火電廠熱控電源柜改造及電源管理探討

熱控供電系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行在火電廠非常關(guān)鍵，近年來因熱工電源問題引發(fā)設(shè)備或系統(tǒng)故障甚至機(jī)組跳閘事件屢有發(fā)生。徐州華潤電廠一期2×300MW機(jī)組投產(chǎn)于90年代中期，電源柜內(nèi)電氣元件已出現(xiàn)老化現(xiàn)象，性能檢測參數(shù)不能滿足目前行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，最初的設(shè)計隱患也逐漸呈現(xiàn)。為提高電源可靠性，在廣泛查閱標(biāo)準(zhǔn)、調(diào)研分析、結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際的基礎(chǔ)上開展了#2機(jī)組的熱控電源柜整體改造。

1 改造案例概要

1.1 設(shè)備情況

#2機(jī)熱控電子間設(shè)有#1、#2、#3電源柜，每個電源柜設(shè)A面和B面，共計6面。主要為DEH系統(tǒng)、熱控繼電器盤、火檢柜、TSI 柜、ETS 柜、現(xiàn)場控制監(jiān)視信號、部分電磁閥供電。電源切換裝置型號為CJ10-60 60A，屬于繼電器式自動切換裝置。按照負(fù)荷重要性將電源分級，其中直流電源設(shè)備、DEH系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)、大小機(jī)TSI系統(tǒng)、爐膛火焰檢測系統(tǒng)電源等影響機(jī)組安全運(yùn)行的電源系統(tǒng)為重要負(fù)荷，一般監(jiān)視儀表和電磁閥等允許短時停電的電源系統(tǒng)列為次要負(fù)荷，保溫伴熱電源為一般負(fù)荷。

1.2 改造原因

電源切換裝置性能參數(shù)不滿足最新標(biāo)準(zhǔn)要求，電氣元件長期運(yùn)行已出現(xiàn)老化現(xiàn)象?！痘鹆Πl(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)檢修運(yùn)行維護(hù)規(guī)程（DL/T774-2015）》6.1.1.2.6規(guī)定，一般帶電型熱控保護(hù)系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)電源切換時間應(yīng)不大于5ms，檢測、調(diào)節(jié)、控制、報警系統(tǒng)電源切換時間應(yīng)不大于60ms。委托專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行熱控電源系統(tǒng)性能檢測，#3A 電源柜（重要負(fù)荷）自動切換裝置切換時間高達(dá)250ms，不能滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。

電源柜內(nèi)部負(fù)載分布不合理，電源重要性等級區(qū)別不明。規(guī)程規(guī)定DEH系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、爐膛火焰檢測系統(tǒng)等重要設(shè)備必須有兩路可靠獨(dú)立的供電電源，不宜選用通過電源切換裝置實(shí)現(xiàn)雙路供電：#2機(jī)ETS 柜AST 電磁閥兩路電源均在#1A面，沒有分散；#1A面負(fù)載有大小機(jī)TSI系統(tǒng)、火焰檢測系統(tǒng)的一路重要電源和其他諸多次要電源；#2B面由#2機(jī)直流小室UPS 同一段供電，其負(fù)載為整個DEH系統(tǒng)的3組DPU，未分散布置，且又因后期改造柜內(nèi)增加了風(fēng)機(jī)振動裝置電源，重要性等級不明；電源柜內(nèi)有3處保溫伴熱電源，保溫伴熱電源重要等級低，故障可能性大，應(yīng)獨(dú)立于電源柜布置。

電源空開級差不合理。上級空開容量為36A,而熱控電源柜內(nèi)進(jìn)線空開均為50A，易發(fā)生越級跳電事故。

1.3 改造方案實(shí)施

更換電源切換裝置，優(yōu)化減少切換裝置數(shù)量?，F(xiàn)有5套電源切換裝置整合更換為3套切換裝置,兩套220VAC 40A 靜態(tài)開關(guān)切換裝置（ZR-STS40/2，切換時間小于10ms），一套110VDC 30A 電源切換裝置（ZR-ATS/DC-30，0ms 切換）。滿足切換時間和電源容量應(yīng)有大于30%的余量的要求。

