9FA燃機(jī)機(jī)組MARK VI e系統(tǒng)110 V直流饋電柜接地報(bào)警的故障排查與處理

李以文

（杭州華電半山發(fā)電有限公司，浙江杭州 310015）

0 引言

在福島核電泄漏導(dǎo)致核電緩批的大環(huán)境下，為彌補(bǔ)用電缺口，浙江省燃機(jī)發(fā)電搶建工程計(jì)劃上馬，為響應(yīng)該計(jì)劃，杭州華電半山發(fā)電有限公司3×415 MW燃?xì)廨啓C(jī)二期工程三臺(tái)9FA級(jí)單軸燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組于2012—2013年陸續(xù)投產(chǎn)，配套以GE針對(duì)9F機(jī)組更新的MARK VIe控制系統(tǒng)，統(tǒng)一控制燃機(jī)、汽機(jī)以及余熱鍋爐輔機(jī)側(cè)三大部分。

控制系統(tǒng)的重要性在電廠生產(chǎn)流程中位居首位，與啟機(jī)、停機(jī)、運(yùn)行相關(guān)的重要設(shè)備均受系統(tǒng)控制，其中如泵與閥門(mén)的限位以及差壓開(kāi)關(guān)等兩位式開(kāi)關(guān)量信號(hào)較容易影響直流供電系統(tǒng)，設(shè)備在檢查或檢修期間的不當(dāng)工作或環(huán)境影響都會(huì)造成接地報(bào)警，接地情況嚴(yán)重會(huì)間接影響控制系統(tǒng)正常工作。因此，以本廠#9機(jī)組出現(xiàn)的110 V直流饋電柜接地報(bào)警故障為典型故障案例，本文分析了燃機(jī)110 V直流系統(tǒng)的構(gòu)成、接地故障排查的方法和思路、問(wèn)題的預(yù)防，對(duì)機(jī)組安全運(yùn)行和相似問(wèn)題的解決具有一定的指導(dǎo)作用。

1 110 V直流系統(tǒng)介紹

MARK VIe控制系統(tǒng)的電源系統(tǒng)由GE公司設(shè)計(jì)提供，采用了冗余配置，系統(tǒng)主電源為125 V直流，正常情況下由全廠110 V直流系統(tǒng)供給。事故工況下由兩組獨(dú)立的220 V（50 Hz）交流電源提供，由JPDB模塊接收，經(jīng)整流、濾波、穩(wěn)壓至125 V直流后提供。DC125 V經(jīng)過(guò)JPDF板卡傳遞給JPDM板卡對(duì)電源進(jìn)行管理，對(duì)所有母線電壓、支路狀態(tài)、電源模塊故障及接地故障等進(jìn)行監(jiān)視和分配。

1.1 廠用110 V直流系統(tǒng)

半山電廠二期每臺(tái)機(jī)組廠用直流110 V系統(tǒng)由兩組母線構(gòu)成，分別為110 V直流9A段和110 V直流9B段，兩段之間以聯(lián)絡(luò)開(kāi)關(guān)1QF4和2QF4聯(lián)系（以#9機(jī)為例）。

DC110 V系統(tǒng)每臺(tái)機(jī)組的兩段母線分別設(shè)有整流器和蓄電池組。110 V直流9A段對(duì)應(yīng)的是#9A整流器和#9A蓄電池組；110 V直流9B段對(duì)應(yīng)的是#9B整流器和#9B蓄電池組，其中交流電源來(lái)自于380 V保安段。所有直流母線上都裝設(shè)集中監(jiān)控器、副監(jiān)控器、蓄電池管理單元、饋線狀態(tài)檢測(cè)模塊、直流系統(tǒng)絕緣檢測(cè)裝置。運(yùn)行時(shí)投入，檢查直流系統(tǒng)運(yùn)行情況是否正常。

