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文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B文章編號：1003-0492（2024）04-078-03中圖分類號：TP206.3

★張磊，王世云，何永君，林特（浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，浙江溫州325609）

關(guān)鍵詞：熱控系統(tǒng)電源故障；可靠性預(yù)控

近年來，火電機(jī)組由于熱控系統(tǒng)電源故障引起機(jī)組運行異常的案例雖有所減少，但仍屢有發(fā)生。通過對部分熱控系統(tǒng)電源故障典型案例的統(tǒng)計分析，我們可得出設(shè)計安裝階段未落實電源系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)反事故措施和可靠性，以及檢修維護(hù)和試驗不當(dāng)是導(dǎo)致該類隱患發(fā)生的主要原因。本文對三例電源系統(tǒng)引起機(jī)組跳閘案例的原因和暴露出的問題進(jìn)行了分析，并提出了完善、優(yōu)化電源系統(tǒng)的預(yù)控措施，供同行作為提高電源系統(tǒng)運行可靠性的工作參考。

1　電源引起機(jī)組安全運行案例原因查找與分析

1.1　磨煤機(jī)分離器出料閥電源所配置的雙電源切換裝置異常導(dǎo)致機(jī)組跳閘

某電廠其中1號機(jī)組A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)分離器出料閥電磁閥電源均取自交流220V鍋爐熱控電源盤10CSB01，柜內(nèi)采用兩路電源冗余配置，一路取自機(jī)組保安段，另一路取自機(jī)組UPS，兩路電源通過雙電源切換裝置進(jìn)行主備切換，雙電源切換裝置主板為GE生產(chǎn)的MX150微控制器轉(zhuǎn)換開關(guān)控制板。

某日19時50分，機(jī)組負(fù)荷550MW，協(xié)調(diào)控制方式，AGC投入，汽輪機(jī)順序閥運行，A、B空預(yù)器和A、B引/送/一次風(fēng)機(jī)運行，引風(fēng)機(jī)/一次風(fēng)機(jī)自動，送風(fēng)機(jī)手動，A、B、C、D、E、F磨煤機(jī)運行，機(jī)組參數(shù)穩(wěn)定運行。3分鐘后機(jī)組跳閘，MFT首出為“鍋爐失去全部火焰”。

事件后檢查，在機(jī)組停運前有“鍋爐熱控電源盤10CSB01電源異常”報警信號發(fā)出，檢查1號爐13.7米層鍋爐熱控電源盤10CSB01的雙電源切換裝置控制面板顯示異常，機(jī)械裝置指示在跳閘位，該盤柜內(nèi)切換裝置后電源輸出電壓值為0。檢查鍋爐熱控電源盤10CSB01的兩路進(jìn)線電源電壓正常，盤內(nèi)線纜回路檢查無異常。操作雙電源切換裝置控制面板按鍵無任何響應(yīng)，多次進(jìn)行切換試驗也無法正常運行，隨后更換該裝置主板，送電后進(jìn)行電源切換試驗正常，確認(rèn)故障部件為雙電源切換裝置主板。

檢查鍋爐熱控電源盤10CSB01環(huán)境條件，因該盤柜位于室外的1號爐13.7米層，靠近鍋爐本體，盤柜周圍灰塵較多，柜體、濾網(wǎng)及柜內(nèi)雖定期進(jìn)行維護(hù)但仍存在一定積灰。此外，無有效的溫濕度控制措施。

拆下鍋爐熱控電源盤10CSB01雙電源切換裝置主板，檢查發(fā)現(xiàn)該主板上U124電容有明顯灼燒痕跡、MOV12元器件和K4繼電器背部印刷線存在腐蝕、銹蝕痕跡。查閱說明書和咨詢設(shè)備廠家，這可能影響轉(zhuǎn)換開關(guān)的電壓轉(zhuǎn)換，需返廠進(jìn)行進(jìn)一步檢測。

六臺磨煤機(jī)分離器出料閥（氣動門）電磁閥電源全部取自鍋爐13.7米層鍋爐熱控電源盤10CSB01，配電柜兩路進(jìn)線電源僅通過一套雙電源切換裝置進(jìn)行切換，雙電源切換裝置主板故障，導(dǎo)致盤柜切換裝置后電源失電，其所帶的所有磨煤機(jī)分離器出料閥電源失電后關(guān)閉，全開信號消失，所有“煤燃燒器無火”信號發(fā)出，“所有磨組失去火焰（3/4）”條件滿足動作，最終觸發(fā)“鍋爐失去全部火焰”保護(hù)動作，MFT跳閘停機(jī)。

