300 MW 機(jī)組保安段回路改造的應(yīng)用分析

王學(xué)軍

（山西臨汾熱電有限責(zé)任公司， 山西 臨汾 041000）

0 引言

發(fā)電廠保安電源是為了保證機(jī)組在全廠停電的情況下仍然可以給發(fā)電廠內(nèi)重要的保安負(fù)荷供電，確保機(jī)組能夠安全停運(yùn)[1-2]。近年來(lái)，各發(fā)電廠逐漸形成了雙回出線的形式，增加了輸電線路發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)以及發(fā)電廠全停的幾率。 在這種情況下，廠用電源是否能夠安全停機(jī)面臨著巨大的考驗(yàn)，對(duì)保安電源的可靠性也提出了更高的要求[3]。 山西臨汾熱電有限責(zé)任公司為解決1 號(hào)機(jī)組保安段在運(yùn)行中發(fā)生的故障，共進(jìn)行過(guò)3 次改造，以確保保安段邏輯正確。

1 3 次改造原因分析及解決方案

1.1 保安段邏輯第一次改造

1.1.1 機(jī)組投運(yùn)時(shí)的保安段邏輯

保安段電源的正常切換是利用柴油發(fā)電機(jī)的斷路器和交流事故保安段上的工作電源進(jìn)線斷路器相互聯(lián)鎖實(shí)現(xiàn)的。在正常運(yùn)行情況下，保安段由保安工作進(jìn)線的某一個(gè)分支供電（AZKK 合位），當(dāng)該分支斷開(kāi)時(shí)柴油發(fā)電機(jī)的控制柜聯(lián)鎖另外一個(gè)工作分支BZKK 合閘；當(dāng)保安段母線電壓失壓時(shí)，經(jīng)3～5 s 延時(shí)（躲開(kāi)繼電保護(hù)和備用電源自動(dòng)投入時(shí)間），通過(guò)保安段母線電壓監(jiān)視繼電器及輔助繼電器聯(lián)動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)， 同時(shí)聯(lián)鎖保安段上工作電源進(jìn)線斷路器AZKK、BZKK 跳閘和柴油發(fā)電機(jī)斷路器ZKK1 合閘，柴油發(fā)電機(jī)開(kāi)始向保安段母線供電。 當(dāng)保安段工作電源恢復(fù)時(shí)，保安段應(yīng)實(shí)現(xiàn)反同期功能，切換至工作電源， 停機(jī)工作由值長(zhǎng)按程序自動(dòng)停機(jī)或手動(dòng)停機(jī)。停機(jī)時(shí)，由反同期可編程邏輯控制器控制柜依次跳開(kāi)柴油發(fā)電機(jī)斷路器ZKK0 及保安段進(jìn)線斷路器ZKK1。 在正常工作時(shí)，機(jī)組能實(shí)現(xiàn)帶載試驗(yàn)功能。閉鎖柴油機(jī)控制屏上手動(dòng)和自動(dòng)啟動(dòng)功能，可安全進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和檢修。

1.1.2 機(jī)組投運(yùn)后保安段邏輯缺陷

為保證柴油發(fā)電機(jī)正反同期并網(wǎng)功能，柴油發(fā)電機(jī)參與了保安段A、B 路電源AZKK 和BZKK 開(kāi)關(guān)的合跳功能，其啟動(dòng)判據(jù)不是以保安段失電為依據(jù)，而是以市電A、B 段電壓是否正常為依據(jù)。 當(dāng)柴油發(fā)電機(jī)檢測(cè)到AZKK 或BZKK 開(kāi)關(guān)上口電壓采樣信號(hào)正常時(shí)， 分布式控制系統(tǒng)DCS（distributed control system）遠(yuǎn)方、就地均無(wú)法自由分、合AZKK和BZKK 開(kāi)關(guān)， 致使保安段發(fā)生誤動(dòng)掉閘風(fēng)險(xiǎn)極大。 同時(shí)邏輯回路中，24 V 直流電源失電將直接聯(lián)跳保安段市電電源開(kāi)關(guān)， 導(dǎo)致保安段正常運(yùn)行中無(wú)法進(jìn)行24 V 蓄電池更換保養(yǎng)等工作。 2012-12-26T10：10， 設(shè)備維護(hù)部鍋爐專業(yè)維護(hù)人員在進(jìn)行1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)保養(yǎng)維護(hù)工作時(shí)， 維護(hù)人員在未采取防范措施情況下，廠家工作人員斷開(kāi)蓄電池電源，因保護(hù)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致1 號(hào)機(jī)組電氣保安段失電。

