| 摘要：曹妃甸南站所用的单变三电气化铁道用工频UPS电源设备,频繁发生过载保护非正常动作,文中对其产生的原因进行分析,找出故障的位置.并对今后如何完善UPS的监示系统提出建议。 |
2、事故分析及处理过程
曹妃甸南站装有一台50kVA单变三工频UPS,作为曹妃甸南站信号的第二路电源。2011年12月19日这台UPS的输出出现缺相过载故障报警,由于此UPS没有显示屏,过流保护动作只有一个灯光显示,这种显示无法判断过载动作是哪相引起的。维修人员到达现场后,发现过载、缺相指示灯均亮,表明设备由于过载保护而关机。因无法确定是哪一相出现的过载而引起保护动作。维修人员对设备进行重启,恢复了正常。随后这种故障情况又接连出现。
从12月19日记录的A相电压有效值曲线中可以看出在电源进行重新启动后,A相出现了多次掉电现象,随后输出保护动作而停止输出。再次启动后稍微好一些。C相记录曲线与B相相同,在A相电压跳动期间一直平稳,直至设备保护动作停止输出,再次启动后运行平稳。通过分析可以确定过载及缺相报警是由A相引发的。查看同时期的电流曲线发现电流很小,A相7A、B相17A、C相7A,按理说不会出现过载现象,而且现场没有大负载设备。断开输出开关后,检查各输出回路,也未发现线路有短路情况。对设备逆变部分主回路进行检查也未发现有短路或接地情况。随后对设备进行重启,设备重启正常。检查输出电压正常,闭合输出断路器,检测空载及负载输出电流均不大,不会造成过载报警。在设备开启的这段时间内,一直观察设备盘面仪表指示情况,在现场观察的4个小时中,设备A相出现了4次掉电自启动情况,而且这4次很集中,均出现在30min内,而且只有A相电压降为0V。单从电压波形上看不出能引发掉电及过载的问题所在。随后测量电流情况,在合上输出断路器的情况下,发现输出电流不大,空载时每相只有1～2A,带载时A、C两项只有7A,B相较大,也只有17A,与现场主监控室记录数据相符。设备支持100%不均衡负载,所以这些也不是问题所在。随后检查设备本身。对设备各个部分的电压及波形测量均未发现问题,在测量各个线路电流时发现A相逆变模块与升压变压器之间存在一个很大的环流,有效值达到27.2A,因为是从逆变器出来的PWM脉冲电流,所以这个电流的瞬时值可能更大。可以确认A相的问题出在逆变模块和升压变压器之间。接着还对A相进行了单独试验,当A相带载时这个环流会小很多,当带7A的空调负载时,逆变器和变压器之间的环流值降到了17A,减去经变压器换算的空调负载约13A(电压变比140/260),无功环流降到了4A左右,可见在带载时,运行效果比空载好。
随后用示波器测量A相逆变模块驱动电压及信号,均处于正常状态,与B、C相无差别,怀疑为逆变模块中的IGBT或变压器有问题。对逆变柜进行停电,断开直流输入对电容放电后,对A相相关逆变模块、线路、升压变压器进行检查测试。发现线路没问题,变压器也正常,问题出在逆变模块上,检查发现A相逆变模块,其中一个IGBT击穿损坏了。更换损坏的IGBT后，启动逆变回路系统后恢复正常。A相逆变模块与变压器之间的电流也回到了正常值。经过对A相电压波形测量，波形如图2所示。
经计算,正常后的A相电压数据为:电压有效值:227.7V,谐波电压有效值:4.787V,总畸变率:2.10%。
3、维修体会
在这次故障处理中,维修人员首先查看了设备故障状态,由于设备本身没有实时的电压、电流记录及显示功能,借助了信号楼主监控室的监控设备,调阅了近期的相关数据,通过这些数据分析过载及缺相的故障原因,得出故障出现在A相相关线路并且不是由于外接负载过大引起的过载保护,最后检测到A相逆变器和变压器之间存在很大的无功电流,其原因是A相逆变模块中一个IGBT损坏造成。通过故障处理体会到,如何利用现场的其它监控设备协助故障的分析,是提高故障判断准确度较好的办法,同时生产厂家在今后的生产中应完善设备的监测系统。
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