內(nèi)蒙古大唐國際托克托發(fā)電有限責任公司 毛 康

2021年3月16日某發(fā)電公司3號機UPS 系統(tǒng)故障失電，造成A、B空預器跳閘、鍋爐MFT 動作滅火、機組所有電氣量測點壞點，機組功率失去監(jiān)視，廠用電母線電壓、電流、所有電動機電流失去監(jiān)視。為保證設(shè)備安全，值班員被迫打閘停機?；鹆Πl(fā)電廠UPS 供電中斷十分罕見，本次事故十分典型，暴露出了很多在UPS 系統(tǒng)設(shè)備管理與維護方面的短板，通過對事故原因的分析對今后在UPS 運行維護方面有很多啟發(fā)。

1 事件經(jīng)過

1.1 事件發(fā)生時的現(xiàn)象

2021年03月16日，3號機負荷600MW，主汽壓力16.4MPa，A、B、D、E、F 磨煤機運行，A、B空預器主電機運行，1、2號UPS 運行正常。

19時26分48 秒，3號機組硬光字報“DCS 電源柜失電”、“鍋爐電源柜失電”，火焰電視失電黑屏，操作員站213、216電腦失電黑屏，所有控制器報警。發(fā)變組畫面發(fā)電機有功、無功，定子電壓、電流，主變高壓側(cè)電壓、電流、功率均壞點，故障錄波器失電報警，發(fā)電機頻率、主變高壓側(cè)頻率顯示正常。勵磁系統(tǒng)電壓、電流顯示正常，滅磁智能測控裝置故障、調(diào)節(jié)柜電源故障、整流柜綜合故障、脈沖電源故障、勵磁裝置報警、AVC 切除，6kV、380V廠用電系統(tǒng)電壓、電流均壞點，各輔機電流均壞點。啟備變系統(tǒng)畫面功率、電流壞點。保安系統(tǒng)各電壓、電流顯示壞點，柴油發(fā)電機機24V 電源報警。110V直流正常無報警，220V 直流系統(tǒng)直流一段饋線開關(guān)脫扣報警；A、B空預器主電機跳閘，輔電機聯(lián)啟失敗，鍋爐MFT 動作，首出“兩側(cè)空預器全停”。

1.2 事故處理經(jīng)過

通過事件發(fā)生時的現(xiàn)象以及現(xiàn)場檢查確認為UPS 系統(tǒng)故障，造成供電中斷。由于A、B 空預器主、輔電機電源開關(guān)控制電源均取自UPS 系統(tǒng)，UPS 系統(tǒng)失電后，空預器電機電源開關(guān)控制電源失去，空預器跳閘無法啟動。因所有電氣參數(shù)失去監(jiān)視，為保證設(shè)備安全，值班員被迫打閘停機。

2 過程分析

2.1 UPS 系統(tǒng)故障過程分析

3號機采用瑞士固特公司生產(chǎn)的PEW1060-220/220-EN-R 型UPS 并機系統(tǒng)，兩臺UPS 并列運行，2014年投運，單臺容量為60kVA。2021年3月16日19時26分54秒1、2號UPS 相繼發(fā)出故障報警，就地檢查UPS 系統(tǒng)供電中斷。將UPS 系統(tǒng)切換至手動旁路運行，恢復UPS 負荷供電。

檢查UPS 系統(tǒng)失電之前主要報警信息為：“Current limiter active（輸出電流超限）”、“Output inst.out of tolerance（輸出電壓平均值超限）”、“Output is out of tolerance（輸出電壓瞬時值超限）”“System lock in oper.Mode（鎖定在靜態(tài)旁路運行）”?，F(xiàn)場檢查1號UPS 逆變模塊內(nèi)部發(fā)生故障，控制板件無異常。2號UPS 整流器、逆變器等元件及控制板件無異常。

通過現(xiàn)場實際情況及報警信息分析得出：1號UPS 逆變器故障后，輸出電壓平均值超限（低于198V）、輸出電壓瞬時值超限（低于165V），導致1、2號UPS 系統(tǒng)同時切換至靜態(tài)旁路運行。由于1號UPS 逆變器為間斷性故障、時好時壞，當逆變器故障時1號、2號UPS 系統(tǒng)同時切換至靜態(tài)旁路運行；恢復正常狀態(tài)時1號、2號UPS 自動切回至主電源運行，往復切換多次后，UPS 系統(tǒng)自動鎖定在靜態(tài)旁路運行狀態(tài)。

由于UPS 系統(tǒng)切換至靜態(tài)旁路運行后，1號UPS 逆變器故障仍存在（內(nèi)部短路狀態(tài)，且1號UPS 輸出開關(guān)在合閘狀態(tài)），短路故障電流突變大，造成UPS 系統(tǒng)旁路電源開關(guān)跳閘，靜態(tài)旁路電源失電，UPS 系統(tǒng)供電中斷。