1.2　AST電磁閥供電電源配置設(shè)計不合理導(dǎo)致機(jī)組跳閘

某電廠300MW國產(chǎn)亞臨界燃煤機(jī)組，ETS柜雙回路AST跳閘電源均取自機(jī)組220V直流母線。該220V直流系統(tǒng)配置一套直流充電器和一段220V直流母線。

某日10時28分49秒，某機(jī)組負(fù)荷190MW，機(jī)組協(xié)調(diào)控制方式，A、B、D三臺磨煤機(jī)運行，機(jī)組各運行參數(shù)均正常，3號機(jī)組220V直流母線失電，3號機(jī)組高中壓主汽閥、調(diào)閥關(guān)閉，汽輪機(jī)跳閘，鍋爐MFT。

事件后檢查現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該機(jī)組220V直流蓄電池雙投刀閘QS2在斷開位置，蓄電池未與直流母線并列運行，而220V直流充電器的直流輸出保險熔斷，從而導(dǎo)致機(jī)組的220V直流母線失電。進(jìn)一步檢查機(jī)組臨修完成后，運行人員未對220V直流系統(tǒng)運行方式進(jìn)行檢查恢復(fù)，導(dǎo)致直流系統(tǒng)處于非正常運行方式。同時運行人員巡視設(shè)備不到位，機(jī)組運行后未及時發(fā)現(xiàn)蓄電池未與直流母線并列運行，汽機(jī)直流潤滑油泵啟動時，造成充電器輸出保險熔斷。

1.3　燃機(jī)調(diào)壓站ESD閥電源設(shè)計不可靠導(dǎo)致全廠機(jī)組停運

某燃機(jī)電廠機(jī)組二拖一（1號、3號機(jī)組）運行，1號燃機(jī)197MW，3號汽機(jī)108MW，機(jī)組群出力305MW；4號、5號機(jī)組一拖一運行，4號汽機(jī)112MW，5號燃機(jī)191MW，機(jī)組群出力303MW；全廠機(jī)組總負(fù)荷608MW。某日10時52分，運行人員監(jiān)盤發(fā)現(xiàn)1號燃機(jī)、3號汽機(jī)、4號汽機(jī)、5號燃機(jī)負(fù)荷到0MW，機(jī)組跳閘。

查報警畫面，10時51分36秒，“調(diào)壓站入口過濾器前關(guān)斷閥已關(guān)”報警信號，1號燃機(jī)、5號燃機(jī)P2壓力低保護(hù)動作，余熱鍋爐保護(hù)動作聯(lián)跳3號、4號汽機(jī)。檢查DCS畫面上“調(diào)壓站入口過濾器前關(guān)斷閥”顯示黃色故障，調(diào)壓站對比計量表壓力、流量等參數(shù)變?yōu)閴狞c。

事件后，現(xiàn)場檢查發(fā)現(xiàn)ESD閥（調(diào)壓站入口過濾器前關(guān)斷閥，該閥門安裝在調(diào)壓站內(nèi)燃?xì)夤竟茌牭膮^(qū)域，設(shè)備資產(chǎn)歸屬于燃?xì)夤荆╆P(guān)閉，聯(lián)系燃?xì)庹{(diào)度派人檢查，共同就地確認(rèn)ESD閥處于失電關(guān)閉狀態(tài)。

ESD閥的電源取自電加熱器控制柜，控制柜的兩路電源均接在工業(yè)廢水MCC段上，檢查發(fā)現(xiàn)工業(yè)廢水MCC段失電。經(jīng)檢查確認(rèn)為該段所帶1號排水泵發(fā)生接地故障，引發(fā)零序保護(hù)動作，導(dǎo)致整段失電。

