1.      交流不間斷電源系統(tǒng)概述
撫順發(fā)電廠2號(hào)機(jī)為2002年6月投產(chǎn)的200MW采暖、凝汽兩用式汽輪發(fā)電機(jī)組。其單元220V不間斷電源系統(tǒng)選用由美國GUTOR公司生產(chǎn)，青島整流器廠經(jīng)銷的PEW1000型UPS系統(tǒng)；該系統(tǒng)只供重要的調(diào)節(jié)、控制、保護(hù)儀表監(jiān)測和重要信號(hào)電源，不做一般負(fù)荷電源。
1.1  設(shè)備規(guī)范及特性
整流器額定輸入電壓：380V±10%（三相電源）
旁路隔離變額定輸入電壓:  380V±10%（二相電源）
逆變器額定輸入直流電壓：220V
額定容量：40KVA
額定輸出電流：182A
穩(wěn)態(tài)電壓特性：1%
動(dòng)態(tài)電壓特性：波峰小于8%，穩(wěn)定時(shí)間小于40毫秒。
輸出頻率：與交流輸入同步。
波形失真：小于5%。
1.2  運(yùn)行方式
UPS正常運(yùn)行時(shí)需三路輸入電源，其一為主市電；其二為備用市電；其三為蓄電池。當(dāng)主市電中斷時(shí)，由電池經(jīng)逆變后向負(fù)載供電，電池放電終了或UPS故障時(shí)，UPS系統(tǒng)由備用市電供電。
1.2.1  UPS系統(tǒng)正常運(yùn)行方式：
    UPS正常運(yùn)行時(shí)，由主回路向UPS系統(tǒng)供電，以380V廠用母線為電源，經(jīng)自藕變壓器后輸入整流器（6脈沖晶閘管整流橋）將交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓，再經(jīng)濾波電抗器濾除直流電壓的諧波，輸入脈寬調(diào)制逆變器（TSM半導(dǎo)體開關(guān)組件和IGBT功率器件）轉(zhuǎn)換為交流電壓，由濾波電抗器濾除來自逆變器輸出中的諧波電壓，以使逆變變壓器輸出端電壓獲得低非線性失真的正弦波，再經(jīng)可選擇的靜態(tài)開關(guān)至Q050開關(guān)，將220V、50Hz交流電送到UPS配電屏。
1.2.2  UPS系統(tǒng)蓄電池供電運(yùn)行方式：
    當(dāng)系統(tǒng)停電或整流器輸入電壓超出允許范圍時(shí)，UPS由蓄電池供電，直流電經(jīng)直流隔離二極管（因我廠UPS系統(tǒng)未設(shè)置單獨(dú)的電池組）和電池扼流圈（以減少單相逆變器在電池中產(chǎn)生的脈動(dòng)），輸入脈寬調(diào)制逆變器完成向負(fù)載供電。
1.2.3  UPS系統(tǒng)自動(dòng)旁路運(yùn)行方式：
當(dāng)主回路失電或逆變器故障時(shí)，可以由備用市電向UPS系統(tǒng)供電，備用市電經(jīng)隔離變壓器（初/次級(jí)變比為380/230）將系統(tǒng)輸出與電網(wǎng)完全隔離后，送到穩(wěn)壓調(diào)壓器后將輸出電壓自動(dòng)、電動(dòng)或手動(dòng)調(diào)整（調(diào)壓范圍：176~264V，超壓：1~5%，超壓精度：220V±10%，），經(jīng)靜態(tài)旁路開關(guān)（由自然換相的三組反向并聯(lián)晶閘管組成）向負(fù)載供電。
1.2.4  UPS系統(tǒng)手動(dòng)旁路運(yùn)行方式：
    當(dāng)UPS系統(tǒng)整機(jī)需要脫離電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，即可利用先合后分手動(dòng)旁路開關(guān)（Q050）完成UPS整機(jī)退出電網(wǎng)，關(guān)斷備用市電至靜態(tài)旁路供電開關(guān)，拆除F021、F028保險(xiǎn)以便于UPS檢修，同時(shí)旁路系統(tǒng)仍為負(fù)載供電。
附圖1：撫順發(fā)電廠2號(hào)機(jī)UPS系統(tǒng)簡圖
2.      故障發(fā)生及分析
2.1  發(fā)現(xiàn)問題
2號(hào)機(jī)投產(chǎn)以來共發(fā)生UPS電源中斷事故三起，一次引起保護(hù)動(dòng)作跳閘停機(jī)，兩次造成機(jī)組被迫打閘停運(yùn)；其故障性質(zhì)惡劣，嚴(yán)重影響機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。下面將對(duì)事故過程進(jìn)行敘述、分析。
事件1： 2002年7月29日14點(diǎn)37分，啟動(dòng)2號(hào)給水泵時(shí)，UPS電源中斷，造成DCS系統(tǒng)及工業(yè)監(jiān)視器電源消失；機(jī)組失去所有遠(yuǎn)方監(jiān)視及控制手段，遠(yuǎn)方打閘不良，運(yùn)行人員立即就地打閘停機(jī)。到UPS室就地檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)不停電段電壓消失，立即手切Q050開關(guān)至BYPASS位置（手動(dòng)旁路），由備用市電經(jīng)手動(dòng)旁路向負(fù)載供電。UPS系統(tǒng)恢復(fù)供電后，機(jī)組再次啟動(dòng)；同時(shí)查UPS事故追憶，有以下報(bào)警：
a.       逆變器輸出熔斷或逆變器輸入開關(guān)斷開；