110V直流9A段、直流9B段母線上各有一套CL6884型絕緣檢測(cè)裝置、CL6881V2型開(kāi)關(guān)量監(jiān)測(cè)裝置、CL6882V2-2型蓄電池巡檢裝置，兩套CL6880V2型微機(jī)監(jiān)控裝置。

CL6884型絕緣檢測(cè)裝置可在線檢測(cè)直流系統(tǒng)的對(duì)地絕緣狀況（包括直流母線、蓄電池回路、每個(gè)電源模塊各個(gè)饋線回路絕緣狀況等），并自動(dòng)檢出故障回路。當(dāng)發(fā)生接地現(xiàn)象時(shí)，裝置向主微機(jī)監(jiān)控裝置發(fā)某母線電壓、絕緣異常的同時(shí)自身也發(fā)告警信號(hào)，顯示故障母線電壓、絕緣異常，可精確到某一支路。

1.2 MARK VIe 110 V直流電源接地檢查原理

二期燃機(jī)運(yùn)行頁(yè)面中設(shè)置了光字牌報(bào)警，信號(hào)來(lái)源于控制系統(tǒng)電源檢測(cè)卡件PPDA，運(yùn)行可根據(jù)光字牌是否閃爍提前察覺(jué)故障，并前往就地電子室進(jìn)行直流段檢查，判斷故障是否可以復(fù)歸或者聯(lián)系檢修人員。

控制系統(tǒng)中110 V直流供電至JPDF板卡，該卡通過(guò)PPDA模塊提供相對(duì)于地的正/負(fù)直流電壓的幅值反饋，兩個(gè)信號(hào)之間的差異等于總線電壓。正常運(yùn)行中正/負(fù)對(duì)地電壓反饋均在絕對(duì)值55 V左右，而兩個(gè)總線電壓幅值之間的差異是檢測(cè)系統(tǒng)接地故障的依據(jù)，正常時(shí)差值極小。當(dāng)JPDF板卡在直流總線上顯示對(duì)地電壓偏差超過(guò)30 V時(shí)，PPDA模塊會(huì)發(fā)出警報(bào)，并在診斷頁(yè)面顯示翻紅，提醒熱工人員進(jìn)行檢查。

1.3 MARK VIe 110 V直流電源分配系統(tǒng)構(gòu)成

通過(guò)將DACA整流模塊送至JPDF板卡的110 V直流，一路分配到JPDM控制電源板，分成三路R、S、T分別連接至IS200JPDP——本地控制器配電模塊（JPDP）變壓成28 V直流，控制電源板（JPDM）再次接收R、S、T三路控制電源，并將其分配到本地電源配電板（JPDH）與三臺(tái)控制器和總I/O交換機(jī)，配電板連接分配到各PAIC卡；另一路則直接從JPDF板卡上以DC110 V供電給JPDD直流電源分配板，二次分配給對(duì)應(yīng)的數(shù)字量IO卡如PDIO、PDIA，用于接收信號(hào)和驅(qū)動(dòng)就地控制設(shè)備。電源板接線圖如圖1所示。

2 事故處理流程及排查分析

2.1 事故描述

某日熱工人員值班時(shí)接到運(yùn)行報(bào)修電話，趕至現(xiàn)場(chǎng)獲知#9機(jī)頁(yè)面光字牌報(bào)警：G9 與S9 都有直流DC125 V接地報(bào)警?，F(xiàn)場(chǎng)6.3 m層母線室內(nèi)直流饋電柜上絕緣檢測(cè)儀同樣有如下現(xiàn)象：主監(jiān)控器上發(fā)出“直流接地”信號(hào)；NCS上發(fā)出網(wǎng)控110 V直流接地信號(hào)，且一段時(shí)間后還無(wú)法復(fù)歸，證明故障實(shí)際存在，并非誤報(bào)。

2.2 故障部位判斷方法

2.2.1 專業(yè)區(qū)分

被控對(duì)象中反應(yīng)堆的建模包括反應(yīng)堆壓力容器下降段、下腔室、堆芯活性區(qū)、旁流通道、上腔室等區(qū)域.反應(yīng)堆建模節(jié)點(diǎn)劃分如圖5所示.