2　故障案例反映的電源問題與預(yù)控措施

2.1　電源可靠性問題

（1）電源配置存在重大隱患

案例1電源負(fù)載分配和鍋爐熱控電源盤柜安裝位置及電源切換設(shè)計，不能滿足電源安全可靠運行的要求，六臺磨煤機(jī)分離器出料閥（氣動門）電磁閥電源全部取自鍋爐13.7米層鍋爐熱控電源盤10CSB01，配電柜兩路進(jìn)線電源僅通過一套雙電源切換裝置進(jìn)行切換，切換裝置故障將引起所有磨煤機(jī)分離器出料閥電磁閥電源失電而自動關(guān)閉，全開信號消失，進(jìn)而引發(fā)全部燃料中斷、機(jī)組跳閘。

案例2的AST電磁閥電源設(shè)計取自同一條220V直流母線，不符合《火力發(fā)電廠熱工自動化系統(tǒng)可靠性評估技術(shù)導(dǎo)則》中6.4.2.1電源配置要求第（4）款“采用雙通道設(shè)計時，每個通道的AST電磁閥應(yīng)各由一路進(jìn)線電源供電”的規(guī)定。

案例3，ESD閥控制電源設(shè)計不可靠。ESD閥控制電源取自電加熱器控制柜，該柜兩路電源均取自工業(yè)廢水MCC段。由于工業(yè)廢水MCC段所帶1號排水泵發(fā)生接地，導(dǎo)致工業(yè)廢水MCC段整段失電。

（2）熱控電源盤現(xiàn)場環(huán)境條件不滿足要求電源盤現(xiàn)場環(huán)境條件未做好防護(hù)工作，柜內(nèi)易積灰和受潮，夏季溫度較高，影響柜內(nèi)雙電源切換裝置主板等電子元件設(shè)備可靠性和使用壽命。

（3）設(shè)備隱患排查不徹底防止機(jī)組非正常停機(jī)的技術(shù)措施針對性不強(qiáng)。案例1，六臺磨煤機(jī)分離器出料閥電磁閥電源全部取自鍋爐熱控電源盤10CSB01的雙電源切換裝置后，屬于“單一設(shè)備故障引發(fā)機(jī)組非計劃停運”隱患。

案例2運行人員檢查不到位，機(jī)組開機(jī)前和試運直流潤滑油泵試啟時，未能檢查到220V直流系統(tǒng)處于非正常運行方式，引起220V直流充電器直流輸出保險熔斷造成220V直流母線失電。

案例3對安全生產(chǎn)極端重要性的認(rèn)識不到位，未將ESD閥納入廠內(nèi)設(shè)備管理范圍，關(guān)口未能前移，對該閥門電源設(shè)計和實際接線方式不掌握，基建期設(shè)計、驗收把關(guān)不嚴(yán)，生產(chǎn)期隱患排查工作不嚴(yán)不細(xì)造成此次全廠停止對外供電。

（4）對重要電源系統(tǒng)隱患排查處理不及時

案例2對重要電源系統(tǒng)進(jìn)行隱患排查，已發(fā)現(xiàn)ETS柜雙路直流電源均取至同一條直流母線，存在可靠性低的隱患，但沒有及時整改。

對ESD閥關(guān)閉后可能造成的嚴(yán)重后果認(rèn)識不到位，未將其納入到防止全廠停電的隱患排查內(nèi)容，也沒有協(xié)同燃?xì)夤居行У亻_展共用設(shè)備的隱患排查工作。重大隱患長期存在，生產(chǎn)管理出現(xiàn)明顯漏洞。

2.2　提高電源可靠性的預(yù)控措施

影響電源系統(tǒng)可靠性的因素來自多方面，如電源系統(tǒng)供電配置及切換裝置性能、電源系統(tǒng)設(shè)計、電源裝置硬件質(zhì)量、電源系統(tǒng)連接和檢修維護(hù)等，都可能引起電源系統(tǒng)工作異常而導(dǎo)致控制系統(tǒng)運行故障。我們在總結(jié)電源故障案例基礎(chǔ)上，提出以下電源可靠性的預(yù)控措施：

（1）電源配置

排查重要電源系統(tǒng)、雙路電源切換裝置、設(shè)備電源負(fù)載集中布置隱患，保證所有冗余設(shè)備電源直接取自相互獨立且非同一段的二路電源供電，就地遠(yuǎn)程柜電源直接來自DCS總電源柜的二路電源。

對保護(hù)連鎖回路失電控制的設(shè)備，如AST電磁閥、磨煤機(jī)出口閘閥、抽氣逆止門、循泵出口蝶閥等若采用交流電磁閥控制，應(yīng)保證電源的切換時間滿足快速電磁閥的切換要求。

