三門核電IDS系統逆變器風扇故障分析及處理

曹軍

摘 要針對三門核電IDS系統中逆變器調試過程中產生風扇故障，分別從風扇電源、風扇檢測板、風扇本體、風扇連接線路、風扇控制板進行檢查，找出風扇無法正常工作的根本原因，并最終解決了問題。

關鍵詞IDS;逆變器;風扇;原因分析

0 引言

1E級直流及UPS系統簡稱為IDS系統[1]，為電廠儀表、控制、監測和其他執行電廠啟動、正常運行、正常和緊急停堆等重要功能所必需的設備提供不間斷電源，在失去所有廠內和廠外交流電源情況下，蓄電池組為直流和UPS負載提供電源，為廠內1E級電源。核島IDS系統包含IDSA、IDSB、IDSC、IDSD共四個序列，每個序列分別包括充電器、蓄電池、逆變器、旁路變壓器、直流開關柜、交流配電盤，并配備一組備用序列，備用序列包括充電器、蓄電池、直流配電盤。本文主要介紹IDS逆變器在運行過程中出現風扇報警故障的原因分析及處理過程。

1 逆變器作用及原理

1.1 逆變器作用

逆變器作為UPS系統重要設備，主要將直流電轉換成交流電的裝置。

1.2 逆變器原理

逆變器主要由逆變模塊A032和A034、電抗器L002、直流電容組CB02、隔離變壓器T002、交流電容組CB03、靜態開關A035和A036、旁路輸入開關Q091、手動切換開關Q050、輸出斷路器Q100組成。逆變器原理圖如圖1所示。

逆變器原理：來自直流母線的250V直流電源通過功率模塊A032/A034，變換成交流電源，由濾波電抗器L002和交流電容組件CB03濾除交流電源中的諧波，再經隔離變壓器T002將交流電源經靜態開關A036輸出到負載端子。當直流母線失電或者功率模塊故障時，靜態開關由A036切換至A035，此時負載由旁路電源供電。當需要對逆變器進行檢修時，需要將Q050切換至BYPASS，此時負載完全由旁路電源供電，逆變器內部完全被隔離。

2 逆變器風扇故障分析及處理

2.1 故障描述

在三門核電逆變器運行過程中，發現逆變器異常報警，經現場查看逆變器前盤發現“COMMON ALARM”、“FAN FAILURE”指示燈閃爍，通過查看報警日志可得出逆變器風扇運行異常。逆變器柜內配置3臺風扇，主要用于逆變器功率模塊和靜態開關冷卻使用，逆變器風扇采用N+1冗余配置，當單臺風扇故障時逆變器可繼續長期運行，此次須盡快排查故障并處理，否則出現多臺風扇故障將導致逆變器功率模塊和靜態開關過熱而關機。

2.2 故障原因分析

根據逆變器的結構及原理，依次從風扇電源、風扇檢測板、風扇本體、風扇連接線路等方面進行分析故障的可能原因，具體包括以下方面：

（1）風扇供電電源故障。供電電源主要是指逆變器輸出端引至風扇的輸入電源，若發生故障，則無法提供正常的風扇運行電源。根據逆變器原理圖分析，逆變器三個風扇電源均取自逆變器輸出側交流電源，交流輸出側電源經過兩個熔絲F115、F118，到達風扇側又分別經過兩個熔絲給風扇供電。

（2）風扇檢測板問題。風扇檢測板通過霍爾元件檢測每個風扇的轉速，當風扇發生故障時，將發出報警信號。若風扇檢測板本體故障，則可能引起風扇報警。

（3）風扇連接線路異常。風扇電源線與風扇之間通過快插件連接，若快插件松動將導致線路虛接，風扇無法獲得爭產電源。

（4）風扇本體故障。若風扇本體軸承卡澀，或者啟動電容容量下降，將導致風扇無法正常啟動或者旋轉異常。

（5）風扇控制板電容異常。若風扇控制板電容容量下降，將導致風扇無法正常啟動。

2.2 故障處理

（1）風扇供電電源測量。使用萬用表測量逆變器輸出側電壓為AC 220V，滿足風扇供電電源需求，同時測量輸出側熔絲F115、F118均為導通狀態，以及靠近風扇側的熔絲F401、F402、F405、F406、F409、F410也均為導通狀態，因此可以排除風扇電源導致的風扇異常報警。

（2）風扇檢測板問題。通過檢查風扇檢測板上各個接插件、電路板上的電阻等元器件均正常，且三個風扇里，另外兩個風扇運行正常，通過故障風扇和正常風扇檢測線互換后試驗發現風扇故障仍然存在，因此可以排查風扇檢測板的問題。

（3）風扇連接線路異常。根據旁路變壓器廠家原理圖，對主路及控制回路的每一路接線進行核對，重點核對至電子控制器的接線，發現接線正確、導通正常、無斷線，由此排除控制回路故障。

（4）風扇本體故障。對故障風扇進行目視和操作檢查，主要檢查扇葉有無破損，軸承有無卡澀、銹蝕，檢查發現風扇扇葉除灰塵較多外，并無卡澀、銹蝕等問題，經過清潔處理后對扇葉進行手動盤轉，軸承轉動正常，因此可以排除風扇機械卡澀問題。對三個風扇的線圈直流電阻及絕緣進行測試，測試結果表明風扇線圈正常。

（5）風扇控制板電容問題。對風扇控制板的電容進行測量，分別解開電容兩側接線，使用萬用表分別測量三個風扇的電容，測量結果發現故障風扇控制板上的電容容量為1.6μF，電容額定容量為4μF，初步判斷風扇故障報警為風扇控制板電容容量下降導致風扇無法正常啟動，將容量下降較為嚴重的電容更換后，重新進行上電測試，風扇故障消失，逆變器可正常運行。

由此確定，風扇控制板上的一個電容容量下降嚴重導致風扇無法正常運行，使得逆變器前盤顯示器上出現異常報警。

3 結束語

本文就三門核電逆變器運行過程中發現的前盤顯示器異常報警進行闡述，詳細介紹了對故障的分析和處理過程，為后續同類型逆變器的運行提供良好借鑒，同時，對于使用電解電容的電路板，須定期對電解電容進行檢查，如發現容量下降較為嚴重，應及時更換，以減少類似故障的發生。

參考文獻

[1]顧軍.AP1000核電廠系統與設備[M].北京：原子能出版社，2010.