SPPA-T3000 DEH系統(tǒng)電超速保護(hù)裝置旁路改造與分析

陳輝，曾憲平，王勝虎

（1.神華國(guó)華九江發(fā)電有限責(zé)任公司，江西湖口332504；2.神華江蘇國(guó)華陳家港發(fā)電有限公司，江蘇響水224631）

SPPA-T3000 DEH系統(tǒng)電超速保護(hù)裝置旁路改造與分析

陳輝1，曾憲平1，王勝虎2

（1.神華國(guó)華九江發(fā)電有限責(zé)任公司，江西湖口332504；2.神華江蘇國(guó)華陳家港發(fā)電有限公司，江蘇響水224631）

介紹了某發(fā)電廠660 MW汽輪機(jī)組SPPA-T3000 DEH系統(tǒng)由于測(cè)速卡故障引發(fā)的超速保護(hù)動(dòng)作，以及對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)BRAUN卡自檢故障的處理。針對(duì)故障處理過(guò)程中電超速保護(hù)無(wú)法退出的情況，提出電超速保護(hù)系統(tǒng)旁路改造方案，確保機(jī)組運(yùn)行中，當(dāng)轉(zhuǎn)速探頭或BRAUN卡件故障時(shí)，能退出1套超速保護(hù)，進(jìn)行故障處理。

汽輪機(jī)；SPPA-T3000系統(tǒng)；電超速保護(hù)裝置；旁路改造

0 引言

某發(fā)電廠660 MW超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)采用上海汽輪機(jī)廠引進(jìn)西門子技術(shù)，控制系統(tǒng)采用SPPA-T3000控制系統(tǒng)，為DEH（數(shù)字電液控制系統(tǒng)）與ETS（汽輪機(jī)危急遮斷系統(tǒng)）一體化設(shè)計(jì)，汽輪機(jī)調(diào)節(jié)與保護(hù)系統(tǒng)都在系統(tǒng)核心柜1號(hào)柜內(nèi)。該系統(tǒng)保護(hù)控制DI，DO卡件采用故障安全性卡件，邏輯不能進(jìn)行強(qiáng)制，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，如有故障，超速保護(hù)無(wú)法退出[1-3]。

以下主要分析了機(jī)組運(yùn)行中出現(xiàn)的電超速保護(hù)裝置誤動(dòng)作，針對(duì)機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)速探頭、BRAUN卡件等發(fā)生故障時(shí)，因超速保護(hù)無(wú)法退出而使故障無(wú)法及時(shí)處理的情況，提出此超速保護(hù)旁路改造方案。

1 電超速保護(hù)系統(tǒng)

該類型汽輪機(jī)超速保護(hù)系統(tǒng)取消了傳統(tǒng)的機(jī)械危機(jī)遮斷器，由2套電子式的超速保護(hù)裝置構(gòu)成，采用德國(guó)BRAUN公司的E16三通道轉(zhuǎn)速監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，每套超速保護(hù)裝置包括3個(gè)轉(zhuǎn)速模塊和1個(gè)測(cè)試模塊，當(dāng)其中任何一套裝置動(dòng)作后使汽輪機(jī)跳閘，所有高、中壓主汽門和調(diào)門油動(dòng)機(jī)的跳閘電磁閥將失電，閥門在關(guān)閉彈簧的作用下快速關(guān)閉，使汽輪機(jī)組停機(jī)。電超速設(shè)計(jì)為失電跳機(jī)，超速保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)通過(guò)繼電器硬回路，進(jìn)行三取二判斷后直接切斷電磁閥控制回路的電源，快速停機(jī)，超速保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)還同時(shí)送到ETS保護(hù)系統(tǒng)的處理器，在軟件邏輯里再進(jìn)行三取二的邏輯處理實(shí)現(xiàn)跳機(jī)。超速保護(hù)回路原理如圖1。

圖1 超速保護(hù)回路原理

E16型電子超速保護(hù)系統(tǒng)由3塊相互冗余而獨(dú)立的E1655測(cè)速模塊（負(fù)責(zé)監(jiān)測(cè)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速）、1塊E1696管理卡（負(fù)責(zé)監(jiān)控所有測(cè)速模塊E1655和本身工作狀態(tài)）以及3只非接觸式的A5S霍爾效應(yīng)轉(zhuǎn)速傳感器（安裝在汽輪機(jī)大軸測(cè)速齒輪盤支架上）組成。

