機(jī)組MFT回路失電分析及優(yōu)化措施

駱劍勇，金 晶

(廣東粵電靖海發(fā)電有限公司，廣東 揭陽(yáng) 515223)

0 引言

某電廠3，4號(hào)機(jī)控制系統(tǒng)采用ABB北京貝利控制有限公司Symphony系統(tǒng)，MFT跳閘繼電器柜獨(dú)立于DCS系統(tǒng)，完全由硬接線實(shí)現(xiàn)鍋爐主燃料跳閘，在緊急工況下能切斷所有燃料的供料設(shè)備，包括燃油快關(guān)閥、一次風(fēng)機(jī)、給煤機(jī)、磨煤機(jī)等。

MFT跳閘時(shí)，繼電器柜使用PEP-BC-B切換裝置，可實(shí)現(xiàn)2路工作電源的自動(dòng)切投。2路工作電源同時(shí)工作，不存在切換過(guò)程，實(shí)現(xiàn)MFT回路電源冗余；輸出一路110 V DC電壓，為整個(gè)MFT跳閘回路提供電源，MFT柜保護(hù)控制回路如圖1所示。

1 MFT柜失電現(xiàn)象及檢查

2015-05-28T15:35，某電廠3號(hào)機(jī)組操作站報(bào)警，MFT硬回路2路110 V直流電源空開(kāi)同時(shí)跳閘。工作人員通過(guò)檢查分析，發(fā)現(xiàn)有如下現(xiàn)象：

(1) 操作站SOE數(shù)據(jù)顯示當(dāng)日15:35:19:380，為MFT跳閘回路供電的PEP-BC-B裝置的LINEK1，K2兩路空開(kāi)同時(shí)跳閘，MFT回路失電。

(2) 用萬(wàn)用表測(cè)量電氣供電電壓，2路電壓都為 +59.1 V，-56.7 V，正常。

(3) 從電氣報(bào)警信息看，15:12左右多個(gè)電氣段出現(xiàn)接地報(bào)警信息，并提示對(duì)地阻值為0。15:38左右電氣接地報(bào)警信息消失。

(4) 機(jī)組停運(yùn)后，在更換PEP-BC-B裝置過(guò)程中，測(cè)量輸出側(cè)負(fù)載為無(wú)窮大，無(wú)短路現(xiàn)象。后續(xù)檢查，測(cè)量MFT主跳閘繼電器阻值為3 kΩ，正常；測(cè)量MFT分跳閘繼電器阻值187 Ω，正常。

(5) 經(jīng)ABB公司研發(fā)部門(mén)檢測(cè)，換下的PEPBC-B裝置內(nèi)部元器件完好，無(wú)損壞；各元件阻值正常，無(wú)短路。

2 MFT柜失電故障原因分析

通過(guò)對(duì)3號(hào)機(jī)MFT柜故障信息采集及檢查，判斷為3號(hào)機(jī)110 V DC饋電柜電氣供電段出現(xiàn)接地故障，使正電壓近似降為0。待接地故障消失，電壓突升至正常值時(shí)，產(chǎn)生浪涌現(xiàn)象，導(dǎo)致PEPBC-B裝置的2路空開(kāi)過(guò)流，同時(shí)跳閘，MFT回路失電。

(1) 在MFT回路失電前，電氣就已經(jīng)接收到多個(gè)段的接地報(bào)警信息；如果是MFT回路出現(xiàn)問(wèn)題，空開(kāi)跳閘時(shí)間則應(yīng)和電氣報(bào)警時(shí)間基本一致。

(2) 經(jīng)后續(xù)檢測(cè)，MFT回路及PEP裝置未發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)。

