熱控系統(tǒng)直流電源可靠性的分析與改進

1、熱控系統(tǒng)直流電源可靠性的分析與改進摘要：現(xiàn)如今，我國是科技快速發(fā)展的新時期，針對某2號機組DCS系統(tǒng)技術 改造后存在FSSS和ETS系統(tǒng)2路熱控直流電源長期對地絕緣電阻低報警問題，分 析了報警原因及熱控直流電源可靠性問題，提出了技術改進的方法，解決了直流 電源接地報警以及可靠性低的問題。關鍵詞：熱控系統(tǒng)；直流電源；可靠性引言發(fā)電廠中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、輔設備損壞事故，直接影響機組的安全可靠運行。北方聯(lián) 合電力有限責任公司包頭第二熱電廠（以下簡稱包頭第二熱電廠）的兩路直流電 源未獨立設置，違反了國家或行業(yè)有關規(guī)定，存在安全隱患。1

2、絕緣電阻低報警原因分析1.1電源回路配制相對簡單某發(fā)電有限責任公司采用的XDYA 一 10開關型直流穩(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)電機組熱控系統(tǒng)直流工作電源由廠直流供電系統(tǒng)提 供，當廠用交流電源失去時,由于有蓄電池支持,直流供電系統(tǒng)仍能正常工作。而我 公司兩臺機組熱控系統(tǒng)直流工作電源是由XDYA 一 10開關型直流穩(wěn)壓電源裝置將 廠用交流電源轉(zhuǎn)換得到,無蓄電池支持，這不僅對直流穩(wěn)壓電源裝置的質(zhì)量提出了 更高要求,同時也意味著廠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路獨立的電氣直 流系統(tǒng)連在一

3、起的，而負極則是電氣直流電源的負極直接相連接。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 使得2路直流電源沒有完全獨立，違反了相關反措要求，給機組的安全運行帶來 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，都會造成2套直流系統(tǒng)同 時接地，給故障分析、處理工作帶來極大的困難，若接地點發(fā)生在ZMK1之前， 那么2路直流電源都會發(fā)出直流接地故障信號，電氣的接地選線裝置將無法正確 判斷接地點的位置；同時，在查找接地點的過程中，存在熱控電源全部喪失的風 險，嚴重威脅機組的安全運行。1.3MFT手動跳閘控制回路接線分析原MFT跳閘控制回路設計為：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套動作，則鍋爐MFT動作。在檢查 鍋爐手動MFT按鈕接線時發(fā)現(xiàn)，DCS改造時，由于敷設的電纜芯數(shù)不夠，為了實 現(xiàn)手動MFT時2套鍋爐MFT跳閘控制回路都能動作的功能，業(yè)主方私下修改了 設計圖紙，將2套MFT跳閘回路繼電器通過2個手動跳閘按鈕的接點串聯(lián)，導致 電氣直流I，II段母線并聯(lián)運行。當某段上的負載接地時，將造成2段母線同時報 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，直流電源可通過繼電器的接點J1或J2輸出，給 熱控系統(tǒng)供電。當一路電源故障時，電源切換為另外一路供給。切換過程中，另 一路電源經(jīng)過直流高頻電源轉(zhuǎn)換后（可保證切換過程中電源的穩(wěn)定），

5、通過繼電 器接點輸出直流電。高頻隔離變換系統(tǒng)中先將直流電進行高頻逆變，完成高頻隔 離變換（這也是電氣隔離的關鍵）后，再進行整流濾波。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。2.2兩點異極接地燒毀負載設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 母線負極接地、右側(cè)直流母線正極接地，則負載上的電壓將增加1倍。這是因為 當右側(cè)母線正極接地，接地極對地電壓為0，由于蓄電池的兩端電壓固定，故右 側(cè)母線負極對地電壓由正常-110V降至-220V；當左側(cè)母線負極接地時，接地極對 地電壓為0，由于蓄電池的兩端電壓固定，故左側(cè)母線正極對地電壓由正常

6、+110V 升至+220V。在此新電位下，4只二極管有2只導通，2只截止（圖2“x表示截止 二極管），從而使負載正極對地電壓由+110V升至+220V，負載負極對地電壓由- 110V降至-220V，負載2端電壓變?yōu)?40V，比原來提高了 1倍，將造成負載設備 過電壓燒毀。同樣可以分析，當左側(cè)母線正極接地，右側(cè)母線負極接地時，負載 上的電壓也提高1倍，將造成負載設備燒毀的嚴重后果。這種情況在實際運行中 比較罕見，但可能會在1段母線出現(xiàn)某極直流接地故障后未及時消除，又剛好另 1段母線異極接地時出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)這種情況，將導致控制元件燒毀、保護誤動 或拒動，后果非常嚴重。某廠300MW機組MFT保護動

7、作，造成機組跳閘。事后 經(jīng)熱控人員檢查，發(fā)現(xiàn)MFT4個直流跳閘繼電器線圈（DC220V）全部燒毀，繼電器 失磁、保護誤動作。通過直流系統(tǒng)監(jiān)測裝置記錄和監(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警， 并且直流I段是直流正極接地、直流II段是負極接地。220V直流系統(tǒng)出現(xiàn)460V 電壓，將額定電壓為220V的直流繼電器線圈燒毀，造成停機事故。2.3鍋爐MFT手動跳閘按鈕回路改進在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套動作，則鍋爐MFT動作，且任意1路直流電 源喪失，不會造成

8、鍋爐MFT誤動跳閘。但MFT手動跳閘按鈕的非規(guī)范接線破壞 了2套跳閘回路的獨立性，不符合反事故措施的要求，而且將2路直流人為并聯(lián) 運行。為消除這種非規(guī)范接法，應在改進中重新鋪設電纜，取消回路中2路直流 電源的并列運行方式，恢復原設計方案，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)適應廠用電波動能力和帶負載能力得到提高。同時，當廠用交 流電源失去時，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)場實測:直流穩(wěn)壓電源裝置輸出電壓為24 一 26VDC,完全滿 足熱工自動控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)對直流電源的要求。因電氣運行人員誤操作將向直流穩(wěn) 壓電源裝置供電的廠用交流電源斷掉，直流電源系統(tǒng)仍維持額定直流電壓輸出超過 1h,避免了一次停爐、停機事故。經(jīng)過幾年的使用證明，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，達到了改造的預期效果，保證了機組安全、穩(wěn)定、 經(jīng)濟運行。結(jié)語本次采取的技術改進措施消除了 ETS，MFT保護回路2路直流電源并聯(lián)運 行的重大安全隱患。經(jīng)過電源切換試驗和半年多機組運行，設備工作穩(wěn)定可靠， 表明此次改進工作取得成功。（2）發(fā)電廠熱控重要保護如ETS, MFT的直流電源故 障會引發(fā)主、輔設備的損壞事故和機組的非停事故，直接影響機組的安全可靠運 行。尤其是原來2路直流電源通過二極管耦合并聯(lián)供電的方式，不僅給直流接地 故障處理帶來困難，而且異極兩點接地會造成跳機的嚴重后果。因此，必須根據(jù) 現(xiàn)場實際接線方式，選擇可靠的技術改進方案，增加“DC/DC模塊實現(xiàn)直流電源 隔離等方案進行改進，以消除隱患，提高熱控系統(tǒng)直流電源的可靠性。參考文獻白忠敏.電力工程直流系統(tǒng)設計手冊M.2版.北京：中國電力出版社，2009： 36-69.電