b.       系統(tǒng)一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇故障；
c.       逆變器輸出電壓超限或逆變器單元溫度高。
原因分析：由于2號(hào)給水泵電源取至6KVⅡA段，而2號(hào)低工變（帶380V廠用ⅡB段運(yùn)行）也取至6KVⅡA 段，并且UPS主回路市電和保安段工作電源均取至380V廠用ⅡB段；所以在對(duì)6KV母線電壓監(jiān)視不足時(shí)，啟動(dòng)給水泵，因瞬間啟動(dòng)電流，而引起UPS系統(tǒng)輸入端兩路電源電壓均大幅度降低，而轉(zhuǎn)為蓄電池供電同時(shí)逆變器輸出熔斷器F021熔斷，造成UPS供電中斷。
事件2： 2002年8月18日1點(diǎn)5分，380V廠用ⅡB段工作電源812B開關(guān)跳閘，備自投裝置未動(dòng)作造成380V廠用ⅡB段失電；保安段工作電源052開關(guān)跳閘，備自投動(dòng)作正確，保安段工作正常；而UPS系統(tǒng)母線電壓降至177V造成DCS系統(tǒng)計(jì)算機(jī)死機(jī)，此時(shí)處在備用狀態(tài)的EH油泵誤啟動(dòng)，造成EH油泵出口油管路漏泄，EH油箱油位低，EH油泵跳閘，EH油壓低保護(hù)動(dòng)作機(jī)組跳閘。
原因分析：因?yàn)榉€(wěn)壓調(diào)壓器調(diào)壓電機(jī)電源接于主回路，所以UPS系統(tǒng)處于“自動(dòng)控制”方式工作，當(dāng)穩(wěn)壓調(diào)壓器輸入電源突然中斷時(shí)，控制系統(tǒng)即發(fā)出指令，使調(diào)壓器輸出自動(dòng)降到下限值；并發(fā)出報(bào)警，等待電源再度恢復(fù)時(shí)，控制系統(tǒng)再度將調(diào)壓器輸出自動(dòng)調(diào)節(jié)到整定值。而轉(zhuǎn)為蓄電池供電同時(shí)逆變器輸出熔斷器F021再次熔斷，由于電壓波動(dòng)較大致使靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷，造成UPS供電中斷。
事件3： 2003年5月23日6點(diǎn)18分，啟動(dòng)2號(hào)給水泵時(shí)，UPS電源再次中斷，造成監(jiān)視與控制系統(tǒng)斷電，運(yùn)行人員失去監(jiān)控手段，遠(yuǎn)方打閘不良，則就地打閘停機(jī)。
此次事件前，5月19日5點(diǎn)10分，UPS母線電壓下降至207V，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)逆變器輸出熔斷器斷、逆變器輸出與旁路不同步、系統(tǒng)風(fēng)扇故障報(bào)警，UPS自動(dòng)由主回路切至靜態(tài)旁路供電，同時(shí)發(fā)現(xiàn)旁路電壓調(diào)整裝置失靈，穩(wěn)壓調(diào)壓器手動(dòng)、自動(dòng)均不可調(diào)。
原因分析： 由于主回路供電的故障和F021保險(xiǎn)多次不正常的熔斷， 而保安段（即備用市電電源）由380V廠用ⅡB段供電，因?yàn)?號(hào)低工變（是380V廠用ⅡB段的工作電源）和2號(hào)給水泵都是6KVⅡA段負(fù)荷，所以啟動(dòng)2號(hào)給水泵造成6KV母線電壓下降，導(dǎo)致保安段電壓下降，而穩(wěn)壓調(diào)壓器調(diào)壓電機(jī)電源取至主回路，使穩(wěn)壓調(diào)壓器自動(dòng)調(diào)壓失靈造成靜態(tài)旁路的可控硅靜態(tài)開關(guān)在電壓波動(dòng)超過±10%自動(dòng)關(guān)斷，從而使UPS失電。
2.2  總結(jié)問題
經(jīng)過上述事件及對(duì)系統(tǒng)工件原理分析，撫順發(fā)電廠2號(hào)機(jī)UPS系統(tǒng)運(yùn)行問題總結(jié)如下：
第一，UPS供電中斷或故障，均發(fā)現(xiàn)F021保險(xiǎn)熔斷，并有UPS系統(tǒng)同步故障報(bào)警。F021為逆變器輸出熔斷器，只有當(dāng)逆變器出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)保護(hù)負(fù)載，幾次就地測量旁路電壓和旁路與輸出間電壓及頻率均未超限；因而懷疑UPS主控板是否有故障或程序缺陷。
第二，一旦逆變器出現(xiàn)故障（即F021熔斷），系統(tǒng)將轉(zhuǎn)換至靜態(tài)旁路運(yùn)行，而靜態(tài)旁路供電穩(wěn)定性差的因素在此過程逐漸被暴露出來；因?yàn)榉€(wěn)壓調(diào)壓器不能保證備用市電電壓在±10%以內(nèi)波動(dòng)，所以電壓超限后，靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷。
第三，由穩(wěn)壓調(diào)壓器穩(wěn)壓精度與投產(chǎn)前試驗(yàn)數(shù)據(jù)（如下表）比較結(jié)果證明穩(wěn)壓調(diào)壓器工作失穩(wěn)，導(dǎo)致電壓波動(dòng)不穩(wěn)定使靜態(tài)開關(guān)自動(dòng)關(guān)斷；所以穩(wěn)壓調(diào)壓器需嚴(yán)格檢修、檢查。
2001年4月24日：穩(wěn)壓調(diào)壓器自動(dòng)穩(wěn)壓性能測試：