(3) 如果MFT回路或裝置出現(xiàn)問(wèn)題，則不會(huì)導(dǎo)致那么多的電氣段出現(xiàn)報(bào)警。

圖1 MFT柜保護(hù)控制回路

(4) 為MFT跳閘回路供電的PEP-BC-B切換裝置的2路LINE1/2的輸入負(fù)端，是通過(guò)二極管連接在一起的，其設(shè)計(jì)初衷是可以避免環(huán)流，但非完全電氣隔離。當(dāng)1路電壓大幅波動(dòng)時(shí)，浪涌會(huì)作用到2路空開(kāi)上，導(dǎo)致2路空開(kāi)跳閘。當(dāng)M1/M2 2路電壓負(fù)極存在較大偏差時(shí)，容易對(duì)整個(gè)電源回路產(chǎn)生擾動(dòng)。MFT回路的110 V DC回路采用二極管合環(huán)模塊供電方式，雖然保證了電源雙重化配置，但可能導(dǎo)致110 V低壓直流系統(tǒng)存在環(huán)網(wǎng)，直流接地故障會(huì)同時(shí)影響2路直流電源。“合環(huán)模塊供電方式”是指110 V DC的正壓端L1，L2通過(guò)二極管接在一起，110 V DC的負(fù)壓端M1，M2也通過(guò)二極管接在一起，正壓端、負(fù)壓端均由導(dǎo)線連接在一起，就叫“合環(huán)”；這樣就形成了一個(gè)環(huán)路，形成合環(huán)模塊供電方式。二極管正常工作時(shí)，L1與L2不通，M1與M2不通，不會(huì)形成串流；但某二極管損壞時(shí)，M1與M2有可能導(dǎo)通，因此有可能形成串流，直流接地故障會(huì)同時(shí)影響2路直流電源。

PEP-BC-B切換裝置局部電路如圖2所示。

(5) 該廠 1—4號(hào)機(jī)組 DEH 的 110 V DC 直流系統(tǒng)也是采用類似MFT雙回路供電方式，運(yùn)行中曾多次出現(xiàn)過(guò)110 V直流系統(tǒng)絕緣低和充電機(jī)故障告警，DEH直流回路絕緣低于3 kΩ的現(xiàn)象。

(6) 類似 110 V DC 電源端一極接地，導(dǎo)致MFT柜110 V DC 2路空開(kāi)跳閘或另一路供電段也出現(xiàn)接地報(bào)警的故障現(xiàn)象，在山陰、湛江、印度喜萊雅等電廠現(xiàn)場(chǎng)也曾出現(xiàn)過(guò)。

3 MFT回路失電危險(xiǎn)性分析及應(yīng)急處理過(guò)程

3.1 MFT回路失電的危險(xiǎn)性分析

由于3號(hào)機(jī)組運(yùn)行期間，MFT繼電器柜失電，嚴(yán)重影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)分析，發(fā)現(xiàn)MFT回路失電存在以下危險(xiǎn)性。

(1) MFT硬回路主跳閘繼電器及跳主要設(shè)備的分繼電器都采用得電跳閘方式。當(dāng)110 V直流電壓失去時(shí)，如果有MFT跳閘條件產(chǎn)生，MFT硬跳閘回路將不能工作，手動(dòng)打閘按鈕也不能MFT。

圖2 PEP-BC-B切換裝置局部電路示意

(2) MFT整體跳閘采用硬回路和軟邏輯回路冗余方式。當(dāng)硬回路失電停止工作時(shí)，如果有MFT條件產(chǎn)生，可以通過(guò)邏輯軟回路實(shí)現(xiàn)MFT；但如果出現(xiàn)110 V DC電壓及FSSS機(jī)柜同時(shí)斷電的極端情況，MFT功能將全部失去，嚴(yán)重威脅機(jī)組安全運(yùn)行。

3.2 MFT回路失電的應(yīng)急處理

根據(jù)《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中防止熱工保護(hù)失靈的內(nèi)容要求，涉及機(jī)組安全的重要設(shè)備應(yīng)有獨(dú)立于分散控制系統(tǒng)的硬接線操作回路。因此，對(duì)MFT繼電器柜硬件回路失電采取以下應(yīng)急處理措施。

