廠用保安電源系統(tǒng)安全性探討

孫自嶺

摘要：電廠保安電源系統(tǒng)是電廠電氣系統(tǒng)重要的組成部分，是當出現(xiàn)全廠停電的重大故障時，為保證鍋爐、汽輪機組順利停爐停機，不至于損壞設(shè)備而設(shè)置的電源。由于保安電源的負載用戶均是重要設(shè)備，保安電源作為保護主機等重要設(shè)備的最后防線顯得至關(guān)重要。保安電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的供電，對保證電廠穩(wěn)定運行及設(shè)備安全有著重大意義。

關(guān)鍵詞：電廠；保安電源系統(tǒng)；安全性；電氣系統(tǒng)；汽機保安段；鍋爐保安段 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）30-0107-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.056

下面結(jié)合某廠300MW機組的保安電源系統(tǒng)，對電廠保安電源系統(tǒng)DCS的控制及其安全可靠性做一探討。

1 設(shè)備情況介紹

該廠廠用電保安系統(tǒng)如圖1所示。

保安電源分為汽機保安段和鍋爐保安段。其中，鍋爐保安段電源有三路電源進線，分別來自：（1）由6kV鍋爐A變供電的鍋爐PC A段，該線路供電由爐保421甲開關(guān)（近鍋爐PC A段，以下簡稱1ZKK開關(guān)）和爐保421乙開關(guān)（近鍋爐保安PC段，以下簡稱3ZKK開關(guān)）控制。（2）由6kV鍋爐B變供電的鍋爐PC B段，該線路供電由爐保422甲開關(guān)（近鍋爐PC B段，以下簡稱2ZKK開關(guān)）和爐保422乙開關(guān)（近鍋爐保安PC段，以下簡稱4ZKK開關(guān)）控制。（3）柴油發(fā)電機。柴油發(fā)電機出口通過柴備02開關(guān)，爐備021甲刀閘，爐備021乙開關(guān)（近鍋爐保安PC段，以下簡稱5ZKK）接引至鍋爐保安PC段。

其中，1ZKK、2ZKK、5ZKK可在DCS控制。3ZKK、4ZKK就地控制，狀態(tài)可在DCS畫面顯示，3ZKK與1ZKK聯(lián)動（1ZKK合閘時聯(lián)合3ZKK，分閘時聯(lián)跳），4ZKK與2ZKK聯(lián)動。爐備021甲刀閘狀態(tài)與控制均不進入DCS，由就地裝置控制其合分。

汽機保安段電源有三路電源進線，分別來自：（1）由6kV汽機A變供電的汽機PC A段，該線路供電由爐保423甲開關(guān)（近汽機PC A段，以下簡稱6ZKK開關(guān)）和爐保423乙開關(guān)（近汽機保安PC段，以下簡稱8ZKK開關(guān)）控制。（2）由6kV汽機B變供電的汽機PC B段，該線路供電由爐保424甲開關(guān)（近汽機PC B段，以下簡稱7ZKK開關(guān)）和爐保424乙開關(guān)（近汽機保安PC段，以下簡稱9ZKK開關(guān)）控制。（3）柴油發(fā)電機。柴油發(fā)電機出口通過柴備02開關(guān)，爐備021甲刀閘，爐備021乙開關(guān)（近汽機保安PC段，以下簡稱10ZKK）接引至汽機保安PC段。

其中，6ZKK、7ZKK、10ZKK可在DCS控制，8ZKK、9ZKK就地控制，狀態(tài)可在DCS畫面顯示，8ZKK與6ZKK聯(lián)動（6ZKK合閘時聯(lián)合8ZKK，分閘時聯(lián)跳），9ZKK與7ZKK聯(lián)動。機備023甲刀閘狀態(tài)與控制均不進入DCS，由就地裝置控制其合分。

2 邏輯設(shè)計、調(diào)試及分析

為保證在出現(xiàn)類似于鍋爐、汽機PC段故障，各段PT測量裝置故障，發(fā)電機故障無法提供廠用電甚至全廠停電等各種非正常情況下保證廠用電保安段電源順利切換，

