磨煤機(jī)潤(rùn)滑油站電源開關(guān)保護(hù)和控制方式改進(jìn)

吳福雨

(鶴壁同力發(fā)電有限責(zé)任公司，河南 鶴壁 458000)

0 概述

某電廠2×300 MW燃煤機(jī)組共配有4套磨煤機(jī)潤(rùn)滑油站，為1，2號(hào)鍋爐8臺(tái)臥式磨煤機(jī)軸瓦提供潤(rùn)滑，其中2臺(tái)磨煤機(jī)共用1套潤(rùn)滑油站。每套油站設(shè)有1面就地電控柜，集中控制油站動(dòng)力設(shè)備，油站電源(即電控柜電源)取自相應(yīng)機(jī)組的380 V廠用電系統(tǒng)鍋爐保安PC配電段。1套潤(rùn)滑油站及其電控柜對(duì)應(yīng)配電段內(nèi)1臺(tái)電源開關(guān)。

1 設(shè)備存在的缺陷

(1) 由磨煤機(jī)潤(rùn)滑油站電氣設(shè)備及其檢修、運(yùn)行記錄可知:油站就地控制柜內(nèi)電氣保護(hù)元件為熱過載繼電器，保護(hù)范圍窄，精度低、可靠性差，保護(hù)拒動(dòng)、設(shè)備損壞停運(yùn)現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。

(2) 鍋爐保安段內(nèi)磨煤機(jī)油站電源開關(guān)為抽屜結(jié)構(gòu)、空氣斷路器型式，具有過載保護(hù)功能，但堵轉(zhuǎn)過流、接地、缺相、欠壓等保護(hù)功能不靈敏。

(3) 當(dāng)磨煤機(jī)油站電氣設(shè)備發(fā)生故障，特別是電纜和電機(jī)繞組接地時(shí)，熱繼電器輔助觸點(diǎn)和空氣斷路器主觸頭都不能快速可靠斷開，切斷故障電路，解列故障設(shè)備，導(dǎo)致鍋爐保安段進(jìn)線電源開關(guān)保護(hù)動(dòng)作、開關(guān)越級(jí)跳閘，保安段母線失壓，進(jìn)而引起接于保安段的2臺(tái)送風(fēng)機(jī)油站斷電、油站油泵停運(yùn)，風(fēng)機(jī)跳閘，鍋爐滅火保護(hù)動(dòng)作，鍋爐滅火，危及發(fā)電機(jī)組整體安全運(yùn)行。

2 設(shè)備改進(jìn)

2.1 改進(jìn)方案

完善380 V鍋爐保安PC段內(nèi)磨煤機(jī)油站電源開關(guān)電氣保護(hù)，保護(hù)方式由空氣斷路器實(shí)現(xiàn)的過載單一保護(hù)，改為帶有馬達(dá)控制器實(shí)現(xiàn)的接地、過載、欠載、缺相、堵轉(zhuǎn)、過壓、欠壓等多種保護(hù);將油站電源開關(guān)的控制納入機(jī)組分布式控制系統(tǒng)（DCS），增加開關(guān)遠(yuǎn)方控制功能。

2.2 改進(jìn)措施

2．2．1 改進(jìn)和完善開關(guān)電氣控制回路

重新設(shè)計(jì)鍋爐保安PC段內(nèi)磨煤機(jī)油站電源開關(guān)一、二次電氣控制回路，使油站電源開關(guān)具有就地和遠(yuǎn)方2種操作模式、手動(dòng)和自動(dòng)2種跳閘功能、電氣綜合保護(hù)功能以及開關(guān)運(yùn)行狀態(tài)、故障報(bào)警、工作電流集控室遠(yuǎn)方顯示功能。

(1) 在油站抽屜式電源開關(guān)內(nèi)部增加接觸器、馬達(dá)控制器、顯示單元、穩(wěn)壓電源模塊、帶燈按鈕、控制保險(xiǎn)等電氣元件，按新設(shè)計(jì)圖配線。

