三门核电IDS系统逆变器风扇故障分析及处理
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摘 要针对三门核电IDS系统中逆变器调试过程中产生风扇故障，分别从风扇电源、风扇检测板、风扇本体、风扇连接线路、风扇控制板进行检查，找出风扇无法正常工作的根本原因，并最终解决了问题。
关键词IDS;逆变器;风扇;原因分析
0 引言
1E级直流及UPS系统简称为IDS系统[1]，为电厂仪表、控制、监测和其他执行电厂启动、正常运行、正常和紧急停堆等重要功能所必需的设备提供不间断电源，在失去所有厂内和厂外交流电源情况下，蓄电池组为直流和UPS负载提供电源，为厂内1E级电源。核岛IDS系统包含IDSA、IDSB、IDSC、IDSD共四个序列，每个序列分别包括充电器、蓄电池、逆变器、旁路变压器、直流开关柜、交流配电盘，并配备一组备用序列，备用序列包括充电器、蓄电池、直流配电盘。本文主要介绍IDS逆变器在运行过程中出现风扇报警故障的原因分析及处理过程。
1 逆变器作用及原理
1.1 逆变器作用
逆变器作为UPS系统重要设备，主要将直流电转换成交流电的装置。
1.2 逆变器原理
逆变器主要由逆变模块A032和A034、电抗器L002、直流电容组CB02、隔离变压器T002、交流电容组CB03、静态开关A035和A036、旁路输入开关Q091、手动切换开关Q050、输出断路器Q100组成。逆变器原理图如图1所示。
逆变器原理：来自直流母线的250V直流电源通过功率模块A032/A034，变换成交流电源，由滤波电抗器L002和交流电容组件CB03滤除交流电源中的谐波，再经隔离变压器T002将交流电源经静态开关A036输出到负载端子。当直流母线失电或者功率模块故障时，静态开关由A036切换至A035，此时负载由旁路电源供电。当需要对逆变器进行检修时，需要将Q050切换至BYPASS，此时负载完全由旁路电源供电，逆变器内部完全被隔离。
2 逆变器风扇故障分析及处理
2.1 故障描述
在三门核电逆变器运行过程中，发现逆变器异常报警，经现场查看逆变器前盘发现“COMMON ALARM”、“FAN FAILURE”指示灯闪烁，通过查看报警日志可得出逆变器风扇运行异常。逆变器柜内配置3台风扇，主要用于逆变器功率模块和静态开关冷却使用，逆变器风扇采用N+1冗余配置，当单台风扇故障时逆变器可继续长期运行，此次须尽快排查故障并处理，否则出现多台风扇故障将导致逆变器功率模块和静态开关过热而关机。
2.2 故障原因分析
根据逆变器的结构及原理，依次从风扇电源、风扇检测板、风扇本体、风扇连接线路等方面进行分析故障的可能原因，具体包括以下方面：
（1）风扇供电电源故障。供电电源主要是指逆变器输出端引至风扇的输入电源，若发生故障，则无法提供正常的风扇运行电源。根据逆变器原理图分析，逆变器三个风扇电源均取自逆变器输出侧交流电源，交流输出侧电源经过两个熔丝F115、F118，到达风扇侧又分别经过两个熔丝给风扇供电。
（2）风扇检测板问题。风扇检测板通过霍尔元件检测每个风扇的转速，当风扇发生故障时，将发出报警信号。若风扇检测板本体故障，则可能引起风扇报警。
（3）风扇连接线路异常。风扇电源线与风扇之间通过快插件连接，若快插件松动将导致线路虚接，风扇无法获得争产电源。
（4）风扇本体故障。若风扇本体轴承卡涩，或者启动电容容量下降，将导致风扇无法正常启动或者旋转异常。
（5）风扇控制板电容异常。若风扇控制板电容容量下降，将导致风扇无法正常启动。
2.2 故障处理
（1）风扇供电电源测量。使用万用表测量逆变器输出侧电压为AC 220V，满足风扇供电电源需求，同时测量输出侧熔丝F115、F118均为导通状态，以及靠近风扇侧的熔丝F401、F402、F405、F406、F409、F410也均为导通状态，因此可以排除风扇电源导致的风扇异常报警。
（2）風扇检测板问题。通过检查风扇检测板上各个接插件、电路板上的电阻等元器件均正常，且三个风扇里，另外两个风扇运行正常，通过故障风扇和正常风扇检测线互换后试验发现风扇故障仍然存在，因此可以排查风扇检测板的问题。
（3）风扇连接线路异常。根据旁路变压器厂家原理图，对主路及控制回路的每一路接线进行核对，重点核对至电子控制器的接线，发现接线正确、导通正常、无断线，由此排除控制回路故障。
（4）风扇本体故障。对故障风扇进行目视和操作检查，主要检查扇叶有无破损，轴承有无卡涩、锈蚀，检查发现风扇扇叶除灰尘较多外，并无卡涩、锈蚀等问题，经过清洁处理后对扇叶进行手动盘转，轴承转动正常，因此可以排除风扇机械卡涩问题。对三个风扇的线圈直流电阻及绝缘进行测试，测试结果表明风扇线圈正常。
（5）风扇控制板电容问题。对风扇控制板的电容进行测量，分别解开电容两侧接线，使用万用表分别测量三个风扇的电容，测量结果发现故障风扇控制板上的电容容量为1.6μF，电容额定容量为4μF，初步判断风扇故障报警为风扇控制板电容容量下降导致风扇无法正常启动，将容量下降较为严重的电容更换后，重新进行上电测试，风扇故障消失，逆变器可正常运行。
由此确定，风扇控制板上的一个电容容量下降严重导致风扇无法正常运行，使得逆变器前盘显示器上出现异常报警。
3 结束语
本文就三门核电逆变器运行过程中发现的前盘显示器异常报警进行阐述，详细介绍了对故障的分析和处理过程，为后续同类型逆变器的运行提供良好借鉴，同时，对于使用电解电容的电路板，须定期对电解电容进行检查，如发现容量下降较为严重，应及时更换，以减少类似故障的发生。
参考文献
[1]顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京：原子能出版社，2010.
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