2套保護(hù)的電超速動(dòng)作信號(hào)的硬回路繼電器三取二判斷的實(shí)現(xiàn)方法如圖2所示。2套電超速保護(hù)硬回路信號(hào)處理系統(tǒng)串聯(lián)進(jìn)入跳閘電磁閥的F_DO卡（故障安全型卡件）的電源供給回路，跳閘電磁閥的電源直接由F_DO卡通道供給。當(dāng)電超速保護(hù)動(dòng)作后，硬回路繼電器觸點(diǎn)（第1套K07A，K08A，K09A；第2套K07B，K08B，K09B）三取二直接切斷跳閘電磁閥的F_DO卡電源（由X03∶13，X03∶14，X03∶15端子輸出），快速停機(jī)。

圖2 超速保護(hù)硬回路接線

2 電超速保護(hù)系統(tǒng)1誤動(dòng)及原因

2.1 誤動(dòng)過(guò)程

2015年1月某日1號(hào)機(jī)組汽輪機(jī)跳閘、鍋爐MFT（主燃料跳閘）、發(fā)電機(jī)解列、廠用電切換正常，鍋爐通風(fēng)吹掃后停運(yùn)送、引風(fēng)機(jī)。DCS（分散控制系統(tǒng)）中FSSS（鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)）畫(huà)面MFT首出：汽輪機(jī)跳閘。DEH中報(bào)警：“O/S PROT CH2 SYS1”（電超速系統(tǒng)1通道2）故障報(bào)警，“O/S PROT SYS1（電超速保護(hù)系統(tǒng)1軟回路）動(dòng)作；DEH發(fā)“HP/IP VLV PASSOUT TRIP”跳閘信號(hào)（電超速保護(hù)硬回路動(dòng)作會(huì)觸發(fā)此信號(hào)）。發(fā)變組保護(hù)發(fā)：1號(hào)發(fā)電機(jī)程序跳閘逆功率保護(hù)動(dòng)作。

2.2 事故原因

檢查電超速保護(hù)系統(tǒng)1發(fā)現(xiàn)，管理卡發(fā)“C1-E1”故障報(bào)警，“C1-E1”代碼意思是通道1在模擬測(cè)試轉(zhuǎn)速1反饋錯(cuò)誤；測(cè)速卡1發(fā)“CE-1”故障報(bào)警，“CE-1”代碼意思是測(cè)速卡1被管理卡切換為強(qiáng)制跳閘；測(cè)速卡2、測(cè)速卡3無(wú)故障報(bào)警。電超速保護(hù)系統(tǒng)1發(fā)故障報(bào)警原因可能有以下3方面。

（1）電超速保護(hù)系統(tǒng)1自檢過(guò)程中因測(cè)速卡1故障造成繼電器動(dòng)作之后未吸合。

（2）電超速保護(hù)系統(tǒng)1自檢過(guò)程中因超速保護(hù)硬接線回路繼電器故障造成繼電器動(dòng)作之后未吸合。

（3）電超速保護(hù)系統(tǒng)1自檢過(guò)程中超速保護(hù)硬接線回路繼電器動(dòng)作，恰好此時(shí)“O/S PROT CH2 SYS1”信號(hào)觸發(fā)導(dǎo)致機(jī)組跳閘，超速保護(hù)硬接線回路失電造成繼電器不能吸合。

上述3條原因均能造成電超速保護(hù)系統(tǒng)1自檢失敗，發(fā)“C1-E1”故障報(bào)警，但由于硬接線回路繼電器狀態(tài)未引至DEH/DCS，不能追憶繼電器動(dòng)作發(fā)生時(shí)間，無(wú)法確定實(shí)際觸發(fā)自檢失敗的原因。

據(jù)上述分析，可判斷引起機(jī)組跳閘的主要原因是：電超速保護(hù)系統(tǒng)1在自檢過(guò)程中，因測(cè)速卡1導(dǎo)致自檢失敗（繼電器失電一直保持?jǐn)嚅_(kāi)），此時(shí)測(cè)速卡2發(fā)“O/S PROT CH2 SYS1（超速系統(tǒng)1通道2）”故障報(bào)警，電超速保護(hù)系統(tǒng)1動(dòng)作（三取二條件成立），機(jī)組跳閘。

3 電超速保護(hù)系統(tǒng)2自檢故障及處理

3.1 事件經(jīng)過(guò)

