熱控系統(tǒng)直流電源可靠性的分析與改進(jìn)

1、熱控系統(tǒng)直流電源可靠性的分析與改進(jìn)摘要：現(xiàn)如今，我國(guó)是科技快速發(fā)展的新時(shí)期，針對(duì)某2號(hào)機(jī)組DCS系統(tǒng)技術(shù) 改造后存在FSSS和ETS系統(tǒng)2路熱控直流電源長(zhǎng)期對(duì)地絕緣電阻低報(bào)警問(wèn)題，分 析了報(bào)警原因及熱控直流電源可靠性問(wèn)題，提出了技術(shù)改進(jìn)的方法，解決了直流 電源接地報(bào)警以及可靠性低的問(wèn)題。關(guān)鍵詞：熱控系統(tǒng)；直流電源；可靠性引言發(fā)電廠(chǎng)中MFT繼電器、DEH、ETS等系統(tǒng)都要求有可靠的直流電源，直流電 源故障很可能引發(fā)主、輔設(shè)備損壞事故，直接影響機(jī)組的安全可靠運(yùn)行。北方聯(lián) 合電力有限責(zé)任公司包頭第二熱電廠(chǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)包頭第二熱電廠(chǎng)）的兩路直流電 源未獨(dú)立設(shè)置，違反了國(guó)家或行業(yè)有關(guān)規(guī)定，存在安全隱患。1

2、絕緣電阻低報(bào)警原因分析1.1電源回路配制相對(duì)簡(jiǎn)單某發(fā)電有限責(zé)任公司采用的XDYA 一 10開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源裝置是普通的直 流穩(wěn)壓電源裝置。一般，火力發(fā)電機(jī)組熱控系統(tǒng)直流工作電源由廠(chǎng)直流供電系統(tǒng)提 供，當(dāng)廠(chǎng)用交流電源失去時(shí),由于有蓄電池支持,直流供電系統(tǒng)仍能正常工作。而我 公司兩臺(tái)機(jī)組熱控系統(tǒng)直流工作電源是由XDYA 一 10開(kāi)關(guān)型直流穩(wěn)壓電源裝置將 廠(chǎng)用交流電源轉(zhuǎn)換得到,無(wú)蓄電池支持，這不僅對(duì)直流穩(wěn)壓電源裝置的質(zhì)量提出了 更高要求,同時(shí)也意味著廠(chǎng)用交流電源一旦失去熱控系統(tǒng)直流工作電源也將隨之失 去。1.2安全隱患原直流電源系統(tǒng)中，熱控直流電源的正極是利用二極管把2路獨(dú)立的電氣直 流系統(tǒng)連在一

3、起的，而負(fù)極則是電氣直流電源的負(fù)極直接相連接。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 使得2路直流電源沒(méi)有完全獨(dú)立，違反了相關(guān)反措要求，給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái) 了隱患。原系統(tǒng)結(jié)構(gòu)不論在何位置發(fā)生直流接地故障，都會(huì)造成2套直流系統(tǒng)同 時(shí)接地，給故障分析、處理工作帶來(lái)極大的困難，若接地點(diǎn)發(fā)生在ZMK1之前， 那么2路直流電源都會(huì)發(fā)出直流接地故障信號(hào)，電氣的接地選線(xiàn)裝置將無(wú)法正確 判斷接地點(diǎn)的位置；同時(shí)，在查找接地點(diǎn)的過(guò)程中，存在熱控電源全部喪失的風(fēng) 險(xiǎn)，嚴(yán)重威脅機(jī)組的安全運(yùn)行。1.3MFT手動(dòng)跳閘控制回路接線(xiàn)分析原MFT跳閘控制回路設(shè)計(jì)為：電氣直流I，II段的FSSS直流電源分別帶1套 鍋爐MFT跳閘控制回路，2套跳閘回路任

