文獻標識碼：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；可靠性預控

近年來，火電機組由于熱控系統(tǒng)電源故障引起機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，我們可得出設計安裝階段未落實電源系統(tǒng)的標準及相關(guān)反事故措施和可靠性，以及檢修維護和試驗不當是導致該類隱患發(fā)生的主要原因。本文對三例電源系統(tǒng)引起機組跳閘案例的原因和暴露出的問題進行了分析，并提出了完善、優(yōu)化電源系統(tǒng)的預控措施，供同行作為提高電源系統(tǒng)運行可靠性的工作參考。

1　電源引起機組安全運行案例原因查找與分析

1.1　磨煤機分離器出料閥電源所配置的雙電源切換裝置異常導致機組跳閘

某電廠其中1號機組A、B、C、D、E、F磨煤機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，一路取自機組保安段，另一路取自機組UPS，兩路電源通過雙電源切換裝置進行主備切換，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，機組負荷550MW，協(xié)調(diào)控制方式，AGC投入，汽輪機順序閥運行，A、B空預器和A、B引/送/一次風機運行，引風機/一次風機自動，送風機手動，A、B、C、D、E、F磨煤機運行，機組參數(shù)穩(wěn)定運行。3分鐘后機組跳閘，MFT首出為“鍋爐失去全部火焰”。

事件后檢查，在機組停運前有“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，多次進行切換試驗也無法正常運行，隨后更換該裝置主板，送電后進行電源切換試驗正常，確認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)雖定期進行維護但仍存在一定積灰。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備廠家，這可能影響轉(zhuǎn)換開關(guān)的電壓轉(zhuǎn)換，需返廠進行進一步檢測。

六臺磨煤機分離器出料閥（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，配電柜兩路進線電源僅通過一套雙電源切換裝置進行切換，雙電源切換裝置主板故障，導致盤柜切換裝置后電源失電，其所帶的所有磨煤機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”保護動作，MFT跳閘停機。

1.2　AST電磁閥供電電源配置設計不合理導致機組跳閘

某電廠300MW國產(chǎn)亞臨界燃煤機組，ETS柜雙回路AST跳閘電源均取自機組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，某機組負荷190MW，機組協(xié)調(diào)控制方式，A、B、D三臺磨煤機運行，機組各運行參數(shù)均正常，3號機組220V直流母線失電，3號機組高中壓主汽閥、調(diào)閥關(guān)閉，汽輪機跳閘，鍋爐MFT。

事件后檢查現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)該機組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，從而導致機組的220V直流母線失電。進一步檢查機組臨修完成后，運行人員未對220V直流系統(tǒng)運行方式進行檢查恢復，導致直流系統(tǒng)處于非正常運行方式。同時運行人員巡視設備不到位，機組運行后未及時發(fā)現(xiàn)蓄電池未與直流母線并列運行，汽機直流潤滑油泵啟動時，造成充電器輸出保險熔斷。

1.3　燃機調(diào)壓站ESD閥電源設計不可靠導致全廠機組停運

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

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、5號燃機P2壓力低保護動作，余熱鍋爐保護動作聯(lián)跳3號、4號汽機。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)燃氣公司管轄的區(qū)域，設備資產(chǎn)歸屬于燃氣公司）關(guān)閉，聯(lián)系燃氣調(diào)度派人檢查，共同就地確認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)檢查確認為該段所帶1號排水泵發(fā)生接地故障，引發(fā)零序保護動作，導致整段失電。

2　故障案例反映的電源問題與預控措施

2.1　電源可靠性問題

（1）電源配置存在重大隱患

案例1電源負載分配和鍋爐熱控電源盤柜安裝位置及電源切換設計，不能滿足電源安全可靠運行的要求，六臺磨煤機分離器出料閥（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，配電柜兩路進線電源僅通過一套雙電源切換裝置進行切換，切換裝置故障將引起所有磨煤機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，進而引發(fā)全部燃料中斷、機組跳閘。

案例2的AST電磁閥電源設計取自同一條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)導則》中6.4.2.1電源配置要求第（4）款“采用雙通道設計時，每個通道的AST電磁閥應各由一路進線電源供電”的規(guī)定。

案例3，ESD閥控制電源設計不可靠。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備可靠性和使用壽命。

（3）設備隱患排查不徹底防止機組非正常停機的技術(shù)措施針對性不強。案例1，六臺磨煤機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“單一設備故障引發(fā)機組非計劃停運”隱患。

案例2運行人員檢查不到位，機組開機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)極端重要性的認識不到位，未將ESD閥納入廠內(nèi)設備管理范圍，關(guān)口未能前移，對該閥門電源設計和實際接線方式不掌握，基建期設計、驗收把關(guān)不嚴，生產(chǎn)期隱患排查工作不嚴不細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)閉后可能造成的嚴重后果認識不到位，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)同燃氣公司有效地開展共用設備的隱患排查工作。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)設計、電源裝置硬件質(zhì)量、電源系統(tǒng)連接和檢修維護等，都可能引起電源系統(tǒng)工作異常而導致控制系統(tǒng)運行故障。我們在總結(jié)電源故障案例基礎上，提出以下電源可靠性的預控措施：

（1）電源配置

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

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

此外，應在運行操作員站設置重要電源的監(jiān)視畫面和報警信息，冗余電源的任一單個電源故障應及時報警；重要設備的電源報警應設置為一級報警，在線監(jiān)視進線電壓，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)指標應滿足廠家和DL/T774規(guī)程要求，并具有防雷擊、過電流、過電壓、輸入浪涌保護功能和故障切換報警顯示，且電源電壓宜進入故障錄波裝置和相鄰機組的DCS系統(tǒng)以供監(jiān)視。UPS的二次側(cè)不經(jīng)批準不得隨意接入新的負載。

UPS和熱控各系統(tǒng)的電源切換試驗，應按照DL/T774或DL/T261規(guī)程要求進行。試驗過程中，在允許的最低工作電壓范圍內(nèi)，應可靠切換，各項參數(shù)和狀態(tài)應無擾且示波器記錄切換時間應不大于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（如機柜移位、增設隔離小間并配套配置溫濕度可控制的空調(diào)設備等措施），提高電子元件設備可靠性和使用壽命。

（4）落實巡檢、維護責任制

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

加大風險辨識培訓工作力度，提高人員對風險、隱患的辨識能力和技能水平。

加強熱控配電柜雙電源切換裝置的檢修和維護力度，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)機制，了解掌握燃氣公司負責設備的運行方式和定期維護及管理內(nèi)容，協(xié)商共同管理的設備監(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、落實巡檢維護責任制等，并提出了以下建議：

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

（2）機組C級檢修時應進行UPS電源降壓切換試驗，機組A級檢修時應進行全部電源系統(tǒng)切換降壓試驗，并通過錄波器記錄，確認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，學士，現(xiàn)就職于浙江浙能樂清發(fā)電有限責任公司，主要從事火電廠運行管理方面的工作。

參考文獻：

[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