1.1.3 保安段邏輯第一次改造內(nèi)容

在1 號(hào)機(jī)組等級(jí)檢修時(shí)對(duì)1 號(hào)柴油發(fā)電機(jī)控制系統(tǒng)邏輯進(jìn)行了改造，改造后柴油發(fā)電機(jī)不再參與保安段 A、B 路電源 AZKK 和 BZKK 開(kāi)關(guān)的合分，改由DCS 系統(tǒng)進(jìn)行控制，保安段A、B 路電源失電后將直接啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)， 同時(shí)24 V 直流電源失電將不再聯(lián)跳保安段市電電源開(kāi)關(guān)，具體實(shí)施內(nèi)容如下。

a） DCS 系統(tǒng)增加保安段母線失電測(cè)點(diǎn)， 用來(lái)監(jiān)測(cè)保安段是否帶電。DCS 系統(tǒng)增加保安段電壓聯(lián)鎖按鈕，用來(lái)投切保安段AZKK、BZKK、ZKK0、柴油發(fā)電機(jī)之間的聯(lián)鎖。

b） 機(jī)組正常運(yùn)行情況下， 以爐PC A 段供電、AZKK 開(kāi)關(guān)合閘、 保安段電壓聯(lián)鎖在投入位為例，當(dāng)DCS 系統(tǒng)檢測(cè)到保安段母線失電時(shí)，DCS 發(fā)分AZKK 指令，合 BZKK 指令。 當(dāng) 3 s 內(nèi)檢測(cè)到 BZKK已合且保安段母線失電信號(hào)消失時(shí)，認(rèn)為BZKK 合閘正常，不聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)。 當(dāng)3 s 內(nèi)檢測(cè)到保安段母線失電信號(hào)仍然存在時(shí)， 認(rèn)為BZKK 合閘失敗，發(fā)分 BZKK 指令。 檢測(cè)到 AZKK、BZKK 均在分位時(shí)，同時(shí)DCS 聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)，合柴油發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)ZKK0，柴油發(fā)電機(jī)在14 s 內(nèi)自檢測(cè)建壓正常后，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合出口開(kāi)關(guān)ZKK1，給保安段供電。 當(dāng)市電恢復(fù)正常后，將柴油發(fā)電機(jī)控制面板上打到“手動(dòng)”位，DCS 系統(tǒng)保安段電壓聯(lián)鎖按鈕打在“退出” 位， 手動(dòng)停止柴油發(fā)電機(jī)，DCS 遠(yuǎn)方合AZKK 開(kāi)關(guān)，保安段恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

c）機(jī)組正常運(yùn)行情況下，如果是爐PC B 段供電，BZKK 開(kāi)關(guān)合閘，保安段電壓聯(lián)鎖在投入位，當(dāng)DCS 系統(tǒng)檢測(cè)到保安段母線失電時(shí)，DCS 發(fā)分BZKK 指令， 合 AZKK1 指令。 當(dāng) 3 s 內(nèi)檢測(cè)到AZKK 已合且保安段母線失電信號(hào)消失時(shí)， 認(rèn)為AZKK 合閘正常，不聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)。當(dāng)3 s 內(nèi)檢測(cè)到保安段母線失電信號(hào)仍然存在時(shí)，認(rèn)為AZKK 合閘失敗，發(fā)分AZKK1 指令。檢測(cè)到AZKK、BZKK 均在分位時(shí)，同時(shí)DCS 聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)，合柴油發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)ZKK0，柴油發(fā)電機(jī)在14 s 內(nèi)自檢測(cè)建壓正常后，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)合出口開(kāi)關(guān)ZKK1，給保安段供電。 當(dāng)市電恢復(fù)正常后，將柴油發(fā)電機(jī)控制面板上打到“手動(dòng)”位，DCS 系統(tǒng)保安段電壓聯(lián)鎖按鈕打在“退出”位，手動(dòng)停止柴油發(fā)電機(jī)，DCS 遠(yuǎn)方分ZKK0 開(kāi)關(guān)，合AZKK 開(kāi)關(guān)，保安段恢復(fù)正常運(yùn)行方式。