4、意1套動(dòng)作，則鍋爐MFT動(dòng)作。在檢查 鍋爐手動(dòng)MFT按鈕接線(xiàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，DCS改造時(shí)，由于敷設(shè)的電纜芯數(shù)不夠，為了實(shí) 現(xiàn)手動(dòng)MFT時(shí)2套鍋爐MFT跳閘控制回路都能動(dòng)作的功能，業(yè)主方私下修改了 設(shè)計(jì)圖紙，將2套MFT跳閘回路繼電器通過(guò)2個(gè)手動(dòng)跳閘按鈕的接點(diǎn)串聯(lián)，導(dǎo)致 電氣直流I，II段母線(xiàn)并聯(lián)運(yùn)行。當(dāng)某段上的負(fù)載接地時(shí)，將造成2段母線(xiàn)同時(shí)報(bào) 警。2熱控系統(tǒng)直流電源可靠性的分析2.1改造后系統(tǒng)工作原理改造后，系統(tǒng)正常工作時(shí)，直流電源可通過(guò)繼電器的接點(diǎn)J1或J2輸出，給 熱控系統(tǒng)供電。當(dāng)一路電源故障時(shí)，電源切換為另外一路供給。切換過(guò)程中，另 一路電源經(jīng)過(guò)直流高頻電源轉(zhuǎn)換后（可保證切換過(guò)程中電源的穩(wěn)定），

5、通過(guò)繼電 器接點(diǎn)輸出直流電。高頻隔離變換系統(tǒng)中先將直流電進(jìn)行高頻逆變，完成高頻隔 離變換（這也是電氣隔離的關(guān)鍵）后，再進(jìn)行整流濾波。由于變換后的頻率較高， 所以采用較小的電容就能獲得穩(wěn)定的、紋波較小的直流電源。2.2兩點(diǎn)異極接地?zé)龤ж?fù)載設(shè)備熱控電源采用二極管耦合方式，將2路直流電源并聯(lián)供電后，如果左側(cè)直流 母線(xiàn)負(fù)極接地、右側(cè)直流母線(xiàn)正極接地，則負(fù)載上的電壓將增加1倍。這是因?yàn)?當(dāng)右側(cè)母線(xiàn)正極接地，接地極對(duì)地電壓為0，由于蓄電池的兩端電壓固定，故右 側(cè)母線(xiàn)負(fù)極對(duì)地電壓由正常-110V降至-220V；當(dāng)左側(cè)母線(xiàn)負(fù)極接地時(shí)，接地極對(duì) 地電壓為0，由于蓄電池的兩端電壓固定，故左側(cè)母線(xiàn)正極對(duì)地電壓由正常

6、+110V 升至+220V。在此新電位下，4只二極管有2只導(dǎo)通，2只截止（圖2“x表示截止 二極管），從而使負(fù)載正極對(duì)地電壓由+110V升至+220V，負(fù)載負(fù)極對(duì)地電壓由- 110V降至-220V，負(fù)載2端電壓變?yōu)?40V，比原來(lái)提高了 1倍，將造成負(fù)載設(shè)備 過(guò)電壓燒毀。同樣可以分析，當(dāng)左側(cè)母線(xiàn)正極接地，右側(cè)母線(xiàn)負(fù)極接地時(shí)，負(fù)載 上的電壓也提高1倍，將造成負(fù)載設(shè)備燒毀的嚴(yán)重后果。這種情況在實(shí)際運(yùn)行中 比較罕見(jiàn)，但可能會(huì)在1段母線(xiàn)出現(xiàn)某極直流接地故障后未及時(shí)消除，又剛好另 1段母線(xiàn)異極接地時(shí)出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)這種情況，將導(dǎo)致控制元件燒毀、保護(hù)誤動(dòng) 或拒動(dòng)，后果非常嚴(yán)重。某廠(chǎng)300MW機(jī)組MFT保護(hù)動(dòng)

