单元220V交流不间断电源

　
摘要：单元220V交流不间断电源系统（简称UPS），相当于发电机组的供血中心；UPS工作的可靠性直接关系着发电机组的安全、稳定运行。针对抚顺发电厂2号机UPS所发生三起典型的断电故障和异常运行情况，根据UPS装置的工作原理，对其故障现象和原因进行分析，并提出了解决办法和实施措施；可供同类用户参考、借鉴。
关键词：交流 不间断电源断 电故障 分析措施
交流不间断电源系统概述
　　抚顺发电厂2号机为2002年6月投产的200MW采暖、凝汽两用式汽轮发电机组。其单元220V不间断电源系统选用由美国GUTOR公司生产，青岛整流器厂经销的PEW1000型UPS系统；该系统只供重要的调节、控制、保护仪表监测和重要信号电源，不做一般负荷电源。
1.1设备规范及特性
　　　　整流器额定输入电压：380V±10%（三相电源）
　　　　旁路隔离变额定输入电压:380V±10%（二相电源）
　　　　逆变器额定输入直流电压：220V
　　　　额定容量：40KVA
　　　　额定输出电流：182A
　　　　稳态电压特性：1%
　　　　动态电压特性：波峰小于8%，稳定时间小于40毫秒。
　　　　输出频率：与交流输入同步。
　　　　波形失真：小于5%。
1.2运行方式
　　UPS正常运行时需三路输入电源，其一为主市电；其二为备用市电；其三为蓄电池。当主市电中断时，由电池经逆变后向负载供电，电池放电终了或UPS故障时，UPS系统由备用市电供电。
1.2.1UPS系统正常运行方式：
　　UPS正常运行时，由主回路向UPS系统供电，以380V厂用母线为电源，经自藕变压器后输入整流器（6脉冲晶闸管整流桥）将交流电压转换为直流电压，再经滤波电抗器滤除直流电压的谐波，输入脉宽调制逆变器（TSM半导体开关组件和IGBT功率器件）转换为交流电压，由滤波电抗器滤除来自逆变器输出中的谐波电压，以使逆变变压器输出端电压获得低非线性失真的正弦波，再经可选择的静态开关至Q050开关，将220V、50Hz交流电送到UPS配电屏。
1.2.2UPS系统蓄电池供电运行方式：
　　当系统停电或整流器输入电压超出允许范围时，UPS由蓄电池供电，直流电经直流隔离二极管（因我厂UPS系统未设置单独的电池组）和电池扼流圈（以减少单相逆变器在电池中产生的脉动），输入脉宽调制逆变器完成向负载供电。
1.2.3UPS系统自动旁路运行方式：
　　当主回路失电或逆变器故障时，可以由备用市电向UPS系统供电，备用市电经隔离变压器（初/次级变比为380/230）将系统输出与电网完全隔离后，送到稳压调压器后将输出电压自动、电动或手动调整（调压范围：176~264V，超压：1~5%，超压精度：220V±10%，），经静态旁路开关（由自然换相的三组反向并联晶闸管组成）向负载供电。
1.2.4UPS系统手动旁路运行方式：
　　当UPS系统整机需要脱离电网运行时，即可利用先合后分手动旁路开关（Q050）完成UPS整机退出电网，关断备用市电至静态旁路供电开关，拆除F021、F028保险以便于UPS检修，同时旁路系统仍为负载供电。

故障发生及分析
2.1发现问题
　　2号机投产以来共发生UPS电源中断事故三起，一次引起保护动作跳闸停机，两次造成机组被迫打闸停运；其故障性质恶劣，严重影响机组安全、稳定运行。下面将对事故过程进行叙述、分析。
　　事件1： 2002年7月29日14点37分，启动2号给水泵时，UPS电源中断，造成DCS系统及工业监视器电源消失；机组失去所有远方监视及控制手段，远方打闸不良，运行人员立即就地打闸停机。到UPS室就地检查时发现不停电段电压消失，立即手切Q050开关至BYPASS位置（手动旁路），由备用市电经手动旁路向负载供电。UPS系统恢复供电后，机组再次启动；同时查UPS事故追忆，有以下报警：
逆变器输出熔断或逆变器输入开关断开；
系统一个或多个风扇故障；
逆变器输出电压超限或逆变器单元温度高。
　　原因分析：由于2号给水泵电源取至6KVⅡA段，而2号低工变（带380V厂用ⅡB段运行）也取至6KVⅡA 段，并且UPS主回路市电和保安段工作电源均取至380V厂用ⅡB段；所以在对6KV母线电压监视不足时，启动给水泵，因瞬间启动电流，而引起UPS系统输入端两路电源电压均大幅度降低，而转为蓄电池供电同时逆变器输出熔断器F021熔断，造成UPS供电中断。

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　　事件2： 2002年8月18日1点5分，380V厂用ⅡB段工作电源812B开关跳闸，备自投装置未动作造成380V厂用ⅡB段失电；保安段工作电源052开关跳闸，备自投动作正确，保安段工作正常；而UPS系统母线电压降至177V造成DCS系统计算机死机，此时处在备用状态的EH油泵误启动，造成EH油泵出口油管路漏泄，EH油箱油位低，EH油泵跳闸，EH油压低保护动作机组跳闸。
　　原因分析：因为稳压调压器调压电机电源接于主回路，所以UPS系统处于“自动控制”方式工作，当稳压调压器输入电源突然中断时，控制系统即发出指令，使调压器输出自动降到下限值；并发出报警，等待电源再度恢复时，控制系统再度将调压器输出自动调节到整定值。而转为蓄电池供电同时逆变器输出熔断器F021再次熔断，由于电压波动较大致使静态开关自动关断，造成UPS供电中断。
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