300 MW機(jī)組電動(dòng)門盤柜電源及熱機(jī)保護(hù)技術(shù)改造

楊本貴，鄭光偉，趙文剛，梁啟超

(渾江發(fā)電公司，吉林 白山 134302)

渾江發(fā)電公司2臺(tái)QFSN-300-2型300 MW機(jī)組于2007年投入運(yùn)行，2009年末至2010年初先后3次發(fā)生因鍋爐電動(dòng)門盤柜失電造成的鍋爐滅火、機(jī)組跳閘事件。事件暴露出電動(dòng)門盤柜電源存在元件質(zhì)量差、回路設(shè)計(jì)不合理及熱機(jī)保護(hù)不配套等問題。經(jīng)專業(yè)人員認(rèn)真檢查測試，并聯(lián)合設(shè)計(jì)單位及設(shè)備生產(chǎn)廠家，對(duì)電動(dòng)門盤柜電源及熱機(jī)保護(hù)進(jìn)行了技術(shù)改造，截至2010年末已運(yùn)行近1年時(shí)間，沒有再出現(xiàn)任何故障，運(yùn)行良好。

1 問題剖析

1.1 故障描述

渾江發(fā)電公司1號(hào)、2號(hào)機(jī)組鍋爐電動(dòng)門盤柜的電源切換裝置為STQ-140型，電源切換裝置系統(tǒng)兩側(cè)由下而上分別是2路電源的空氣開關(guān)HF1、HF2和接觸器C1、C2，中間上部為電源切換板，見圖1。

鍋爐電動(dòng)門盤柜所帶負(fù)荷有鍋爐電動(dòng)門電源、一次風(fēng)電動(dòng)擋板執(zhí)行器電源和油槍控制柜電源等，共300多路負(fù)荷，靠2路電源供電。其中，一路工作，另一路備用。2路電源通過電源切換裝置進(jìn)行自動(dòng)切換。

鍋爐電動(dòng)門盤柜中的電源1取自380 V廠用段，空開HF1投入、接觸器C1聯(lián)動(dòng)投入，處在正常運(yùn)行狀態(tài)；電源2取自380 V保安段，空開HF2投入、接觸器C2斷開，處在聯(lián)動(dòng)備用狀態(tài)，見圖2。

電源切換裝置面板的上部共有4個(gè)指示燈，左邊2個(gè)分別是電源1“投入”、“工作”指示燈，右邊2個(gè)分別電源2“投入”、“工作”指示燈；下面有2個(gè)開關(guān)操作把手，左邊為空開HF1手操，右邊為空開HF2手操。正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的面板狀態(tài)見圖3。

2009-10-11和2009-11-10先后2次機(jī)組跳閘，事件均發(fā)生在機(jī)組正常運(yùn)行中，鍋爐電動(dòng)門盤柜電源1跳閘而電源2未聯(lián)動(dòng)。DCS畫面顯示，所有一次風(fēng)擋板位置反饋?zhàn)優(yōu)閴馁|(zhì)量點(diǎn)，所有給粉機(jī)跳閘，MFT動(dòng)作(跳閘首出：爐膛滅火跳閘)，2號(hào)機(jī)組跳閘，見圖4。

現(xiàn)場檢查鍋爐電動(dòng)門盤柜發(fā)現(xiàn)，電源1、電源2的空開HF1、HF2在合閘良好狀態(tài)(電源1、電源2“輸入”燈均亮)，接觸器C1、C2在跳閘狀態(tài)(電源1、電源2“工作”燈均滅)，母線電壓表無指示。經(jīng)現(xiàn)場檢查分析確認(rèn)，HF1在合位、C1跳閘；HF2在合位、C2未聯(lián)動(dòng)。運(yùn)行人員手動(dòng)將HF1切開后，C2聯(lián)動(dòng)成功(電源2“工作”燈亮)，母線電壓表顯示正常。

