一起UPS電能質量異常分析及防治方法

摘 要：某電廠發生一起UPS電能質量下降導致的異常事件，經檢查原因為UPS出口起濾波作用的交流電容老化損壞，從而導致異常的發生。本文對異常發生時的現象、查找過程等進行了闡述，并對UPS電能質量管理提出了建議，對類似設備管理具有借鑒意義。

關鍵詞：UPS 電容 諧波 更換

1.引言

在理想的電力系統下，電壓和電流波形都是光滑的正弦波，而實際上，當用電設備為非線性負載時，例如：開關型電源、電子鎮流器、變速傳動裝置、UPS等，電流波形就會呈現非正弦波。具有基波電源頻率整數倍頻率的電壓或電流稱為諧波。通過對波形進行傅立葉級數展開可知：任何周期性的波形都可以分解成一個基波頻率的正弦波和多個諧波頻率的正弦波，對于對稱波形，所有偶次諧波為零。

由諧波引起的危害可分為諧波電流引起的危害和諧波電壓引起的危害。諧波電流引起的危害包括3N次諧波電流在中線的疊加致使配電電纜必須降容使用、變壓器的損耗增大、諧波使斷路器誤跳閘等；諧波電壓引起的危害主要包括電壓畸變影響電子設備的正常運行和過零噪擾等。本文主要對某電廠一起UPS電能質量下降異常事件發生時的現象、查找過程等進行了闡述，并對UPS電能質量管理提出了建議。

2.異常現象

異常事件發生后，出線大面積數據異常情況，運行人員發檢查發現：

（1）壁溫大面積變壞點。

（2）發現發電機本體所有溫度測點全變壞點；

（3）發電機功角變壞點；

（4）B汽泵后徑向軸承溫度模擬量測點2退出保護；

（5）監視工業電視的大屏幕畫面顯示不清，并不時黑屏；

（6）B側氫冷器調門反饋突然變小并波動（19%→15.5%）；B小機調節油壓力突變（向上波動）；

熱控人員現場檢查發現：

（1）定冷水流量多次發生異常變化；（2）DCS發"INFIT優化控制系統電源2故障"報警；

（3）檢查鍋爐爐INFIT控制系統電源2空開燒損；

（4）DCS畫面發生明顯波動的測點：①7號低加疏水溫度；②8號低加疏水溫度；③B氫冷器入口氣動調節閥閥位；④2B小機調節油壓力。

電氣人員現場檢查發現：

（1）勵磁工控機電源模塊壞；

（2）B UPS饋電柜頻率在42Hz-58Hz之間波動，就地表計同步波動；

（3）A和B UPS 電壓和電流未發現異常。

3.處理過程

（1）就地測量B UPS饋線柜頻率50.02HZ，更換頻率表后，頻率顯示正常，穩定在50.01Hz。但將更換下來的頻率表在實驗室進行試驗顯示正常；

（2）2號機監視工業電視的大屏幕畫面顯示不清，并不時黑屏，電源更換另一臺機組后顯示正常；

（3）2號機勵磁系統工控機電源模塊更換后恢復正常。

（4）圍繞串口服務器及IDAS（由A UPS和B UPS進行供電，一主一備）進行以下試驗和檢查：斷開串口服務器的兩路UPS供電，將串口服務器電源改為廠用電供電，發現串口服務器及IDAS恢復正常。恢復UPS供電時故障依然存在，此過程中DCS測點波動依舊；

（5）圍繞UPS進行檢查：a）對B UPS輸出側電壓錄波，檢測電壓頻率波形，都未發現異常；b）對UPS的工作接地進行檢查，接地良好；c）對A UPS和B UPS錄波，經過觀察，三次諧波分量在2%，其它小于0.5%，未見高次諧波；d）在汽機智能前段配電柜進行未帶負載錄波，也未發現異常；e）對A UPS和B UPS進行電能質量檢測，也未發現異常；f）UPS電源廠家到廠，進行現場設備參數、運行參數和故障歷史記錄，都正常，再次用廠家帶來的錄波儀對A，B（高次諧波錄到51次）進行輸入電源錄波，未見異常。

通過以上試驗初步判斷UPS輸出質量下降或UPS負荷中存在異常導致系統不穩定。

機組停運后進行兩臺UPS 進行交直流電容更換檢修工作：

B UPS：（1）檢測拆下交流電容值：主路3個分別為：1.43nF＼0.51nF＼0.52nF；旁路1個為：30.67uF

電容器銘牌：400V 50/69Hz，30uF（+10%，-5%），主路交流電容值明顯下降。

（2）更換B UPS交直流電容后送電，所有故障均消失，均恢復正常。

A UPS：2A UPS 電容器拆下來測量數據：主路3個分別為：1.4nF＼0.5nF＼0.99nF；旁路1個為：30.43uF，銘牌同B UPS。

對2A UPS電容和控制卡件更換完后，進行空載和帶載切換試驗，無異常現象，DCS側錄波正常；

至此兩臺UPS均正常投入主路運行，各故障信號全部恢復正常。

4.結論

UPS交流電容性能降低會產生諧波，該高頻諧波產生高頻能量對DCS、DEH系統電源產生干擾，引起部分信號的跳變和卡件故障報警。建議3-5年對UPS交流電容進行一次更換，5-8年對UPS直流電容進行一次更換，確保重要控制電源安全可靠。

作者簡介：胡海將、男、1985年6月19日出生、2008年6月畢業于南京理工大學、現就職于江蘇國華陳家港發電有限公司、目前從事繼電保護檢修工