2015年2月某日，熱控人員在工程師站巡檢過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)ASD報(bào)警畫(huà)面發(fā)“O/S SYS2 WATCHDOG（10MYA01EZ021/XT22）”報(bào)警。在電子間檢查DEH系統(tǒng)控制柜超速保護(hù)裝置電超速保護(hù)系統(tǒng)2，發(fā)現(xiàn)管理卡顯示“C1-E1”報(bào)警，測(cè)速卡1顯示“CE-1”報(bào)警，電超速保護(hù)系統(tǒng)2測(cè)速卡1輸出超速信號(hào)所對(duì)應(yīng)的硬回路繼電器處于斷開(kāi)狀態(tài)，其接點(diǎn)電壓為23.5VDC（正常運(yùn)行時(shí)接點(diǎn)閉合，超速動(dòng)作時(shí)斷開(kāi)），硬回路其它5個(gè)繼電器均處于閉合狀態(tài)。工程師站檢查保護(hù)系統(tǒng)邏輯，發(fā)現(xiàn)電超速保護(hù)系統(tǒng)1中3個(gè)超速保護(hù)輸入DI信號(hào)都為1（正常運(yùn)行時(shí)信號(hào)為1），電超速保護(hù)系統(tǒng)2中3個(gè)超速保護(hù)輸入DI信號(hào)XK61為0，XK62為1，XK63為1，說(shuō)明電超速保護(hù)系統(tǒng)2測(cè)速卡1（A通道）保護(hù)動(dòng)作信號(hào)已輸出。

3.2 處理情況

對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)2 BRAUN卡復(fù)位后，管理卡、測(cè)速卡1和1號(hào)機(jī)組DEH系統(tǒng)ASD報(bào)警畫(huà)面“O/S SYS2 WATCHDOG（10MYA01EZ021/XT22）”報(bào)警消失，電超速保護(hù)系統(tǒng)2測(cè)速卡1輸出超速信號(hào)所對(duì)應(yīng)的硬回路繼電器恢復(fù)至閉合狀態(tài)，保護(hù)系統(tǒng)邏輯中電超速保護(hù)系統(tǒng)2中超速保護(hù)輸入信號(hào)XK61變?yōu)?。

同時(shí)，取消電超速保護(hù)系統(tǒng)BRAUN卡自檢功能，改為手動(dòng)自檢，在機(jī)組每次啟、停機(jī)前手動(dòng)進(jìn)行BRAUN卡自檢功能測(cè)試，保證電超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作正常。BRAUN卡自檢功能是轉(zhuǎn)速測(cè)量BRAUN卡每間隔一段時(shí)間（最大可設(shè)為9 999 min）對(duì)每套電超速保護(hù)系統(tǒng)3個(gè)轉(zhuǎn)速測(cè)速卡依次進(jìn)行自動(dòng)跳閘測(cè)試。如果某套電超速保護(hù)系統(tǒng)BRAUN卡正好在進(jìn)行自檢時(shí)，此時(shí)該套電超速保護(hù)系統(tǒng)其它未進(jìn)行自檢的2個(gè)轉(zhuǎn)速通道中任意一個(gè)轉(zhuǎn)速故障導(dǎo)致發(fā)出超速保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，將會(huì)使該套電超速保護(hù)系統(tǒng)三取二保護(hù)動(dòng)作，汽輪機(jī)跳閘，因此取消BRAUN卡自檢功能改為手動(dòng)自檢。

4 電超速保護(hù)旁路改造

通過(guò)對(duì)本次電超速保護(hù)系統(tǒng)1超速保護(hù)動(dòng)作事故原因分析，為防止機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)速探頭、BRAUN卡件等發(fā)生故障時(shí)由于超速保護(hù)無(wú)法退出，而導(dǎo)致故障無(wú)法及時(shí)處理，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行，特提出此超速保護(hù)旁路改造措施。

4.1 電超速軟回路保護(hù)旁路改造

至軟回路電超速保護(hù)信號(hào)改造后如圖3所示。其中為了防止短接松動(dòng)、接觸不良引起的異常，將S11，S12上短接和S11，S12下短接，其余2路S21，S22，S23（中間）和S31，S32，S33（右側(cè)）短接情況同S11，S12，S13（左側(cè)）。