第一次故障發(fā)生后，外觀檢查沒有發(fā)現(xiàn)明顯故障現(xiàn)象。由于電源切換裝置是一個(gè)封閉式控制箱，故障后已手動(dòng)切換到另一路運(yùn)行，無法立即開箱檢查，故利用機(jī)組停備機(jī)機(jī)會(huì)將裝置打開，發(fā)現(xiàn)電源切換板一管腳虛焊。

第二次故障發(fā)生后，檢查發(fā)現(xiàn)接觸器C1運(yùn)行中異常脫扣。該接觸器為天水213機(jī)床電器廠產(chǎn)品，CJX4-225F型，經(jīng)測試并且聯(lián)系電源切換裝置廠家確認(rèn)，故障原因是由于C1運(yùn)行中脫扣跳閘，造成電源1喪失，而C2投入的條件是電壓繼電器檢測出電源1失壓(或降低到動(dòng)作值)、電源2電壓正常。經(jīng)回路檢查發(fā)現(xiàn)，電壓檢測繼電器U1接到了空開HF1與接觸器C1之間，當(dāng)C1斷開時(shí)，由于HF1在投入良好狀態(tài)，U1電壓正常，故C2不動(dòng)作，不能切換到電源2運(yùn)行，即在上級(jí)電源正常而接觸器本身故障跳閘情況下，備用電源不能進(jìn)行自動(dòng)切換，見圖5。

2010-01-08，鍋爐滅火事件發(fā)生在鍋爐點(diǎn)火后的升壓過程中。在更換接觸器C1后，運(yùn)行人員按規(guī)定采用瞬間停電法將2號(hào)爐電動(dòng)門盤柜電源2倒至電源1運(yùn)行時(shí)，電源切換裝置顯示正常，切換前后鍋爐電動(dòng)門盤柜運(yùn)行正常，但2號(hào)爐所有投運(yùn)的油槍全部退出，鍋爐滅火。

事件發(fā)生后，經(jīng)過試驗(yàn)分析，確認(rèn)事件原因?yàn)椋河蜆屜到y(tǒng)是按照電源消失自動(dòng)跳油燃燒器設(shè)計(jì)的；而鍋爐電動(dòng)門盤柜電源切換是按順停切換法設(shè)計(jì)的；因此，在鍋爐點(diǎn)火后電源切換的瞬間，油槍控制回路瞬間失電，導(dǎo)致控制柜內(nèi)由中間繼電器保持的油槍進(jìn)到位、油角閥開到位信號(hào)消失，觸發(fā)油燃燒器跳閘邏輯，油槍退出，入爐燃料中斷，鍋爐滅火，見圖6。

1.2 存在問題

(1) 電源切換裝置存在制造質(zhì)量問題。

(2) 接觸器性能不穩(wěn)定。

(3) 電壓檢測信號(hào)取點(diǎn)存在死角，回路設(shè)計(jì)不合理。

(4) 工作電源與備用電源組裝在1個(gè)封閉式控制箱內(nèi)，一路運(yùn)行時(shí)，無法對(duì)另一路進(jìn)行檢查維護(hù)，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不合理。

(5) 一次回路元件多，接線復(fù)雜，增加了故障發(fā)生的幾率。

(6) 設(shè)備廠家技術(shù)封鎖，不提供圖紙資料，沒有技術(shù)培訓(xùn)。

(7) 一次風(fēng)擋板關(guān)閉聯(lián)跳給粉機(jī)的保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)不合理。

(8) 油槍控制回路設(shè)計(jì)不合理，未考慮可能存在的電源切換過程。

2 技術(shù)改進(jìn)

2.1 電動(dòng)門盤柜電源改造

2.1.1 改造的必要性

(1) 電源切換板故障或接觸器本身故障造成運(yùn)行電源跳閘，備用電源不能可靠聯(lián)動(dòng)，造成機(jī)組跳閘，回路設(shè)計(jì)存在嚴(yán)重安全隱患，應(yīng)進(jìn)行改造。

(2) 主要元件故障頻率高，應(yīng)進(jìn)行更換。

(3) 2臺(tái)300 MW機(jī)組中，相同的電動(dòng)門盤柜電源共計(jì)6套(每臺(tái)機(jī)組爐側(cè)1套，機(jī)側(cè)2套)，隱患影響面廣，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行改造。