此外，應(yīng)在運行操作員站設(shè)置重要電源的監(jiān)視畫面和報警信息，冗余電源的任一單個電源故障應(yīng)及時報警；重要設(shè)備的電源報警應(yīng)設(shè)置為一級報警，在線監(jiān)視進(jìn)線電壓，以便問題能及時發(fā)現(xiàn)和處理。

（2）UPS可靠性要求

UPS供電主要技術(shù)指標(biāo)應(yīng)滿足廠家和DL/T774規(guī)程要求，并具有防雷擊、過電流、過電壓、輸入浪涌保護(hù)功能和故障切換報警顯示，且電源電壓宜進(jìn)入故障錄波裝置和相鄰機(jī)組的DCS系統(tǒng)以供監(jiān)視。UPS的二次側(cè)不經(jīng)批準(zhǔn)不得隨意接入新的負(fù)載。

UPS和熱控各系統(tǒng)的電源切換試驗，應(yīng)按照DL/T774或DL/T261規(guī)程要求進(jìn)行。試驗過程中，在允許的最低工作電壓范圍內(nèi)，應(yīng)可靠切換，各項參數(shù)和狀態(tài)應(yīng)無擾且示波器記錄切換時間應(yīng)不大于5ms，以確保運行中發(fā)生電源異常時控制器不被初始化。

切換裝置切換的電壓，應(yīng)保證高于控制器正常工作電壓一定范圍，避免電壓低時，控制器早于電源切換裝置動作前重啟或擾動。

（3）整治電源設(shè)備現(xiàn)場環(huán)境

完善電源系統(tǒng)圖，從根本上改善現(xiàn)場熱控配電柜的環(huán)境條件（如機(jī)柜移位、增設(shè)隔離小間并配套配置溫濕度可控制的空調(diào)設(shè)備等措施），提高電子元件設(shè)備可靠性和使用壽命。

（4）落實巡檢、維護(hù)責(zé)任制

應(yīng)健全電源測試數(shù)據(jù)臺賬，將電源系統(tǒng)巡檢列入日常維護(hù)內(nèi)容，可利用紅外測溫方法加強(qiáng)電源卡件、接線端子等的巡檢，巡檢時關(guān)注電源的變化，機(jī)組停機(jī)時測試電源數(shù)據(jù)進(jìn)行溯源比較，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)有劣化趨勢，及時查明原因或更換模塊。

加大風(fēng)險辨識培訓(xùn)工作力度，提高人員對風(fēng)險、隱患的辨識能力和技能水平。

加強(qiáng)熱控配電柜雙電源切換裝置的檢修和維護(hù)力度，將熱控配電柜雙電源切換裝置的切換試驗列為重點檢修項目。

健全外部協(xié)調(diào)機(jī)制，了解掌握燃?xì)夤矩?fù)責(zé)設(shè)備的運行方式和定期維護(hù)及管理內(nèi)容，協(xié)商共同管理的設(shè)備監(jiān)督內(nèi)容及方式。

3　結(jié)束語

本文通過對案例的分析和總結(jié)提出了電源系統(tǒng)可靠性預(yù)控建議，包括電源的配置要求、UPS可靠性要求、UPS切換試驗要求、落實巡檢維護(hù)責(zé)任制等，并提出了以下建議：

（1）針對電源模塊內(nèi)電容的失效問題，應(yīng)記錄電源的使用年限，并進(jìn)行電源模件劣化統(tǒng)計與分析工作，宜在5-8年左右進(jìn)行更換。

（2）機(jī)組C級檢修時應(yīng)進(jìn)行UPS電源降壓切換試驗，機(jī)組A級檢修時應(yīng)進(jìn)行全部電源系統(tǒng)切換降壓試驗，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維持時間滿足要求；測試兩路電源靜電電壓小于70V。

作者簡介：

張磊（1989-），男，工程師，學(xué)士，現(xiàn)就職于浙江浙能樂清發(fā)電有限責(zé)任公司，主要從事火電廠運行管理方面的工作。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫長生,尹峰.發(fā)電廠熱工自動化技術(shù)叢書電廠熱控系統(tǒng)故障分析與可靠性控制[D].北京:中國電力出版社,2016.

摘自《自動化博覽》2024年4月刊