(2) 增加油站電源開關(guān)DCS遠(yuǎn)方控制電纜(油站電源開關(guān)柜至機(jī)組DCS機(jī)柜)，用于控制DCS遠(yuǎn)方操作電源開關(guān)，以及將電源開關(guān)的分/合閘運(yùn)行狀態(tài)、報(bào)警信號(hào)和工作電流反饋到DCS并顯示在其畫面上。

(3) 機(jī)組DCS增加油站電源開關(guān)測(cè)點(diǎn)并組態(tài)。利用機(jī)組DCS機(jī)柜現(xiàn)有備用模塊和通道，在DCS上新增DO信號(hào)測(cè)點(diǎn):油站電源開關(guān)合閘指令、分閘指令信號(hào);新增DI信號(hào)測(cè)點(diǎn):油站電源開關(guān)合閘狀態(tài)、分閘狀態(tài)、工作位置、保護(hù)動(dòng)作告警、保護(hù)裝置故障告警信號(hào);新增AI(模擬量輸出)信號(hào)測(cè)點(diǎn):油站電源開關(guān)工作電流信號(hào)。編寫油站電源開關(guān)控制邏輯程序，并錄入到DCS邏輯程序中。

改進(jìn)后的油站動(dòng)力電源開關(guān)電氣控制原理如圖1所示。

2．2．2 整定計(jì)算并設(shè)置開關(guān)內(nèi)部馬達(dá)控制器參數(shù)

馬達(dá)控制器參數(shù)整定計(jì)算依據(jù)油站負(fù)載的功率和電流。油站負(fù)載主要有低壓油泵電機(jī)2臺(tái)、高壓油泵電機(jī)4臺(tái)、油箱電加熱器3只(按1套油站統(tǒng)計(jì))。

(1) 低壓油泵電機(jī)“額定功率”及“滿負(fù)載電流”的整定計(jì)算。每臺(tái)低壓油泵電機(jī)額定功率為5．5 kW，額定電流為11．6 A。按系統(tǒng)油壓低I值發(fā)出后聯(lián)啟備用泵、2臺(tái)油泵同時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)考慮，低壓油泵總功率為2×5．5 kW=11．0 kW，總電流為2×11．6 A=23．2 A。

(2) 高壓油泵電機(jī)“額定功率”及“滿負(fù)載電流”的整定計(jì)算。每臺(tái)高壓油泵電機(jī)額定功率為2．2 kW、額定電流為5．0 A，按4臺(tái)油泵同時(shí)工作考慮，高壓油泵總功率為4×2．2 kW=8．8 kW，總電流為 4×5．0 A=20．0 A。

(3) 油箱電加熱器“額定功率”的整定計(jì)算。油箱電加熱器共3只，額定功率4 kW/只，總功率3×4 kW=12 kW。冬季油站啟動(dòng)前，若油箱油溫過低，加熱器才投入(其他季節(jié)不投入);待油箱油溫升至正常、加熱器停運(yùn)后，油站高、低壓油泵電機(jī)才會(huì)啟動(dòng)。由于加熱器的功率、電流均小于高、低壓油泵電機(jī)合計(jì)功率和合計(jì)電流，故馬達(dá)控制器保護(hù)定值的整定計(jì)算不考慮加熱器因素。

(4) 馬達(dá)控制器參數(shù)的設(shè)置。由以上分析計(jì)算可知，高低壓油泵電機(jī)合計(jì)功率19．8 kW(11．0 kW+8．8 kW），合計(jì)電流 43．2 A(23．2 A+20．0 A)，故馬達(dá)控制器額定功率設(shè)定值為19．8 kW，滿負(fù)載電流設(shè)定值為43．2 A，馬達(dá)控制器規(guī)格選用100 A(25—100 A)。

