帶式輸送機(jī)控制回路改造分析

陳京靜

（馬鞍山當(dāng)涂發(fā)電有限公司，安徽 馬鞍山 243102）

0 引 言

在火電廠輸煤系統(tǒng)中，帶式輸送機(jī)（又簡稱皮帶機(jī)）在煤粉傳送環(huán)節(jié)必不可少。它的運(yùn)行狀況與電力生產(chǎn)、設(shè)備安全、人員生命密切相關(guān)。帶式輸送機(jī)控制回路的可靠性和保護(hù)裝置的穩(wěn)定性對其安全穩(wěn)定運(yùn)行起著決定性作用。所以，某發(fā)電公司繼電保護(hù)班決定對全廠帶式輸送機(jī)的控制回路進(jìn)行梳理排查，從控制與保護(hù)的角度出發(fā)，消除回路隱患，保證帶式輸送機(jī)能夠穩(wěn)定、可靠運(yùn)行，從而保障設(shè)備安全[1]。

1 帶式輸送機(jī)開關(guān)簡介

1.1 主回路

某發(fā)電公司輸煤系統(tǒng)由#1A（#1B）～#12（#12B）共計(jì)24條輸煤皮帶貫穿，其中#1A、#1B、#2A、#2B、#7A、#7B皮帶較長，由6 kV電機(jī)傳動，其余皮帶由380 V電機(jī)傳動。它們均有獨(dú)立的保護(hù)裝置對開關(guān)進(jìn)行監(jiān)控和保護(hù)。

圖1 6 kV帶式輸送機(jī)控制回路（跳閘部分）（#1、#2、#7）

1.2 控制回路

該公司帶式輸送機(jī)開關(guān)控制回路如圖1、圖2所示，其中拉繩開關(guān)控制部分已在圖中標(biāo)明。

圖2 380 V帶式輸送機(jī)控制回路

從標(biāo)注可以看出，#1A、#1B、#2A、#2B帶式輸送機(jī)開關(guān)跳閘回路由開關(guān)柜就地指令、熱控PLC遠(yuǎn)程指令、拉繩開關(guān)動作、380 V電動機(jī)控制中心、母線低電壓保護(hù)、熱控PLC皮帶保護(hù)（拉繩開關(guān)、跑偏開關(guān)、打滑開關(guān)、撕裂開關(guān)……）和綜合保護(hù)裝置K01動作實(shí)現(xiàn)；其余帶式輸送機(jī)開關(guān)跳閘回路由開關(guān)柜就地指令、帶式輸送機(jī)就地緊急跳閘、熱控PLC遠(yuǎn)程指令（打滑、撕裂、跑偏等皮帶保護(hù)動作邏輯也在該出口設(shè)定）和拉繩開關(guān)動作實(shí)現(xiàn)。

1.3 皮帶保護(hù)

就地皮帶保護(hù)主要分熱控和電氣保護(hù)兩類。熱控皮帶保護(hù)由就地的拉繩保護(hù)、跑偏保護(hù)、打滑保護(hù)和撕裂保護(hù)等接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)，而電氣皮帶保護(hù)由就地拉繩開關(guān)接點(diǎn)實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)繼電保護(hù)班重點(diǎn)分析拉繩開關(guān)回路。

拉繩開關(guān)本質(zhì)上是一種機(jī)械保護(hù)裝置，在火電廠輸煤系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。在帶式輸送機(jī)附近發(fā)生重大缺陷異常時，它可實(shí)現(xiàn)帶式輸送機(jī)得緊急停機(jī)。目前，廣泛應(yīng)用的拉繩開關(guān)為無源機(jī)械式雙向拉繩開關(guān)。沿帶式輸送機(jī)沿線，每隔40 m安裝無源機(jī)械式雙向拉繩開關(guān)于雙側(cè)的固定支架。拉繩開關(guān)之間系上拉繩，在緊急情況下，在帶式輸送機(jī)沿線任意位置拽動拉繩，觸發(fā)拉繩開關(guān)來實(shí)現(xiàn)緊急停機(jī)。拉繩開關(guān)通常由2副常開接點(diǎn)輸出，分別送至熱控PLC回路和電氣控制回路。由于拉繩開關(guān)數(shù)量較多，若各自獨(dú)立送至控制中心，即浪費(fèi)控制電纜、接線端子，也增加了檢修人員的維護(hù)量。因此，設(shè)計(jì)一種輸送機(jī)將所有拉繩開關(guān)的常開接點(diǎn)并聯(lián)在皮帶尾部，將2組接點(diǎn)由一根電纜送至380 V電動機(jī)控制中心，并將拉繩開關(guān)送至電氣控制回路的接點(diǎn)，單獨(dú)送至帶式輸送機(jī)6 kV廠用電配電裝置控制回路（或者380 V動力中心開關(guān)控制回路）實(shí)現(xiàn)電氣保護(hù)；而拉繩開關(guān)送至熱控PLC遠(yuǎn)程站的接點(diǎn)與跑偏保護(hù)、打滑保護(hù)、撕裂保護(hù)的輸出接點(diǎn)一并，通過一根電纜送至熱控PLC遠(yuǎn)程站。由熱控PLC遠(yuǎn)程站綜合判斷輸煤皮帶的實(shí)時狀況后，控制帶式輸送機(jī)的控制回路，實(shí)現(xiàn)熱控保護(hù)。