保證一些關(guān)鍵重要設(shè)備的運行，設(shè)計了以下的聯(lián)鎖邏輯：

2.1 1ZKK的聯(lián)鎖

（1）3ZKK事故跳閘，聯(lián)鎖分閘1ZKK；邏輯處理上，該條件使用了3ZKK開關(guān)分閘和合閘信號延時斷開（TD-OFF）5s相與，同時由可在畫面上投退的爐保進線聯(lián)鎖開關(guān)，控制投退，防止誤動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（2）鍋爐保安PC段電壓低（U?ca<65V），聯(lián)鎖分閘1ZKK。該條件由爐保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。延時1s，防止信號波動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（3）鍋爐PC A段電壓低（U??ca<65V），聯(lián)鎖分閘1ZKK。該條件由爐保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。延時1s，防止信號波動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（4）2ZKK事故跳閘，且鍋爐PC A段電壓正常（U??ca>300V），聯(lián)鎖合閘1ZKK；該條件使用了2ZKK開關(guān)分閘和合閘信號延時斷開（TD-OFF）5s相與，同時由爐保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制，防止誤動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。

2.2 2ZKK的聯(lián)鎖

（1）4ZKK事故跳閘，聯(lián)鎖分閘2ZKK；邏輯處理上，該條件使用了4ZKK開關(guān)分閘和合閘信號延時斷開（TD-OFF）5s相與，同時由可在畫面投退的機保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制，防止誤動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（2）鍋爐保安PC段電壓低（U??ca<65V），聯(lián)鎖分閘2ZKK。該條件由機保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。延時1s，防止信號波動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（3）鍋爐PC B段電壓低（U??ca<65V），聯(lián)鎖分閘2ZKK。該條件由機保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。延時1s，防止信號波動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。（4）2ZKK事故跳閘，且鍋爐PC B段電壓正常（U??ca>350V），聯(lián)鎖合閘2ZKK；該條件使用了2ZKK開關(guān)分閘和合閘信號延時斷開（TD-OFF）5s相與，同時由機保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制，防止誤動。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。

以上邏輯保證當出現(xiàn)近保安段側(cè)進線開關(guān)誤動偷跳情況或者某段鍋爐PC段出現(xiàn)失電的情況下，鍋爐保安PC段進線電源可順利完成切換。作為保安電源最后一道保險，柴油發(fā)電機在某段保安電源失去甚至全廠失電的情況下需要自動啟動提供保安段電源。為此，設(shè)計如下邏輯：（1）1ZKK開關(guān)分閘或鍋爐PC A段電壓低

（U?ca<65V）。（2）2ZKK開關(guān)分閘或鍋爐PC B段電壓低（U??ca<65V）。（3）鍋爐保安PC段電壓低（U?ca<65V）。以上三個條件相與，聯(lián)鎖啟動柴油發(fā)電機。

或者：（1）6ZKK開關(guān)分閘或汽機PC A段電壓低（U??ca<65V）。（2）7ZKK開關(guān)分閘或汽機PC B段電壓低（U??ca<65V）。（3）汽機保安PC段電壓低（U??ca<65V）。以上三個條件相與，聯(lián)鎖啟動柴油發(fā)電機。endprint

上述兩個聯(lián)鎖條件均由一個可在畫面投退的柴備聯(lián)鎖開關(guān)控制，條件滿足且聯(lián)鎖開關(guān)投入的情況下，觸發(fā)2s脈沖啟動柴油發(fā)電機。為防止信號誤動，在上述條件中判斷開關(guān)分閘的情況，均使用了“不在合位且在分位”的邏輯。同時，考慮到與前面所述1ZKK、2ZKK和3ZKK、4ZKK開關(guān)之間切換邏輯的配合，留出當鍋爐/汽機某段PC電壓低時向保安段供電電源的切換時間，避免誤啟動柴油發(fā)電機，防止出現(xiàn)保安段同時由兩個電源供電引起電壓、相位不一致等故障，增加了一個由爐（機）保進線聯(lián)鎖開關(guān)控制的切換開關(guān)，當爐（機）保進線聯(lián)鎖開關(guān)投入時，認為即使鍋爐/汽機某段PC電壓低，引起保安段失壓，仍有切換到另一鍋爐/汽機PC段從而恢復(fù)向保安段供電的可能，因此，延時5s（根據(jù)備用電源進線開關(guān)的合閘時間），聯(lián)鎖啟動柴油發(fā)電機。爐（機）保進線聯(lián)鎖開關(guān)未投入時，不延時，聯(lián)鎖啟動柴油發(fā)電機。柴油發(fā)電機啟動，三相電壓建立后，柴備02開關(guān)由柴油機控制回路聯(lián)鎖合閘。

