切至旁路運行，但是沒有成功，再將主機柜停運（ON/OFF開關(guān)切至OFF）將自動旁路開關(guān)IA3，主輸出開關(guān)IA2合上，切開手動維修旁路IA1開關(guān)，此時由于ON/ OFF開關(guān)處于OFF，逆變器沒有工作，致使靜態(tài)開關(guān)處于失電狀態(tài)，不能完成電源自動切換，從而造成UPS失電。

2）由于顯示逆變器故障，因此更換了逆變器電路板，但是帶上負載運行幾分鐘后，又報警顯示逆變器故障，而后對與逆變器相連的電容進行檢測，用萬用表測電容值，發(fā)現(xiàn)1、3相的電容存在嚴(yán)重問題，規(guī)定的電容的額定值是250±5%μ F，而實際測量值為1.87μ F和1.75μ F，根本達不到穩(wěn)定波形的作用，導(dǎo)致報警，而在現(xiàn)場事故檢查過程中臨時的測試是沒有帶負載，從而對波形的影響小，沒有發(fā)出報警而顯示主機柜正常。

3）在進一步對主機柜進行檢查時還發(fā)現(xiàn)其蓄電池存在問題。將蓄電池的正負極接在智能蓄電池測試儀上，將其作為負載，然后設(shè)定10A（In10%）的電流對蓄電池進行放電實驗，每隔一個小時用電壓表分別去測量每個蓄電池的電壓，并于規(guī)定相比較，當(dāng)放電5個小時的時候就發(fā)現(xiàn)有19塊電池的電壓已經(jīng)低于Un90%，而放電10個小時后，電壓還能達到Un90%的就只剩幾塊了，而后又將蓄電池開關(guān)合上對其充電，然后再放電檢測，結(jié)果沒有改觀。

4 事故處理措施

對上述情況采取的處理辦法分別是，在主機柜上粘貼具體的操作流程，以輔助指導(dǎo)現(xiàn)場檢查修理，避免操作人員、檢修人員因為緊張、勞累、環(huán)境因素等忘記或遺漏重要的、安全的工序或內(nèi)容。

將電容和蓄電池都進行更新，解除隱患。更新前進行必要的檢查、檢驗。

5 后續(xù)反事故措施及建議

為徹底處理問題，排除隱患，杜絕類似故障發(fā)生，編制反事故措施及建議如下，以進行后續(xù)的、全方位的改進，持續(xù)加強鍋爐壓力容器安全技術(shù)監(jiān)督。

1）原理圖中有總輸出開關(guān)QF2,若其出現(xiàn)故障，則負荷將全部失電，因此存在安全隱患，建議將其去除。

2）主路中沒有隔離變壓器，當(dāng)外界發(fā)生短路故障時，其強大的電流沖擊將損壞其他設(shè)備，而若有隔離變壓器，其電流只能到達原邊，故能保護其他裝置。

3）沒有一個智能的監(jiān)測儀來監(jiān)測和記錄電池充放電過程中的電壓，并且沒有辦法對充電電流大小進行控制，建議更換、升級蓄電池柜。

4）此事件中UPS1主路逆變器缺相故障是由于濾波電容器和逆變控制板損壞造成的，因此，建議針對此類故障研究制定預(yù)防性監(jiān)測維護計劃，以免類似事件再次發(fā)生。

5）輔助盤設(shè)計有UPS1和APS兩路電源供電，但兩路電源由手動切換開關(guān)切換，不能達到不間斷供電的要求，建議重新評估兩路電源的切換是否滿足正常運行需求，是否需要改造成快切裝置。

6）全廠各區(qū)域的UPS，設(shè)備原理、操作方法存在不同之處，建議對全廠的UPS進行調(diào)查，弄清楚各臺設(shè)備之間的區(qū)別，針對不同的UPS設(shè)備對值班人員進行操作知識培訓(xùn)，提高認(rèn)識水平。

Fault analysis and treatment with UPS of heating boiler

Wang Guangheng
Southeast University Nanjing Jiangsu 210088

In modern power p，lAaCn tsuninterruptible system is increasingly becoming an integral part of the power system. Describe the checking process of UPS, analyze the causes about the UPS faults, take useful measures and offer proposals to improve the performance and safety.

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.12.075

王光恒（1990－），男，江蘇徐州人，東南大學(xué)電氣工程及其自動化專業(yè)。