某核电站UPS故障停机原因分析及改进措施.docx

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某核电站UPS故障停机原因分析及改进措施

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董磊星国龙张春阳

【摘?要】某核电站1号机组运行期间发生UPS(不间断电源系统)故障停机,导致核电站部分重要系统失去冗余电源,本文通过对现场故障记录查询及设备制造厂试验,分析得到UPS故障停机的直接原因是中央控制卡件A070内部芯片RAM1、RAM2损坏,导致A070卡件功能异常,导致UPS系统全面瘫痪,故障停机。为避免该类故障再次发生,本文提供了改善设备运行环境、更换制造品质更高的控制芯片等改进方案。

【关键词】不间断电源;故障停机;中央控制卡件

2014年6月16日上午,核电站核岛不间断供电系统(LNG)因不明故障停运,母线失电,电气调试部分重新启动后系统无异常报警后恢复下游送电,未查出原因。6月17日再次出现同类故障,电站专家组讨论后对LNG系统进行全面检查,本文就该故障进行了分析。

1.UPS系统基础介绍

LNG系统所使用的不间断电源系统(UPS)设备由瑞士GUTOR厂家提供,该系统有两路完全独立的上游供电,且能实现两路供电的无扰切换。该系统主要由逆变器001DL、旁路变压器001TR、静态切换开关EA/EN以及无扰切换开关501JS共同构成。系统的基本结构如图一所示。

逆变器001DL将上游110V直流电通过IGBT模块逆变为220V交流电,旁路变压器001TR将上游380V交流电降压为220V交流电。逆变器和变压器侧各有一个静态切换开关EA和EN,两个静态开关互为闭锁,同一时刻仅有一个能够导通。501JS系统状态转换开关有三个位置:AUTO、TEST、BYPASS,正常运行时处于AUTO位置,系统由逆变器带载,同时旁路变压器热备用,通过EA/EN无扰切换供电方式;TEST和BYPASS位置时系统直接通过电缆硬接线由旁路变压器带载(如图一通道3所示)。

2.LNG系统故障停机原因分析

经查询6月17日23:07至23:11之间的系统故障信息发现,当前报警(44、54、57、34、53、12)与正常状态下直接关闭UPS报警的报警相同,系统从23:07开始頻繁的报警和复位,最后一次报警后未复位成功,直接关机,系统显示相关的报警。另外,从系统历史运行状态“60:MPUisreset”出现可初步判断MPU芯片重启导致其他相关报警出现,进而可以初步确定故障由于A070卡件自身故障或A070输入输出信号异常引起。

2.1UPS系统A070卡件自身故障

直接导致A070卡件MPU芯片重启的主要原因有MPU芯片自身故障或供给MPU的电源瞬时降低超过阈值,直接导致卡件芯片停止工作,A070卡件的自身的故障一般为强制性,无法进行自行复位,但现场UPS出现多次自动复位,可以排除卡件自身故障情况。

2.2UPS系统输入到A070的信号异常导致MPU芯片重启失效

A070卡件作为UPS系统主控制卡,主要负责对获取的信息进行处理,并通过运算得到输出数据,然后再通过其他端口发送至各个控制模块,从而实现UPS的稳定运行,如果一旦获取的信号异常就可能导致MPU芯片运算异常,最终导致系统无法正常运行,A070主控卡的信号接口众多,连接复杂。但输入及信号异常都会触发UPS系统出现通信错误报警,但现场查询报警记录未发现有通信故障报警,可以排除该类情况。

2.3UPS系统A070卡件附属芯片故障

UPS系统A070卡件是一块多层电镀的集成电路板,卡件上拥有众多电子元器件,其中最为重要的是MPU芯片及其附属芯片RAM1、RAM2,其中RAM1/2两块芯片主要用于暂存MPU处理得到的数据,用于后续对整个系统的控制,如果附属芯片RAM1/2出现故障,将会导致系统数据异常,最终引发程序紊乱,系统停机。申请制造厂家支持,将A070卡件寄回瑞士总部进行故障定位,厂家对A070卡件的数据端口进行分析,发现A070卡件在运行一段时间后会出现数据缺失,系统重新自检的情况,进一步对MPU的数据端口进行采集,发现MPU与RAM1/2之间的数据传输出现乱码,使用全新的RAM1/2芯片进行更换以后,发现故障消失,数据通讯正常,最终确定本次故障的原因就是RAM1/2芯片损坏,导致UPS系统紊乱,引发系统停机。

3.结论及改进措施

通过对现场故障记录查询及设备制造厂试验,最终确定LNG系统UPS整盘失电的直接原因是系统主控制卡A070上的数据存储芯片RAM1/2损坏,导致整个系统内部数据紊乱,引发系统停机。

此类卡件故障为该电站首例,十分具有检修参考价值。为避免该类故障再次发生,对此提出四项改进措施:1、联系瑞士厂家,采购工艺等级更高的存储芯片,提高系统稳定性;2、设备说明书上建议控制卡件的运行环境温度不得超过40℃,现场环境并不符合要求,建议在卡件运行的厂房加装定向式空调,用于降低

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