2.3 5ZKK的聯(lián)鎖

鍋爐保安段電壓低（U?ca<65V）且柴油發(fā)電機電壓已建立（三相電壓高于350V），且柴備02開關(guān)合閘，聯(lián)鎖合閘5ZKK開關(guān)。該邏輯由可在畫面投退的爐備進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。

2.4 10ZKK的聯(lián)鎖

汽機保安段電壓低（U?ca<65V）且柴油發(fā)電機電壓已建立（三相電壓高于350V），且柴備02開關(guān)合閘，聯(lián)鎖合閘10ZKK開關(guān)。該邏輯由可在畫面投退的機備進線聯(lián)鎖開關(guān)控制。條件滿足時，觸發(fā)2s脈沖。調(diào)試過程中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況（汽機保安段及鍋爐保安段所帶負載的分布等）以及考慮到柴油發(fā)電機的瞬間帶載能力。決定控制方式為：如果汽機保安段及鍋爐保安段同時失電，先合10ZKK開關(guān)，10ZKK開關(guān)合閘5s后，合5ZKK開關(guān)。使柴油發(fā)電機向兩段保安段送電時間有所間隔，避免柴油機過載而出現(xiàn)故障。同時，考慮到一些特殊情況，例如兩段保安段同時失電，而機備進線聯(lián)鎖開關(guān)未投入的情況下以及10ZKK開關(guān)故障導(dǎo)致合閘失敗時，不應(yīng)影響5ZKK的合閘。邏輯上的處理為10ZKK開關(guān)在合位，延時5s或10ZKK聯(lián)鎖合閘指令發(fā)出，延時10s或機備進線聯(lián)鎖開關(guān)未投時，

不等待10ZKK的指令或狀態(tài)，發(fā)聯(lián)鎖合閘5ZKK指令。

3 結(jié)語

該廠保安電源系統(tǒng)涉及可控設(shè)備較多，較為復(fù)雜，加之保安電源系統(tǒng)的重要性，設(shè)計一套可靠的控制策略對電廠的安全運行及故障情況下能否快速恢復(fù)起到非常重要的作用。

該套控制策略在設(shè)計及調(diào)試階段主要有以下四點經(jīng)驗：（1）各聯(lián)鎖邏輯均設(shè)計有可在畫面由運行人員投退的聯(lián)鎖開關(guān)，在調(diào)試階段及今后檢修時可方便進行各種試驗，將聯(lián)鎖動作時對系統(tǒng)的影響范圍縮??；（2）事故時的非正常工況最易發(fā)生設(shè)備損壞，也是考驗設(shè)備及其控制邏輯最好的機會，仔細考慮各種可能出現(xiàn)的非正常情況，在調(diào)試階段盡可能模擬出各種特殊工況，考驗邏輯的適應(yīng)性；（3）在保證安全性和正確性的前提下，結(jié)合設(shè)備實際情況，優(yōu)化邏輯。如上述柴油機聯(lián)啟邏輯與鍋爐（汽機）PC段進線開關(guān)切換的配合以及柴油發(fā)電機啟動后保安段的帶電順序；（4）該邏輯中一些涉及到動作定值的選擇，因為沒有可以參考的權(quán)威資料，均是在工程調(diào)試階段業(yè)主與調(diào)試技術(shù)人員討論所得，其準確性及可靠性可能會根據(jù)設(shè)備的改變而失效。

綜上所述，保安電源的控制邏輯設(shè)計應(yīng)以安全可靠為基礎(chǔ)，在一些細節(jié)上的處理可以保證系統(tǒng)能夠更好地處理事故時的非正常工況，為事故時機組重要設(shè)備的安全提供重要的保障。

（責(zé)任編輯：黃銀芳）endprint