2.1.2 改造總體思路

(1) 選購性能穩(wěn)定、可靠性高的元件。

(2) 電壓采集點(diǎn)取自電動(dòng)門盤柜母線上。

(3) 簡化回路。

2.1.3 改造方案

(1) 利用原空開HF1、HF2元件。

(2) 更換接觸器C1、C2元件，選擇性能穩(wěn)定、可靠性高的日本富士SC-N10型的優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品(共12 塊 )。

(3) 取消電源切換板。

(4) 取消原設(shè)計(jì)中利用U1(U2)判定C2(C1)聯(lián)投條件，增設(shè)利用C1(C2)閉接點(diǎn)判定C2 (C1)的聯(lián)投條件。

(5) 在負(fù)荷母線上增加缺相保護(hù)器QXB。

(6) 保留電源切換裝置面板上的4個(gè)指示燈和2個(gè)開關(guān)操作把手及功能。加長面板上的元件連線，保證在運(yùn)行中能正常開箱檢查，并將封閉式控制箱改成可開啟式控制箱。

(7) 新增C1、C2、QXB輔助接點(diǎn)進(jìn)DCS系統(tǒng)。

按照改造方案改造后，2路電源一路運(yùn)行，另一路備用，當(dāng)運(yùn)行電源接觸器因上級(jí)電源失壓跳閘或因接觸器本身故障跳閘后，其常閉輔助接點(diǎn)瞬時(shí)閉合，迅速聯(lián)動(dòng)備用電源，確保備用電源迅速聯(lián)動(dòng)可靠投入。電源指示及缺相保護(hù)進(jìn)DCS并報(bào)警，見圖7。

2.1.4 改造步驟

(1) 元件、材料準(zhǔn)備齊全。

(2) 拆除設(shè)計(jì)取消的元件及配線。

(3) 檢驗(yàn)、測試待組裝元件合格，待更換接觸器動(dòng)作電壓合格，線圈電阻及絕緣電阻合格。

(4) 對(duì)準(zhǔn)備好的元件、配線及輔助材料進(jìn)行組裝。

(5) 標(biāo)注、標(biāo)記及配備標(biāo)識(shí)牌，改造后達(dá)到標(biāo)識(shí)齊全。

(6) 測試2路電源聯(lián)動(dòng)切換時(shí)間為50 ms。

(7) 整體傳動(dòng)試驗(yàn)合格。

(8) 投入試運(yùn)行。

2010-01-27，利用停機(jī)機(jī)會(huì)，完成對(duì)1號(hào)爐電動(dòng)門盤柜電源改造，投入運(yùn)行良好。2010-02-08，利用停機(jī)機(jī)會(huì)，完成對(duì)2號(hào)爐電動(dòng)門盤柜電源改造，投入運(yùn)行良好。剩余1、2號(hào)機(jī)組電動(dòng)門盤柜的4套電源回路利用停機(jī)機(jī)會(huì)，至2010-07-21已全部改造完成，投入運(yùn)行良好。

2.1.5 改造效果

改造后，聯(lián)動(dòng)回路邏輯簡單，運(yùn)行可靠，方便日常設(shè)備檢查維護(hù)，同時(shí)也有效消除了原設(shè)備系統(tǒng)存在的不足。

2.2 一次風(fēng)擋板關(guān)閉聯(lián)跳給粉機(jī)保護(hù)系統(tǒng)改造

2.2.1 改造的必要性

改造前，一次風(fēng)擋板執(zhí)行器失電后，風(fēng)門仍處在正常開位狀態(tài)，鍋爐燃料量、風(fēng)量仍處在平衡狀態(tài)，只是一次風(fēng)擋板暫時(shí)不能進(jìn)行調(diào)整，待電源恢復(fù)后，一次風(fēng)擋板即可恢復(fù)正常操作，但此時(shí)控制邏輯卻觸發(fā)給粉機(jī)跳閘，導(dǎo)致入爐燃料中斷，MFT動(dòng)作。該現(xiàn)象表明，給粉機(jī)跳閘保護(hù)邏輯設(shè)計(jì)存在缺陷，應(yīng)進(jìn)行改造。