正常運(yùn)行時(shí)通過(guò)短接片將S11，S12接通，S13不接通，另外2組端子也按上述方式連接。

當(dāng)機(jī)組在運(yùn)行過(guò)程中轉(zhuǎn)速探頭、BRAUN卡件等發(fā)生故障需將超速保護(hù)退出時(shí)，先將S13接通，然后將S11，S12解除不通。投保護(hù)時(shí)，通過(guò)短接片將S11，S12接通，S13解除不通。S21，S22，S23和S31，S32，S33投退方式同S11，S12，S13。

4.2 電超速硬回路保護(hù)旁路改造

電超速保護(hù)硬回路旁路改造如圖4。正常運(yùn)行時(shí)，所有接線端子排處于斷開(kāi)狀態(tài)；第1套保護(hù)退出時(shí)，S11—S14，S21—S24，S31—S34端子接通，其他端子斷開(kāi)；第2套保護(hù)退出時(shí)，除S14，S24，S34端子處于斷開(kāi)狀態(tài)，其它端子處于接通狀態(tài)。

圖4中，F(xiàn)51，F(xiàn)54，F(xiàn)57電源分別取自24V DC電源，與電超速保護(hù)硬回路動(dòng)作繼電器觸點(diǎn)串接，3路電源并聯(lián)，給超速硬回路供電和F_DO卡件供電（L+A∶CA009，DA009故障安全型F_DO卡及停機(jī)按鈕回路）。F52，F(xiàn)55，F(xiàn)58和F53，F(xiàn)56，F(xiàn)59以同樣的方式連接后給系統(tǒng)供電。

4.3 電超速保護(hù)旁路改造后試驗(yàn)

改造完成后對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)分別進(jìn)行旁路投、切功能下2套電超速保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)、BRAUN卡系統(tǒng)自檢功能試驗(yàn)，記錄試驗(yàn)動(dòng)作情況。

保護(hù)投入狀態(tài)下保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)。通過(guò)用信號(hào)發(fā)生器加轉(zhuǎn)速信號(hào)的方式對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，2套電超速保護(hù)繼電器動(dòng)作正常，電超速保護(hù)F_DI邏輯動(dòng)作正常，DEH畫(huà)面發(fā)“O/ S PROT SYS1電超速保護(hù)系統(tǒng)1”和“O/S PROT SYS2電超速保護(hù)系統(tǒng)2”（電超速保護(hù)軟回路）動(dòng)作報(bào)警。

保護(hù)投入狀態(tài)下自檢功能試驗(yàn)，經(jīng)試驗(yàn)自檢功能正常。

1套保護(hù)退出時(shí)保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)（以第1套保護(hù)退出為例）。通過(guò)用信號(hào)發(fā)生器加轉(zhuǎn)速信號(hào)的方式對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，第1套電超速保護(hù)硬回路繼電器不動(dòng)作，第1套電超速保護(hù)F_DI邏輯3個(gè)超速保護(hù)輸入DI信號(hào)都為1未動(dòng)作；第2套電超速保護(hù)硬回路繼電器以及F_DI邏輯動(dòng)作正常，DEH畫(huà)面發(fā)“O/S PROT SYS2電超速保護(hù)系統(tǒng)2”（電超速保護(hù)軟回路）動(dòng)作報(bào)警。

1套保護(hù)退出時(shí)自檢功能試驗(yàn)（以第1套保護(hù)退出為例）。第1套電超速保護(hù)硬回路繼電器動(dòng)作正常，第1套電超速保護(hù)F_DI邏輯3個(gè)超速保護(hù)輸入DI信號(hào)都為1未動(dòng)作，第1套電超速保護(hù)系統(tǒng)BRAUN卡自檢正常；第2套電超速保護(hù)硬回路繼電器以及F_DI邏輯動(dòng)作正常，BRAUN卡自檢正常。

2套保護(hù)全部退出時(shí)保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)。通過(guò)用信號(hào)發(fā)生器加轉(zhuǎn)速信號(hào)的方式對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，2套電超速保護(hù)硬回路繼電器不動(dòng)作，電超速保護(hù)F_DI邏輯3個(gè)超速保護(hù)輸入DI信號(hào)都為1，未動(dòng)作。

試驗(yàn)結(jié)果表明機(jī)組運(yùn)行中如發(fā)生轉(zhuǎn)速信號(hào)故障、BRAUN卡件故障時(shí)，能夠?qū)?duì)應(yīng)的電超速保護(hù)退出進(jìn)行故障處理。

4.4 注意事項(xiàng)