d） 在 DCS 內(nèi)增加 AZKK、BZKK、ZKK0 等 3 個(gè)開(kāi)關(guān)之間互相閉鎖邏輯。

1.1.4 保安段邏輯第一次改造效果

柴油發(fā)電機(jī)邏輯改造結(jié)束后，對(duì)1 號(hào)柴油發(fā)電機(jī)進(jìn)行單體試驗(yàn)，驗(yàn)證確已具備預(yù)期功能。 在1 號(hào)機(jī)組 DCS 系統(tǒng)對(duì)保安段 A、B 電源開(kāi)關(guān) AZKK1、BZKK1 進(jìn)行分合閘試驗(yàn)，分合閘正常，同時(shí)驗(yàn)證1號(hào)柴油發(fā)電機(jī)就地控制屏電源控制開(kāi)關(guān)無(wú)法對(duì)AZKK1、BZKK1 進(jìn)行合分；1 號(hào)機(jī)組保安段 A 電源AZKK1 分閘后 B 電源 BZKK1 聯(lián)動(dòng)正常，B 電源分閘后柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)動(dòng)正常，柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)以保安段是否失電作為判據(jù)； 柴油發(fā)電機(jī)24 V 電源甩線失電后發(fā)“柴油發(fā)電機(jī)控制電源消失”信號(hào)，但不再聯(lián)跳保安段市電電源開(kāi)關(guān)；對(duì)1 號(hào)柴油發(fā)電機(jī)分別進(jìn)行就地手動(dòng)空載啟動(dòng)、遠(yuǎn)方自動(dòng)空載啟動(dòng)、事故狀態(tài)啟動(dòng)帶載試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果正常。

1.2 保安段邏輯第二次改造

1.2.1 保安段邏輯第一次改造后的缺陷

保安段邏輯第一次改造后， 在多次試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，A、B 段進(jìn)線開(kāi)關(guān)之間切換由DCS 控制，而DCS啟動(dòng)切換B 段進(jìn)線開(kāi)關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致保安段重要負(fù)荷失電，對(duì)設(shè)備的安全帶來(lái)了極大的隱患。

1.2.2 保安段邏輯第二次改造內(nèi)容

第二次改造時(shí)新增快切裝置1 套，實(shí)現(xiàn)保安段電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)快速切換。 正常運(yùn)行時(shí)，保安段母線由工作電源供電，當(dāng)工作電源側(cè)發(fā)生故障時(shí)，快切先跳開(kāi)工作電源開(kāi)關(guān)，然后合備用電源。 待故障排除后，可實(shí)現(xiàn)裝置手動(dòng)啟動(dòng)，手動(dòng)啟動(dòng)由DCS 遠(yuǎn)程操作，自動(dòng)從保安B 段進(jìn)線切回保安A 段進(jìn)線，以實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。 若快切裝置啟動(dòng)后，B 段電源開(kāi)關(guān)拒合或即使合上發(fā)現(xiàn)母線電壓不能恢復(fù)正常工作，則裝置發(fā)出信號(hào)，并將已經(jīng)合上的B 段電源開(kāi)關(guān)跳開(kāi)， 防止柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)后將電源倒送至電網(wǎng)，此時(shí)快切給DCS 發(fā)一個(gè)“切換電源失敗”的遙信，由DCS 啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)。 拆除保安段的失電繼電器，刪除保安段母線失電信號(hào)聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)邏輯，同時(shí)將 DCS 上原 AZKK、BZKK、ZKK0 等 3 個(gè)開(kāi)關(guān)之間聯(lián)鎖邏輯去除。柴油機(jī)的啟停及柴油機(jī)與母線之間斷路器的合分閘均不需要快切控制。裝置手動(dòng)切換失敗不發(fā)出此信號(hào)。