2.2.2 改造總體思路

利用一次風(fēng)擋板執(zhí)行器的模擬量位置反饋信號(hào)，開關(guān)量位置反饋信號(hào)和給粉機(jī)運(yùn)行信號(hào)建立邏輯關(guān)系，完善給粉機(jī)跳閘保護(hù)邏輯。

2.2.3 改造方案

(1) 取一次風(fēng)擋板執(zhí)行器的模擬量位置反饋信號(hào)。

(2) 取一次風(fēng)擋板執(zhí)行器的開關(guān)量位置反饋信號(hào)。

(3) 取給粉機(jī)運(yùn)行狀態(tài)量。

由以上3個(gè)信號(hào)在DCS內(nèi)組態(tài)實(shí)現(xiàn)：一次風(fēng)擋板執(zhí)行器的模擬量位置反饋小于5%，一次風(fēng)擋板執(zhí)行器關(guān)信號(hào)(開關(guān)量信號(hào))，給粉機(jī)運(yùn)行信號(hào)，三者“與”邏輯成立時(shí)，給粉機(jī)跳閘。

2.2.4 改造過程

2010年2月，利用2次停機(jī)機(jī)會(huì)，熱控專業(yè)人員完成了1、2號(hào)爐共計(jì)32套一次風(fēng)擋板關(guān)閉聯(lián)跳給粉機(jī)保護(hù)的技術(shù)改造，改造后試運(yùn)行合格，投入運(yùn)行。

2.2.5 改造效果

通過改造，完善了給粉機(jī)跳閘保護(hù)邏輯，有效防止了保護(hù)系統(tǒng)誤動(dòng)作，提高了系統(tǒng)的可靠性，取得了預(yù)期效果。

2.3 油槍控制回路失電延時(shí)跳閘油燃燒器改造

2.3.1 改造的必要性

油槍控制回路存在設(shè)計(jì)缺陷，在機(jī)組運(yùn)行過程中，若發(fā)生油槍系統(tǒng)控制電源切換，將導(dǎo)致所有投運(yùn)油槍退出，嚴(yán)重威脅鍋爐運(yùn)行安全。

2.3.2 改造總體思路

在油槍控制回路內(nèi)增加延時(shí)控制，使油槍系統(tǒng)在瞬間失電時(shí)(電源切換順停時(shí)間為50 ms左右)，用于跳閘油燃燒器的各開關(guān)量狀態(tài)保持1 s，若1 s后系統(tǒng)仍然失電，則觸發(fā)油燃燒器跳閘邏輯。

2.3.3 改造方案

在油槍順控啟邏輯內(nèi)，油角閥開到位信號(hào)后加1 s反向延時(shí)；在油槍順控停邏輯內(nèi)，油槍進(jìn)到位信號(hào)后加1 s正向延時(shí)。

改造后，油槍系統(tǒng)電源中斷時(shí)，延時(shí)跳開油燃燒器，若在延時(shí)時(shí)間內(nèi)電源恢復(fù)，則油燃燒器正常運(yùn)行，見圖8。

2.3.4 改造過程

2010-01-27～31，熱控專業(yè)人員完成2臺(tái)爐24套油槍控制回路失電延時(shí)跳閘油燃燒器的改造，試驗(yàn)良好后，投入運(yùn)行。

2.3.5 改造效果

通過改造，有效防止了電壓波動(dòng)及電源順停聯(lián)動(dòng)所造成的保護(hù)誤動(dòng)作，提高了油燃燒器運(yùn)行的可靠性，取得了預(yù)期效果。

3 結(jié)論

對(duì)2臺(tái)300 MW機(jī)組的機(jī)、爐共6套電動(dòng)門盤柜電源回路，32套一次風(fēng)擋板關(guān)閉聯(lián)跳給粉機(jī)保護(hù)回路，24套油槍控制回路進(jìn)行技術(shù)改造，改造取得成功，至2010年末，系統(tǒng)運(yùn)行正常，沒有再發(fā)生任何故障。