電超速保護(hù)旁路改造完成后，DEH電超速保護(hù)如需退出時(shí)，嚴(yán)禁2套超速保護(hù)同時(shí)退出；定期對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行巡檢，檢查BRAUN卡有無(wú)異常報(bào)警，新增接線端子排狀態(tài)是否符合正常運(yùn)行狀態(tài)；機(jī)組檢修時(shí)應(yīng)對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)接線進(jìn)行檢查、緊線，確保改造后新增接線端子排狀態(tài)正確、接線緊固；機(jī)組檢修結(jié)束啟機(jī)前，應(yīng)采用信號(hào)發(fā)生器加轉(zhuǎn)速信號(hào)的方式對(duì)電超速保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)傳動(dòng)試驗(yàn)，確保電超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作正常；在機(jī)組每次啟、停機(jī)前進(jìn)行BRAUN卡自檢功能測(cè)試，保證電超速保護(hù)系統(tǒng)動(dòng)作正常。

5 結(jié)語(yǔ)

SPPA-T3000控制系統(tǒng)保護(hù)卡件采用故障安全性卡件，保護(hù)系統(tǒng)邏輯不能進(jìn)行強(qiáng)制，機(jī)組運(yùn)行過(guò)程中，電超速保護(hù)無(wú)法退出，針對(duì)這種情況進(jìn)行了超速保護(hù)旁路改造，改造后系統(tǒng)的2套電超速保護(hù)可以分別單獨(dú)退出，確保機(jī)組運(yùn)行中轉(zhuǎn)速探頭、BRAUN卡件故障時(shí)，能在單套保護(hù)退出的情況下，及時(shí)進(jìn)行故障處理，防止電超速保護(hù)誤動(dòng)，可供使用同類型機(jī)組系統(tǒng)的同行參考。

圖3 電超速軟回路信號(hào)保護(hù)旁路改造示意

圖4 電超速硬回路保護(hù)旁路改造接線示意

[1]包錦華，李剛.1 000 MW超超臨界機(jī)組保護(hù)系統(tǒng)簡(jiǎn)介[J].熱力透平，2009，38（4）∶277-279．

[2]顧正皓，張寶，吳文健，等.DEH掃描周期對(duì)汽輪機(jī)控制系統(tǒng)的影響[J].浙江電力，2015，34（9）∶58-61.

[3]林昇.SPPA-T3000系統(tǒng)超速保護(hù)裝置性能分析與改進(jìn)[J].發(fā)電設(shè)備，2013，27（2）∶105-108.

[4]仵華南，郝德興.超超臨界機(jī)組汽輪機(jī)電超速保護(hù)控制單元及其調(diào)試方法[J].熱力發(fā)電，2012，41（3）∶12-14.

[5]時(shí)標(biāo)，孫魏.給水泵汽機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)跳變的分析及處理[J].浙江電力，2016，35（4）∶50-53.

[6]孫長(zhǎng)生，朱北恒，王建強(qiáng)，等.提高電廠熱控系統(tǒng)可靠性技術(shù)研究[J].中國(guó)電力，2009，42（2）∶56－59．

[7]丁俊宏，孫長(zhǎng)生，王蕙，等.2010年浙江省火電廠熱控系統(tǒng)考核故障原因分析與建議[J].浙江電力，2011，30（10）∶64 -68.

（本文編輯：張彩）

Bypass Reconstruction and Analysis on Electric Overspeed Tripping Device of SPPA-T3000 DEH System

CHEN Hui1，ZENG Xianping1，WANG Shenghu2
（1.Shenhua Guohua Jiujiang Power Generation Co.，Ltd.，Hukou Jiangxi 332504，China；2.Guohua Chenjiagang Power Generation Co.，Ltd.，Xiangshui Jiangsu 224631，China）

This paper introduces the overspeed protection action of SPPA-T3000 DEH system of 660 MW steam turbine units in a power plant due to speed measurement card and the self-test fault handling of BRAUN card of electric overspeed protection system.In order to solve the problem that the electric overspeed protection can not be withdrawn during the fault handling process，the paper proposes a bypass reconstruction scheme for electric overspeed tripping device to ensure that a set of overspeed protection can be withdrawn for fault handling when the speed probe or BRAUN card is faulty during unit operation.

steam turbine；SPPA-T3000 system；electric overspeed tripping device；bypass reconstruction

10.19585/j.zjdl.201705013

1007-1881（2017）05-0048-05

TK264.2+1

B

2016-11-19

陳輝（1982），男，工程師，從事火電廠熱控相關(guān)技術(shù)及管理工作。