1.2.3 保安段邏輯第二次改造效果

本次改造結(jié)束后對(duì)保安段邏輯進(jìn)行了試驗(yàn)，保安段在A 段失電時(shí)成功切換至B 電源， 母線電壓恢復(fù)正常，不掉負(fù)荷；在B 電源開(kāi)關(guān)拒合或即使閉合但母線仍然失壓，則快切裝置發(fā)“啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)”命令，柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)啟正常。

1.3 保安段邏輯第三次改造

1.3.1 保安段邏輯第二次改造后的缺陷

在1 號(hào)機(jī)的一次檢修工作過(guò)程中扳手滑落，導(dǎo)致鍋爐PC 段A 相母線接地短路，1 號(hào)機(jī)鍋爐PC段母線及保安段失電，就地檢查發(fā)現(xiàn)保安段失電后柴油發(fā)電機(jī)并未聯(lián)啟。 后經(jīng)對(duì)保安段邏輯檢查發(fā)現(xiàn)，1 號(hào)機(jī)保安段快切裝置可以實(shí)現(xiàn)保安段兩個(gè)電源進(jìn)線開(kāi)關(guān)快速切換， 但不能滿足保安A、B 段失電聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)的要求，保安段邏輯僅靠快切裝置給DCS 發(fā)一個(gè)切換失敗的信號(hào)來(lái)啟動(dòng)柴油發(fā)電機(jī)，而切換裝置僅在正常切換不成功時(shí)發(fā)切換失敗信號(hào)，并未涉及現(xiàn)場(chǎng)其他各種失電情況。 柴油發(fā)電機(jī)不聯(lián)啟，導(dǎo)致保安段重要負(fù)荷失電，嚴(yán)重威脅發(fā)電機(jī)汽輪機(jī)等主設(shè)備的安全。

1.3.2 保安段邏輯第三次改造內(nèi)容

因第二次改造的邏輯缺失導(dǎo)致保安段的嚴(yán)重不可靠，故對(duì)保安段進(jìn)行第三次改造，通過(guò)對(duì)二次回路檢查以及對(duì)DCS 邏輯進(jìn)行梳理， 恢復(fù)原保安段的失電繼電器和保安段母線失電信號(hào)聯(lián)啟柴油發(fā)電機(jī)邏輯， 同時(shí)恢復(fù) DCS 上原 AZKK、BZKK、ZKK0 等3 個(gè)開(kāi)關(guān)之間部分聯(lián)鎖邏輯。

1.3.3 保安段邏輯第三次改造效果

改造完成后進(jìn)行了多次試驗(yàn)，保安段失電柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)啟正常。

2 方案結(jié)果分析及結(jié)論

經(jīng)過(guò)上面3 次對(duì)保安段二次回路進(jìn)行改造以及對(duì)DCS 邏輯的梳理，保安段邏輯正確，各設(shè)備聯(lián)啟正?！，F(xiàn)存的隱患為柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)邏輯仍靠失電繼電器動(dòng)作啟動(dòng)（無(wú)壓?jiǎn)?dòng)），沒(méi)有母線電壓互感器 PT（potential transformer）斷線以及進(jìn)線 PT 斷線檢測(cè)功能，失電繼電器的質(zhì)量好壞直接決定著柴油發(fā)電機(jī)能否啟動(dòng)成功，也易造成失電繼電器故障誤跳保安段，對(duì)設(shè)備帶來(lái)極大的隱患，故需要后期將保安段快切裝置更換為發(fā)電廠保安段專用快切裝置，徹底解決保安段邏輯問(wèn)題。

3 結(jié)束語(yǔ)

發(fā)電廠交流事故保安電源系統(tǒng)供電的可靠性直接關(guān)系到發(fā)電機(jī)組設(shè)備安全停機(jī)的成敗。為了保證保安段電源的可靠性，繼保專業(yè)經(jīng)過(guò)對(duì)二次回路進(jìn)行檢查以及對(duì)DCS 邏輯進(jìn)行了梳理， 在保安段安裝失電繼電器， 同時(shí)將DCS 上原保安A、B 段電源切換的邏輯去除。 通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)多次試驗(yàn)，保安段失電柴油發(fā)電機(jī)聯(lián)啟正常，成功解決了這一重大安全隱患，為機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行做出了貢獻(xiàn)。