內(nèi)蒙古大唐國(guó)際托克托發(fā)電有限責(zé)任公司 毛 康

2021年3月16日某發(fā)電公司3號(hào)機(jī)UPS 系統(tǒng)故障失電，造成A、B空預(yù)器跳閘、鍋爐MFT 動(dòng)作滅火、機(jī)組所有電氣量測(cè)點(diǎn)壞點(diǎn)，機(jī)組功率失去監(jiān)視，廠用電母線電壓、電流、所有電動(dòng)機(jī)電流失去監(jiān)視。為保證設(shè)備安全，值班員被迫打閘停機(jī)?；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(hù)方面的短板，通過(guò)對(duì)事故原因的分析對(duì)今后在UPS 運(yùn)行維護(hù)方面有很多啟發(fā)。

1 事件經(jīng)過(guò)

1.1 事件發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象

2021年03月16日，3號(hào)機(jī)負(fù)荷600MW，主汽壓力16.4MPa，A、B、D、E、F 磨煤機(jī)運(yùn)行，A、B空預(yù)器主電機(jī)運(yùn)行，1、2號(hào)UPS 運(yùn)行正常。

19時(shí)26分48 秒，3號(hào)機(jī)組硬光字報(bào)“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(bào)警。發(fā)變組畫面發(fā)電機(jī)有功、無(wú)功，定子電壓、電流，主變高壓側(cè)電壓、電流、功率均壞點(diǎn)，故障錄波器失電報(bào)警，發(fā)電機(jī)頻率、主變高壓側(cè)頻率顯示正常。勵(lì)磁系統(tǒng)電壓、電流顯示正常，滅磁智能測(cè)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(lì)磁裝置報(bào)警、AVC 切除，6kV、380V廠用電系統(tǒng)電壓、電流均壞點(diǎn)，各輔機(jī)電流均壞點(diǎn)。啟備變系統(tǒng)畫面功率、電流壞點(diǎn)。保安系統(tǒng)各電壓、電流顯示壞點(diǎn)，柴油發(fā)電機(jī)機(jī)24V 電源報(bào)警。110V直流正常無(wú)報(bào)警，220V 直流系統(tǒng)直流一段饋線開關(guān)脫扣報(bào)警；A、B空預(yù)器主電機(jī)跳閘，輔電機(jī)聯(lián)啟失敗，鍋爐MFT 動(dòng)作，首出“兩側(cè)空預(yù)器全?！薄?/p>

1.2 事故處理經(jīng)過(guò)

通過(guò)事件發(fā)生時(shí)的現(xiàn)象以及現(xiàn)場(chǎng)檢查確認(rèn)為UPS 系統(tǒng)故障，造成供電中斷。由于A、B 空預(yù)器主、輔電機(jī)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(yù)器電機(jī)電源開關(guān)控制電源失去，空預(yù)器跳閘無(wú)法啟動(dòng)。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(jī)。

2 過(guò)程分析

2.1 UPS 系統(tǒng)故障過(guò)程分析

3號(hào)機(jī)采用瑞士固特公司生產(chǎn)的PEW1060-220/220-EN-R 型UPS 并機(jī)系統(tǒng)，兩臺(tái)UPS 并列運(yùn)行，2014年投運(yùn)，單臺(tái)容量為60kVA。2021年3月16日19時(shí)26分54秒1、2號(hào)UPS 相繼發(fā)出故障報(bào)警，就地檢查UPS 系統(tǒng)供電中斷。將UPS 系統(tǒng)切換至手動(dòng)旁路運(yùn)行，恢復(fù)UPS 負(fù)荷供電。

檢查UPS 系統(tǒng)失電之前主要報(bào)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(shí)值超限）”“System lock in oper.Mode（鎖定在靜態(tài)旁路運(yùn)行）”。現(xiàn)場(chǎng)檢查1號(hào)UPS 逆變模塊內(nèi)部發(fā)生故障，控制板件無(wú)異常。2號(hào)UPS 整流器、逆變器等元件及控制板件無(wú)異常。

通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及報(bào)警信息分析得出：1號(hào)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(shí)值超限（低于165V），導(dǎo)致1、2號(hào)UPS 系統(tǒng)同時(shí)切換至靜態(tài)旁路運(yùn)行。由于1號(hào)UPS 逆變器為間斷性故障、時(shí)好時(shí)壞，當(dāng)逆變器故障時(shí)1號(hào)、2號(hào)UPS 系統(tǒng)同時(shí)切換至靜態(tài)旁路運(yùn)行；恢復(fù)正常狀態(tài)時(shí)1號(hào)、2號(hào)UPS 自動(dòng)切回至主電源運(yùn)行，往復(fù)切換多次后，UPS 系統(tǒng)自動(dòng)鎖定在靜態(tài)旁路運(yùn)行狀態(tài)。

由于UPS 系統(tǒng)切換至靜態(tài)旁路運(yùn)行后，1號(hào)UPS 逆變器故障仍存在（內(nèi)部短路狀態(tài)，且1號(hào)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(yù)器跳閘原因