首先要判斷故障發(fā)生的源頭是電氣部分的直流母線中有接地部位引起報(bào)警，還是熱工專業(yè)的控制柜內(nèi)有接地，進(jìn)而導(dǎo)致同一110 V直流母線上的接地電壓異常。

第一步判斷的關(guān)鍵在于直流饋線屏上有兩路空開(kāi)，MK-VI控制電源#1與MK-VI控制電源（燃機(jī)#3控制柜）分別將110 V母線上的電壓送至控制系統(tǒng)的S9汽機(jī)柜與G9燃機(jī)柜。兩路均有報(bào)警，首先要一路路來(lái)拉掉開(kāi)關(guān)，復(fù)位檢查接地信號(hào)是否存在。如果拉掉該路開(kāi)關(guān)后接地報(bào)警消失，可證明接地部位基本位于母線上其他分支，如果接地報(bào)警未消失，則說(shuō)明故障存在于控制柜內(nèi)的可能性極大。

空開(kāi)是連接一條母線兩個(gè)部分的中間節(jié)點(diǎn)，報(bào)警檢測(cè)信號(hào)在母線絕緣儀和PPDA電源診斷卡件上是針對(duì)整段線路的對(duì)地電壓，所以必須先將母線分割成兩部分，查看各自的信號(hào)是否復(fù)歸，以初步找出故障區(qū)域。

步驟一：熱工檢修人員首先在空開(kāi)連接情況下測(cè)量控制柜內(nèi)直流進(jìn)線端正/負(fù)對(duì)地電壓為8.45 V和-108 V，饋電柜空開(kāi)出線側(cè)正/負(fù)電壓為8.55 V、-108.4 V，說(shuō)明空開(kāi)至控制柜接線完好，下一步通過(guò)空開(kāi)來(lái)判斷故障部位。

步驟二：拉掉送至S9機(jī)柜的MK-VI控制電源#1和送至G9機(jī)柜的MK-VI控制電源（燃機(jī)#3控制柜），復(fù)歸信號(hào)后可看到光字牌頁(yè)面G9報(bào)警消失，S9報(bào)警仍在，此時(shí)絕緣檢測(cè)儀顯示正常。

先恢復(fù)MK-VI控制電源#1空開(kāi)后，對(duì)應(yīng)S9直流接地報(bào)警未消失，檢測(cè)儀顯示電壓偏差出現(xiàn)。

至此，基本可以判斷接地故障在熱工專業(yè)汽機(jī)柜內(nèi)相關(guān)直流系統(tǒng)所帶板卡、PAIC卡上接線端子等處。

2.2.2 故障位置查找

汽機(jī)柜內(nèi)直流系統(tǒng)是通過(guò)本地電源分配板將直流110 V送至各塊PDIO板卡上供正常工作，所以下一步需要判斷的是故障部位在哪一塊板卡上。排查手段與母線檢測(cè)相同，按照接線順序依次拔掉每一列PDIO板卡在電源分配板上的電源插線，檢查接地報(bào)警是否消失。此時(shí)大致有兩種情況：

（1）如果消失，那么鎖定接地故障在已拔掉的板卡中，跳過(guò)最后一塊拔掉的板卡，依次插回前面每塊PDIO板卡的電源，報(bào)警出現(xiàn)，則當(dāng)前板卡有接地。

（2）如果沒(méi)有消失，證明接地位置在于電源分配板至直流電源來(lái)源，此時(shí)需要按照電源的走向，從最底層分配板開(kāi)始斷電，判斷是否是分配板接地，若故障位置還在電源源頭處，則同理繼續(xù)由下向上排查。