2 直流回路接地危害

直流系統(tǒng)一般包括供給保護(hù)、控制、信號、計(jì)算機(jī)監(jiān)控、事故照明、交流不間斷電源等重要負(fù)荷，因此對供電的可靠性要求很高。生產(chǎn)現(xiàn)場中，直流電纜分布于各大控制回路中，數(shù)量多、范圍廣，尤其是在煤灰、粉塵、水汽嚴(yán)重的復(fù)雜環(huán)境下，極易受塵土、潮氣的腐蝕，導(dǎo)致某些絕緣薄弱元件的絕緣性降低，甚至破壞絕緣造成直流系統(tǒng)接地。而直流接地故障中危害較大的是兩點(diǎn)接地，接地后可能造成嚴(yán)重后果[2]。直流兩點(diǎn)接地故障，因接地點(diǎn)的位置不同，可能造成保護(hù)和自動裝置誤動、拒動，或者燒毀繼電器接點(diǎn)，甚至使直流控制電源保險熔斷等。

繼電保護(hù)班從防范直流系統(tǒng)接地為著力點(diǎn)，制定并開展如下防范措施：

（1）對比歷次檢修記錄，重點(diǎn)關(guān)注回路絕緣下降，及時消除直流回路接地的缺陷；

（2）核對二次圖紙與現(xiàn)場接線，及時整改消除寄生回路，杜絕交直流回路共用電纜；

（3）依據(jù)國家能源局（國能安全[2014]161號）《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第22、23條相關(guān)要求，核查現(xiàn)場的直流絕緣監(jiān)測裝置，應(yīng)具備實(shí)時監(jiān)測交流竄入直流的故障測記和告警功能，不滿足者及時整改。

3 設(shè)計(jì)存在的問題

國家能源局（國能安全[2014]161號）《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》第18.7.5中規(guī)定：交流電流和交流電壓回路、交流和直流回路、強(qiáng)電和弱電回路，均應(yīng)使用各自獨(dú)立的電纜[3]。GB/T 14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》6.5.3.4中規(guī)定：交流和直流回路不應(yīng)合用同一根電纜[4]?，F(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，近幾年由于各種原因造成交流竄入直流引發(fā)的誤動事故多次發(fā)生。

核查該公司6 kV開關(guān)柜控制回路均為直流控制，而所有輸煤皮帶的拉繩開關(guān)輸出2副接點(diǎn)都是由同一根電纜送至380 V電動機(jī)控制中心端子排，然后送至6 kV開關(guān)柜控制回路。因此，這就是問題所在——#1、#2、#7皮帶的拉繩開關(guān)2副接點(diǎn)由一根電纜送出，一副供熱控PLC邏輯判斷（交流），一副供電氣控制回路（直流）?？梢?，該設(shè)計(jì)存在交直流共用電纜的隱患，且輸煤系統(tǒng)電纜絕緣一旦下降，交流竄入直流，將直接威脅全廠直流系統(tǒng)，造成保護(hù)出口中間繼電器誤動，或者導(dǎo)致直流回路熔絲熔斷而發(fā)生保護(hù)拒動事故。

從保護(hù)裝置、電力系統(tǒng)二次部分等相關(guān)的規(guī)范要求中得知：交直流回路是兩個相互獨(dú)立的系統(tǒng)，直流回路是絕緣系統(tǒng)，而交流回路是接地系統(tǒng)，若共用一根電纜，將使電纜絕緣下降，兩者之間容易發(fā)生短路發(fā)生相互干擾，從而降低直流回路的絕緣電阻，威脅全廠直流系統(tǒng)的安全。所以，交直流回路不能共用電纜。

4 解決方案

發(fā)現(xiàn)問題后，經(jīng)過專業(yè)人員深入討論后，決定在6 kV開關(guān)柜控制回路增加隔離繼電器，將交直流回路進(jìn)行有效隔離。改造后控制回路如圖3、圖4所示，隔離繼電器KM1由交流220 V電源供電，由KM1擴(kuò)展輸出接點(diǎn)作為拉繩開關(guān)跳閘接點(diǎn)。

圖3 改造后6 kV帶式輸送機(jī)控制回路1（#1、#2、#7）

消除隱患，刻不容緩。明確工作任務(wù)和技術(shù)要求后，技術(shù)人員及時編寫施工方案、填寫異動申請和履行審批程序，并與輔控運(yùn)行溝通，逐臺停運(yùn)#1、#2、#7帶式輸送機(jī)，在6 kV開關(guān)柜內(nèi)增加隔離繼電器，將電氣回路（110 V DC）與熱控PLC回路（220 V AC）進(jìn)行隔離，防止交流竄入直流系統(tǒng)，保障全廠直流系統(tǒng)的安全和機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。

圖4 改造后6 kV帶式輸送機(jī)控制回路2（#1、#2、#7）

5 結(jié) 論

帶式輸送機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定性對安全生產(chǎn)具有重要意義，而在現(xiàn)實(shí)應(yīng)用中，由于環(huán)境復(fù)雜、電纜敷設(shè)問題、保護(hù)裝置自身的缺陷，絕緣不良現(xiàn)象時有發(fā)生。因此，杜絕交直流共用電纜，在輸煤系統(tǒng)中尤為重要。由于設(shè)計(jì)、調(diào)試和安裝的不正確，將給保護(hù)及二次回路帶來潛在的隱患且不易發(fā)現(xiàn)，威脅著機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。保護(hù)人員在日常設(shè)備管理中需認(rèn)真學(xué)習(xí)各類反措文件，加強(qiáng)新設(shè)備的驗(yàn)收與管理工作，將隱患排查落到實(shí)處。