2.2 空預器跳閘原因

3號爐A、B 空預器主輔電機電源開關(guān)內(nèi)接觸器線圈控制電源均取自本段MCC UPS 電源小母線。當UPS 系統(tǒng)失電后，造成運行中的A、B 空預器電源開關(guān)內(nèi)接觸器控制電源失電，接觸器釋放，A、B空預器主電機跳閘；由于A、B 空預器輔電機電源開關(guān)內(nèi)接觸器控制電源失電，造成輔電機聯(lián)啟失敗。

圖1 UPS 系統(tǒng)報警信息

2.3 電氣量測點變壞點原因

發(fā)變組系統(tǒng)各電氣量測點均由發(fā)變組變送器屏送至DCS 系統(tǒng)，變送器屏電源取自UPS 配電柜；廠用6kV 系統(tǒng)與380V 系統(tǒng)PC、MCC 段電氣量測點均由各自變送器送至DCS 系統(tǒng)，變送器電源取自UPS 配電柜。機組UPS 系統(tǒng)失電后各變送器電源失電，導致發(fā)變組及廠用電系統(tǒng)各測點變壞點。

3 暴露問題及啟發(fā)

UPS 設(shè)備選型存在缺陷。本次事件原本是單臺UPS 逆變模塊內(nèi)部發(fā)生故障，如果UPS 選型合理，單臺UPS 出口配置靜態(tài)開關(guān)，故障將能被及時隔離，不會影響系統(tǒng)其他部分正常供電。但UPS 設(shè)備選型僅采用標準配置、沒有選配靜態(tài)開關(guān)，導致實際運行中單臺UPS 內(nèi)部故障時會同時影響兩臺UPS 及旁路自動方式的穩(wěn)定運行，導致了異常情況的不斷擴大，最終造成事故。因此在UPS 設(shè)備選型時，須嚴格按照技術(shù)規(guī)范對設(shè)備的性能進行分析，如用戶本身對技術(shù)參數(shù)缺乏深入理解，可聘請第三方專業(yè)機構(gòu)進行風險評估。

對UPS 失電的可能性準備不足。UPS 系統(tǒng)雖然設(shè)計嚴謹、看似固若金湯，但其設(shè)備具有集成度高的特點，對電氣元器件本身、控制板等要求也極高，如本身控制板故障供電失去的風險則大大增加。同時由于發(fā)電廠普遍對UPS 設(shè)備的認識存在短板，對現(xiàn)場設(shè)備技術(shù)特性了解不足，設(shè)備的設(shè)計或是接線的不合理很難被發(fā)現(xiàn)，這樣也會給日后穩(wěn)定運行留下巨大隱患。

UPS 系統(tǒng)檢修維護標準低。本次故障后檢查發(fā)現(xiàn)1號UPS 逆變器背面大量積灰，可能長期存在散熱不良的情況。由于UPS 設(shè)備技術(shù)難度大，發(fā)電廠技術(shù)人員專業(yè)水平有限，過度依賴廠家，日常對UPS 設(shè)備的檢查維護存在不足，未能通過有效手段開展對元器件的檢測、檢修。因此進行與廠家的技術(shù)交流、培訓指導十分必要，進一步完善作業(yè)指導書內(nèi)容，使UPS 檢修與維護項目標準化、規(guī)范化。通過從設(shè)備各元器件外觀檢查、衛(wèi)生清理、控制板件檢查、電容檢查、逆變器檢查、風扇檢查、更換性能不穩(wěn)定元器件、驗證邏輯功能的切換試驗等檢查與試驗，切實做好UPS 深度維護檢查，確保檢修后長期穩(wěn)定運行。

空預器二次接線存在缺陷。3號爐空預器電源回路改造多年且經(jīng)歷多次檢修，二次圖紙與實際接線不符。主輔電機電源開關(guān)內(nèi)接觸器線圈控制電源均取自UPS 電源?？疹A器當UPS 系統(tǒng)失電后，造成運行中的A、B 空預器電源開關(guān)內(nèi)接觸器控制電源失電，接觸器釋放，A、B空預器主電機跳閘無法啟動。對于380V 設(shè)備開關(guān)接觸器線圈控制電源普遍的接線方式是取自本身的主電源，這樣具有簡單可靠地特點，因?qū)PS 系統(tǒng)認識存在不足，認為UPS系統(tǒng)絕對可靠，盲目將空預器主輔電機控制電源改為UPS 供電。

綜上，UPS 系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中發(fā)揮著重要作用。但由于本身系統(tǒng)比較復雜，對其設(shè)備可靠性來說本身就有很大考驗。再加上對其認識存在很多不足，常常在設(shè)備運行維護方面存在短板，所以UPS供電中斷的風險必然存在。UPS 系統(tǒng)涉及專業(yè)多、范圍廣，在選型時要加強專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，規(guī)劃好方案；在運行中要加強管理維護，從而全面確保機組安全、穩(wěn)定地運行。