經(jīng)檢查，本次事故故障位于汽機(jī)柜內(nèi)其中一塊PDIA板卡。單獨(dú)將接地的板卡接在直流系統(tǒng)中，在板卡上則需要先檢查該卡攜帶了哪些設(shè)備信號(hào)，如氣動(dòng)閥門(mén)反饋、電機(jī)狀態(tài)反饋、各種壓力液位開(kāi)關(guān)以及硬接線等，依次脫開(kāi)設(shè)備信號(hào)，檢查接地是否消失并記錄，最終排查到一副就地棄用的壓力開(kāi)關(guān)線纜受潮接地，導(dǎo)致最終影響到全部直流系統(tǒng)接地報(bào)警。

2.2.3 常見(jiàn)故障規(guī)律總結(jié)

對(duì)于板卡上的接地問(wèn)題，首先判斷該卡攜帶了哪些設(shè)備信號(hào)，是否會(huì)影響到公共設(shè)備或引發(fā)重大事故，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題采取對(duì)應(yīng)的安措并交待工作注意事項(xiàng)、開(kāi)票；然后考慮哪些設(shè)備有檢修、斷電、拆裝過(guò)線的工作，先檢查這部分設(shè)備，很可能接線端子處有搭牢設(shè)備殼體、裸露接地處等；再?gòu)氖Ｏ碌脑O(shè)備中找出就地位置不佳，易受潮進(jìn)水等位置，進(jìn)一步排查。

基本上機(jī)組沒(méi)有檢修、位置通風(fēng)較干燥的設(shè)備，出現(xiàn)接地的概率極小，所以以上檢查流程是多年來(lái)各電廠總結(jié)出的通用經(jīng)驗(yàn)，可供參考。

2.2.4 優(yōu)化改進(jìn)建議

當(dāng)前，110 V直流電源系統(tǒng)JPDF上分別連接了不同的JPDD電源分配板，當(dāng)其中一塊板上所帶卡件出現(xiàn)接地時(shí)，需對(duì)該JPDD板卡上的全部負(fù)載進(jìn)行掉電檢查，工程量較大且費(fèi)時(shí)，不易查詢。故經(jīng)熱工專業(yè)分析電源系統(tǒng)硬件配置，在廠區(qū)三號(hào)機(jī)大修期間進(jìn)行了直流110 V電源的布線改造，所有110 V直流驅(qū)動(dòng)的卡件全部單獨(dú)接在JPDF上進(jìn)行供電和檢測(cè)，這樣每塊板卡可以單個(gè)進(jìn)行電壓檢測(cè)，當(dāng)有接地報(bào)警時(shí)，可以精準(zhǔn)判斷是哪一塊板卡有故障報(bào)警，直接進(jìn)行排查，無(wú)須再像原本布線那樣從JPDD電源分配板處順序檢查，極大地減少了工作量，提高了排查效率，且降低了事故的嚴(yán)重程度。

3 結(jié)語(yǔ)

雖然燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)為當(dāng)外圍設(shè)備接地時(shí)，控制系統(tǒng)仍能正確采集到開(kāi)關(guān)信號(hào)的動(dòng)作情況，能夠確保機(jī)組安全運(yùn)行，且當(dāng)就地設(shè)備接地時(shí)由于電源對(duì)地不構(gòu)成回路，也不會(huì)造成燒卡件或影響電源供電的情況，具有很高的可靠性。但隨著機(jī)組多次檢修、設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間投入運(yùn)行，設(shè)備老化和人為工作失誤等其他因素總會(huì)造成隱患的累積，進(jìn)而降低MARK VIe系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一旦板卡燒穿，帶來(lái)的后果小到全卡設(shè)備跳閘停用，大到機(jī)組跳機(jī)，就地設(shè)備突變?cè)斐扇松韨Φ?。因此，燃?xì)廨啓C(jī)的125 V直流接地系統(tǒng)故障率實(shí)際上一直居高不下，雖然未引起重大后果，但依舊要從根源上及時(shí)解決，保證安全。