(1) 在無(wú)MFT條件下，測(cè)量PEP裝置輸出端子負(fù)載側(cè)阻值是否為無(wú)窮大(2路MFT供電斷開(kāi)且正常無(wú)MFT信號(hào)時(shí)負(fù)載開(kāi)路)。

(2) 測(cè)量PEP裝置輸出端子負(fù)載側(cè)正、負(fù)端對(duì)地絕緣電阻是否為正常(正常應(yīng)接近無(wú)窮大)。

(3) 分別測(cè)量主回路跳閘繼電器RA，RB回路阻值是否為 3 kΩ(測(cè)量 3AB-TB1-25 與 3ABTB1-28端子間電阻以及3AB-TB1-26與3ABTB1-27端子間電阻)。

(4) 上述測(cè)試都正常后，測(cè)量2路110 V供電電壓是否正常，正、負(fù)對(duì)地電壓是否大致平衡；如無(wú)異常，可將空開(kāi)UPS1投入，觀察繼電器柜及PGP畫(huà)面無(wú)異常時(shí)，再投入U(xiǎn)PS2即可。

4 MFT柜110 V DC電源回路的優(yōu)化措施

雖然該電廠MFT直流供電回路采用了雙電源設(shè)計(jì)，但由于雙路直流電源采用了二極管方式進(jìn)行隔離閉鎖，此種方式無(wú)法實(shí)現(xiàn)物理上的電氣隔離，容易形成直流回路的合環(huán)運(yùn)行，嚴(yán)重不符合DL/T 5044—2014《電力工程直源電流系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》的規(guī)定：當(dāng)采用環(huán)形供電時(shí)，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)應(yīng)有2回直流電源供電；直流電源應(yīng)經(jīng)隔離電器接入，正常時(shí)為開(kāi)環(huán)運(yùn)行。同時(shí)，也不符合南方電網(wǎng)電力調(diào)度控制中心2012年12月提出的關(guān)于“電廠直流電源切換問(wèn)題討論會(huì)議紀(jì)要”的要求。因此，該電廠提出了3，4號(hào)機(jī)組MFT柜110 V DC電源回路改造方案，如圖3所示。

圖3 MFT柜110 V DC電源回路示意

(1) 在MFT柜2路110 V DC電源回路中的1路增加4NIC-LJBL430隔離電源(如圖3虛線部分)，通過(guò)電源轉(zhuǎn)換后再輸出至PEP-BC-B切換裝置中，確保2路電源在物理上實(shí)現(xiàn)完全隔離，避免1路供電回路故障或負(fù)載側(cè)出現(xiàn)接地故障，導(dǎo)致同時(shí)失去2路電源。

(2) 增加隔離電源后，不影響冗余電源回路設(shè)計(jì)，2路電源物理隔離，互不影響。

(3) 在 110 V DC 供電側(cè)增加失電報(bào)警功能，實(shí)現(xiàn)失電時(shí)報(bào)警，可及時(shí)提醒檢修或運(yùn)行人員。

5 結(jié)束語(yǔ)

該電廠MFT直流供電回路雖然采用了雙電源設(shè)計(jì)，但由于雙路直流電源采用了二極管方式進(jìn)行隔離閉鎖，無(wú)法實(shí)現(xiàn)物理上的電氣隔離，容易形成直流回路的合環(huán)運(yùn)行。因此，通過(guò)在MFT柜110 V DC 電源回路增加隔離電源，在 1路110 V DC供電側(cè)增加隔離電源，可以有效避免1路供電出現(xiàn)接地或其他故障，同時(shí)影響2路的情況，最終能確保MFT直流供電回路工作正常，機(jī)組也能夠安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 國(guó)家能源局．DL/T 5044—2014電力工程直流電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)程[S]．北京：中國(guó)計(jì)劃出版社．