2．2．3 馬達(dá)控制器保護(hù)配置及參數(shù)設(shè)置

油站電源開關(guān)新裝電氣保護(hù)元件（馬達(dá)控制器）配置的保護(hù)類型多，功能齊全，保護(hù)具體配置和參數(shù)設(shè)置如下。

圖1 磨煤機(jī)潤(rùn)滑油站電源開關(guān)電氣控制原理(改進(jìn)后)

(1) 接地保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):動(dòng)作電流值90 % Ie，(馬達(dá))啟動(dòng)中延時(shí)動(dòng)作整定值0．35 s，(馬達(dá))正常運(yùn)行中延時(shí)動(dòng)作整定值0．2 s。動(dòng)作時(shí)間定值須與本設(shè)備上級(jí)電源開關(guān)(即保安段進(jìn)線電源開關(guān))的接地保護(hù)定值相配合，不能大于 0．5 s。

(2) 過載保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):k系數(shù)為130，冷卻時(shí)間10 min，冷熱曲線比40 %。

(3) 缺相保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):動(dòng)作電流值60 % Ie，動(dòng)作時(shí)間整定值5．0 s。

(4) 堵轉(zhuǎn)過流保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):動(dòng)作電流值500 % Ie，動(dòng)作時(shí)間整定值5．0 s。

(5) 過壓保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):動(dòng)作電壓值 440 V，動(dòng)作時(shí)間整定值1．0 s。

(6) 欠壓保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):動(dòng)作電壓值 320 V，動(dòng)作時(shí)間整定值1．0 s。

(7) 啟動(dòng)加速超時(shí)保護(hù)。保護(hù)執(zhí)行方式:跳閘;保護(hù)參數(shù):啟動(dòng)時(shí)間15．0 s。

(8) 欠載、欠功率、過熱、相序、外部故障等其他保護(hù)。其他保護(hù)執(zhí)行方式全部設(shè)置為報(bào)警。

3 設(shè)備改進(jìn)后的運(yùn)行效果

改進(jìn)后的1號(hào)、2號(hào)機(jī)組4臺(tái)磨煤機(jī)潤(rùn)滑油站電源開關(guān)已運(yùn)行2年。據(jù)統(tǒng)計(jì)，這期間開關(guān)保護(hù)無拒動(dòng)、誤動(dòng)現(xiàn)象，保護(hù)正確動(dòng)作合計(jì)20次，其中堵轉(zhuǎn)過流保護(hù)動(dòng)作6次，缺相保護(hù)動(dòng)作3次，接地保護(hù)動(dòng)作11次，未發(fā)生一起因油站電氣設(shè)備故障引起的鍋爐保安段進(jìn)線電源開關(guān)越級(jí)跳閘、母線斷電、油站停運(yùn)、送風(fēng)機(jī)跳閘、鍋爐滅火系列事故，保證了鍋爐制粉系統(tǒng)及機(jī)組整體安全穩(wěn)定運(yùn)行，效果顯著。

4 結(jié)束語

本次設(shè)備改進(jìn)中，新設(shè)計(jì)的油站電源開關(guān)控制回路簡(jiǎn)單、合理，設(shè)備操作、維護(hù)方便;所選用的電氣保護(hù)元件、馬達(dá)控制器，具有保護(hù)范圍寬、動(dòng)作速度快、靈敏度高、可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，保護(hù)動(dòng)作正確率、成功率很高，設(shè)備保護(hù)效果好;新增的電氣元器件數(shù)量少、價(jià)格低，成本小，收益大。油站電源開關(guān)納入機(jī)組DCS控制后，運(yùn)行人員能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)控油站電源開關(guān)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)油站異常運(yùn)行情況，迅速采取相應(yīng)處理措施。

因此，本次設(shè)備改進(jìn)達(dá)到了預(yù)期目的。其他類似設(shè)備，也可借鑒此方法進(jìn)行整改，進(jìn)一步完善電氣控制功能，保證設(shè)備及相關(guān)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。