3號(hào)爐A、B 空預(yù)器主輔電機(jī)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(dāng)UPS 系統(tǒng)失電后，造成運(yùn)行中的A、B 空預(yù)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(yù)器主電機(jī)跳閘；由于A、B 空預(yù)器輔電機(jī)電源開關(guān)內(nèi)接觸器控制電源失電，造成輔電機(jī)聯(lián)啟失敗。

圖1 UPS 系統(tǒng)報(bào)警信息

2.3 電氣量測(cè)點(diǎn)變壞點(diǎn)原因

發(fā)變組系統(tǒng)各電氣量測(cè)點(diǎn)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(cè)點(diǎn)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(jī)組UPS 系統(tǒng)失電后各變送器電源失電，導(dǎo)致發(fā)變組及廠用電系統(tǒng)各測(cè)點(diǎn)變壞點(diǎn)。

3 暴露問(wèn)題及啟發(fā)

UPS 設(shè)備選型存在缺陷。本次事件原本是單臺(tái)UPS 逆變模塊內(nèi)部發(fā)生故障，如果UPS 選型合理，單臺(tái)UPS 出口配置靜態(tài)開關(guān)，故障將能被及時(shí)隔離，不會(huì)影響系統(tǒng)其他部分正常供電。但UPS 設(shè)備選型僅采用標(biāo)準(zhǔn)配置、沒(méi)有選配靜態(tài)開關(guān)，導(dǎo)致實(shí)際運(yùn)行中單臺(tái)UPS 內(nèi)部故障時(shí)會(huì)同時(shí)影響兩臺(tái)UPS 及旁路自動(dòng)方式的穩(wěn)定運(yùn)行，導(dǎo)致了異常情況的不斷擴(kuò)大，最終造成事故。因此在UPS 設(shè)備選型時(shí)，須嚴(yán)格按照技術(shù)規(guī)范對(duì)設(shè)備的性能進(jìn)行分析，如用戶本身對(duì)技術(shù)參數(shù)缺乏深入理解，可聘請(qǐng)第三方專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

對(duì)UPS 失電的可能性準(zhǔn)備不足。UPS 系統(tǒng)雖然設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)、看似固若金湯，但其設(shè)備具有集成度高的特點(diǎn)，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)則大大增加。同時(shí)由于發(fā)電廠普遍對(duì)UPS 設(shè)備的認(rèn)識(shí)存在短板，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備技術(shù)特性了解不足，設(shè)備的設(shè)計(jì)或是接線的不合理很難被發(fā)現(xiàn)，這樣也會(huì)給日后穩(wěn)定運(yùn)行留下巨大隱患。

UPS 系統(tǒng)檢修維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)低。本次故障后檢查發(fā)現(xiàn)1號(hào)UPS 逆變器背面大量積灰，可能長(zhǎng)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(guò)度依賴廠家，日常對(duì)UPS 設(shè)備的檢查維護(hù)存在不足，未能通過(guò)有效手段開展對(duì)元器件的檢測(cè)、檢修。因此進(jìn)行與廠家的技術(shù)交流、培訓(xùn)指導(dǎo)十分必要，進(jìn)一步完善作業(yè)指導(dǎo)書內(nèi)容，使UPS 檢修與維護(hù)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。通過(guò)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(fēng)扇檢查、更換性能不穩(wěn)定元器件、驗(yàn)證邏輯功能的切換試驗(yàn)等檢查與試驗(yàn)，切實(shí)做好UPS 深度維護(hù)檢查，確保檢修后長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行。

空預(yù)器二次接線存在缺陷。3號(hào)爐空預(yù)器電源回路改造多年且經(jīng)歷多次檢修，二次圖紙與實(shí)際接線不符。主輔電機(jī)電源開關(guān)內(nèi)接觸器線圈控制電源均取自UPS 電源。空預(yù)器當(dāng)UPS 系統(tǒng)失電后，造成運(yùn)行中的A、B 空預(yù)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(yù)器主電機(jī)跳閘無(wú)法啟動(dòng)。對(duì)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(jiǎn)單可靠地特點(diǎn)，因?qū)PS 系統(tǒng)認(rèn)識(shí)存在不足，認(rèn)為UPS系統(tǒng)絕對(duì)可靠，盲目將空預(yù)器主輔電機(jī)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(fù)雜，對(duì)其設(shè)備可靠性來(lái)說(shuō)本身就有很大考驗(yàn)。再加上對(duì)其認(rèn)識(shí)存在很多不足，常常在設(shè)備運(yùn)行維護(hù)方面存在短板，所以UPS供電中斷的風(fēng)險(xiǎn)必然存在。UPS 系統(tǒng)涉及專業(yè)多、范圍廣，在選型時(shí)要加強(qiáng)專業(yè)之間的協(xié)調(diào)，規(guī)劃好方案；在運(yùn)行中要加強(qiáng)管理維護(hù)，從而全面確保機(jī)組安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。