7、作，造成機(jī)組跳閘。事后 經(jīng)熱控人員檢查，發(fā)現(xiàn)MFT4個(gè)直流跳閘繼電器線(xiàn)圈（DC220V）全部燒毀，繼電器 失磁、保護(hù)誤動(dòng)作。通過(guò)直流系統(tǒng)監(jiān)測(cè)裝置記錄和監(jiān)視信息發(fā)現(xiàn)，有3次 DC220V電源顯示有DC460V的電壓，電氣2套直流系統(tǒng)都有直流接地異常報(bào)警， 并且直流I段是直流正極接地、直流II段是負(fù)極接地。220V直流系統(tǒng)出現(xiàn)460V 電壓，將額定電壓為220V的直流繼電器線(xiàn)圈燒毀，造成停機(jī)事故。2.3鍋爐MFT手動(dòng)跳閘按鈕回路改進(jìn)在MFT跳閘柜中，電氣直流I，II段的FSSS直流電源分別帶1套鍋爐MFT跳 閘控制回路，2套跳閘回路任意1套動(dòng)作，則鍋爐MFT動(dòng)作，且任意1路直流電 源喪失，不會(huì)造成

8、鍋爐MFT誤動(dòng)跳閘。但MFT手動(dòng)跳閘按鈕的非規(guī)范接線(xiàn)破壞 了2套跳閘回路的獨(dú)立性，不符合反事故措施的要求，而且將2路直流人為并聯(lián) 運(yùn)行。為消除這種非規(guī)范接法，應(yīng)在改進(jìn)中重新鋪設(shè)電纜，取消回路中2路直流 電源的并列運(yùn)行方式，恢復(fù)原設(shè)計(jì)方案，使電氣直流I，II段的FSSS直流電源分 別各帶1套鍋爐MFT跳閘控制回路，使每一套MFT跳閘回路由各自獨(dú)立的1路 直流電源供電。3效果比較改造后的直流穩(wěn)壓電源裝置輸人交流電源電壓為160264VAC,額定輸出電流 為15A,直流電源系統(tǒng)適應(yīng)廠(chǎng)用電波動(dòng)能力和帶負(fù)載能力得到提高。同時(shí)，當(dāng)廠(chǎng)用交 流電源失去時(shí)，直流穩(wěn)壓電源裝置電池單元至少可維持直流電源系統(tǒng)正常供電

9、0.sh, 為檢修人員分析和排除故障可燕得寶貴的時(shí)間。熱控直流電源系統(tǒng)改造完畢于 2002年投入使用，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè):直流穩(wěn)壓電源裝置輸出電壓為24 一 26VDC,完全滿(mǎn) 足熱工自動(dòng)控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)對(duì)直流電源的要求。因電氣運(yùn)行人員誤操作將向直流穩(wěn) 壓電源裝置供電的廠(chǎng)用交流電源斷掉，直流電源系統(tǒng)仍維持額定直流電壓輸出超過(guò) 1h,避免了一次停爐、停機(jī)事故。經(jīng)過(guò)幾年的使用證明，改造后的直流電源系統(tǒng)及 直流穩(wěn)壓電源裝置工作非常穩(wěn)定，達(dá)到了改造的預(yù)期效果，保證了機(jī)組安全、穩(wěn)定、 經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。結(jié)語(yǔ)本次采取的技術(shù)改進(jìn)措施消除了 ETS，MFT保護(hù)回路2路直流電源并聯(lián)運(yùn) 行的重大安全隱患。經(jīng)過(guò)電源切換試驗(yàn)和半年多機(jī)組運(yùn)行，設(shè)備工作穩(wěn)定可靠， 表明此次改進(jìn)工作取得成功。（2）發(fā)電廠(chǎng)熱控重要保護(hù)如ETS, MFT的直流電源故 障會(huì)引發(fā)主、輔設(shè)備的損壞事故和機(jī)組的非停事故，直接影響機(jī)組的安全可靠運(yùn) 行。尤其是原來(lái)2路直流電源通過(guò)二極管耦合并聯(lián)供電的方式，不僅給直流接地 故障處理帶來(lái)困難，而且異極兩點(diǎn)接地會(huì)造成跳機(jī)的嚴(yán)重后果。因此，必須根據(jù) 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際接線(xiàn)方式，選擇可靠的技術(shù)改進(jìn)方案，增加“DC/DC模塊實(shí)現(xiàn)直流電源 隔離等方案進(jìn)行改進(jìn)，以消除隱患，提高熱控系統(tǒng)直流電源的可靠性。參考文獻(xiàn)白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)M.2版.北京：中國(guó)電力出版社，2009： 36-69.電