電源柜負(fù)載分類布置：#1柜負(fù)載次要電源。#1A面和#1B面各配置220VAC 切換裝置一套，第一路電源取自UPS,第二路電源取自保安段。將70個次要電源設(shè)備對稱布置在A、B 兩面。例：氧量測點(diǎn)1、3電源布置在#1A面，氧量測點(diǎn)2、4電源布置在#1B面；#2柜負(fù)載重要電源。因DEH系統(tǒng)、ETS系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、火檢系統(tǒng)均各自配備了電源模塊（切換），為雙電源供電型設(shè)備，因此#2柜不設(shè)電源切換裝置。第一路電源取自UPS 接入A面，第二路電源取自保安段接入B面。設(shè)備的雙路電源對稱布置在A、B 兩面，分散風(fēng)險。例：大機(jī)TSI裝置電源1布置在A面，大機(jī)TSI 裝置電源2布置在B面；#3柜負(fù)載直流電源。#3A面配置保持不變，更換直流110V 電源切換裝置。#3B面接入原兩路直流220VDC 電源做備用。

表1 #2機(jī)熱控電源柜電源來源及構(gòu)成統(tǒng)計表（改造前）

表2 #2機(jī)熱控電源柜電源來源及構(gòu)成統(tǒng)計表（改造后）

集控室大屏幕電源和熱工保溫箱電源單獨(dú)布置。大屏幕空開電流16.2A,負(fù)荷較大，將其直接由電氣400V 開關(guān)室引出單獨(dú)布置，不經(jīng)過柜內(nèi)電源切換裝置。電源柜內(nèi)保溫伴熱電源拆除，從鍋爐側(cè)專用保溫伴熱電源箱取電源。每個電源切換裝置的輸入、輸出引出電源失電監(jiān)視信號，接入DCS 報警系統(tǒng)。

2 熱工電源管理幾點(diǎn)措施

整理熱工重要系統(tǒng)電源臺賬，包括系統(tǒng)名稱、電源來源、電壓等級、切換裝置形式、空開級差容量、負(fù)載清單、切換過程影響、報警形式等，形成標(biāo)準(zhǔn)化資料；每周對DCS（DEH）電源分配柜、閥門動力柜電源切換裝置、熱控電源柜、熱控繼電器柜、火檢系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、ETS 柜、CEMS系統(tǒng)電源部分專項巡視檢查1次。查看工作狀態(tài)，有無發(fā)生過切換、是否有報警信息、有無放電焦糊痕跡等。每月對電源模件進(jìn)行1次紅外成像檢測，及時發(fā)現(xiàn)和處理電源系統(tǒng)接線或觸點(diǎn)松動引起的過流發(fā)熱隱患；機(jī)組停運(yùn)超過15日再次啟動前進(jìn)行上述重要電源系統(tǒng)切換試驗，驗證切換功能，查看切換過程中DCS系統(tǒng)和光字牌報警是否正常。C級及以上檢修時應(yīng)進(jìn)行全部電源系統(tǒng)切換試驗，并通過錄波器記錄確認(rèn)工作電源及備用電源的切換時間和直流供電維持時間滿足要求。

在機(jī)組停機(jī)檢修過程中對控制系統(tǒng)和重要設(shè)備的電源裝置、切換裝置、空氣開關(guān)、端子排進(jìn)行清灰、緊固工作。檢查電源接線端子是否氧化，對分支保險、總保險進(jìn)行認(rèn)真檢查。檢查導(dǎo)線或電纜外皮完好，用500V 兆歐表測量電源系統(tǒng)對地絕緣，絕緣電阻應(yīng)大于20MΩ；熱工專用的UPS 電源電池至少每年進(jìn)行一次充放電，不滿足電池容量70%時及時更換；設(shè)備改造增加電源柜或在電源柜內(nèi)部增加用電設(shè)備時應(yīng)充分考慮電源重要等級，合理布置。計算負(fù)載容量保證電源裕量。新增的電源要注明來源，標(biāo)識正確、清晰。及時更新圖紙和電源臺賬。

火檢系統(tǒng)中放大器電源環(huán)路連接時要保證任一接線松動不會導(dǎo)致電源異常，建議用線鼻壓接或一根整線中間不剪斷串接，有條件的應(yīng)將火檢放大器分散在不同的多路電源上；公用DCS系統(tǒng)電源應(yīng)取自兩臺機(jī)組的DCS系統(tǒng)UPS 電源，電源不允許取自電氣同一MCC 段，在運(yùn)行中保證無擾切換。各人機(jī)接口站和通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源應(yīng)采用兩路電源供電并通過雙電源模塊接入，否則操作員站和通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的電源應(yīng)合理分配在兩路電源上；分析MFT 繼電器柜和ETS 柜的供電方式，確認(rèn)電源異常時繼電器輸出的狀態(tài)。掌握操作臺上停機(jī)、停爐、啟潤滑油泵等按鈕的配置情況，分析當(dāng)DCS 全部失電時，保證機(jī)組安全停運(yùn)。