热控系统直流电源可靠性的分析与改进

1、热控系统直流电源可靠性的分析与改进摘要：现如今，我国是科技快速发展的新时期，针对某2号机组DCS系统技术 改造后存在FSSS和ETS系统2路热控直流电源长期对地绝缘电阻低报警问题，分 析了报警原因及热控直流电源可靠性问题，提出了技术改进的方法，解决了直流 电源接地报警以及可靠性低的问题。关键词：热控系统；直流电源；可靠性引言发电厂中MFT继电器、DEH、ETS等系统都要求有可靠的直流电源，直流电 源故障很可能引发主、辅设备损坏事故，直接影响机组的安全可靠运行。北方联 合电力有限责任公司包头第二热电厂（以下简称包头第二热电厂）的两路直流电 源未独立设置，违反了国家或行业有关规定，存在安全隐患。1

2、绝缘电阻低报警原因分析1.1电源回路配制相对简单某发电有限责任公司采用的XDYA 一 10开关型直流稳压电源装置是普通的直 流稳压电源装置。一般，火力发电机组热控系统直流工作电源由厂直流供电系统提 供，当厂用交流电源失去时,由于有蓄电池支持,直流供电系统仍能正常工作。而我 公司两台机组热控系统直流工作电源是由XDYA 一 10开关型直流稳压电源装置将 厂用交流电源转换得到,无蓄电池支持，这不仅对直流稳压电源装置的质量提出了 更高要求,同时也意味着厂用交流电源一旦失去热控系统直流工作电源也将随之失 去。1.2安全隐患原直流电源系统中，热控直流电源的正极是利用二极管把2路独立的电气直 流系统连在一

3、起的，而负极则是电气直流电源的负极直接相连接。这种系统结构 使得2路直流电源没有完全独立，违反了相关反措要求，给机组的安全运行带来 了隐患。原系统结构不论在何位置发生直流接地故障，都会造成2套直流系统同 时接地，给故障分析、处理工作带来极大的困难，若接地点发生在ZMK1之前， 那么2路直流电源都会发出直流接地故障信号，电气的接地选线装置将无法正确 判断接地点的位置；同时，在查找接地点的过程中，存在热控电源全部丧失的风 险，严重威胁机组的安全运行。1.3MFT手动跳闸控制回路接线分析原MFT跳闸控制回路设计为：电气直流I，II段的FSSS直流电源分别带1套 锅炉MFT跳闸控制回路，2套跳闸回路任

4、意1套动作，则锅炉MFT动作。在检查 锅炉手动MFT按钮接线时发现，DCS改造时，由于敷设的电缆芯数不够，为了实 现手动MFT时2套锅炉MFT跳闸控制回路都能动作的功能，业主方私下修改了 设计图纸，将2套MFT跳闸回路继电器通过2个手动跳闸按钮的接点串联，导致 电气直流I，II段母线并联运行。当某段上的负载接地时，将造成2段母线同时报 警。2热控系统直流电源可靠性的分析2.1改造后系统工作原理改造后，系统正常工作时，直流电源可通过继电器的接点J1或J2输出，给 热控系统供电。当一路电源故障时，电源切换为另外一路供给。切换过程中，另 一路电源经过直流高频电源转换后（可保证切换过程中电源的稳定），

5、通过继电 器接点输出直流电。高频隔离变换系统中先将直流电进行高频逆变，完成高频隔 离变换（这也是电气隔离的关键）后，再进行整流滤波。由于变换后的频率较高， 所以采用较小的电容就能获得稳定的、纹波较小的直流电源。2.2两点异极接地烧毁负载设备热控电源采用二极管耦合方式，将2路直流电源并联供电后，如果左侧直流 母线负极接地、右侧直流母线正极接地，则负载上的电压将增加1倍。这是因为 当右侧母线正极接地，接地极对地电压为0，由于蓄电池的两端电压固定，故右 侧母线负极对地电压由正常-110V降至-220V；当左侧母线负极接地时，接地极对 地电压为0，由于蓄电池的两端电压固定，故左侧母线正极对地电压由正常

6、+110V 升至+220V。在此新电位下，4只二极管有2只导通，2只截止（图2“x表示截止 二极管），从而使负载正极对地电压由+110V升至+220V，负载负极对地电压由- 110V降至-220V，负载2端电压变为440V，比原来提高了 1倍，将造成负载设备 过电压烧毁。同样可以分析，当左侧母线正极接地，右侧母线负极接地时，负载 上的电压也提高1倍，将造成负载设备烧毁的严重后果。这种情况在实际运行中 比较罕见，但可能会在1段母线出现某极直流接地故障后未及时消除，又刚好另 1段母线异极接地时出现。一旦出现这种情况，将导致控制元件烧毁、保护误动 或拒动，后果非常严重。某厂300MW机组MFT保护动

7、作，造成机组跳闸。事后 经热控人员检查，发现MFT4个直流跳闸继电器线圈（DC220V）全部烧毁，继电器 失磁、保护误动作。通过直流系统监测装置记录和监视信息发现，有3次 DC220V电源显示有DC460V的电压，电气2套直流系统都有直流接地异常报警， 并且直流I段是直流正极接地、直流II段是负极接地。220V直流系统出现460V 电压，将额定电压为220V的直流继电器线圈烧毁，造成停机事故。2.3锅炉MFT手动跳闸按钮回路改进在MFT跳闸柜中，电气直流I，II段的FSSS直流电源分别带1套锅炉MFT跳 闸控制回路，2套跳闸回路任意1套动作，则锅炉MFT动作，且任意1路直流电 源丧失，不会造成

8、锅炉MFT误动跳闸。但MFT手动跳闸按钮的非规范接线破坏 了2套跳闸回路的独立性，不符合反事故措施的要求，而且将2路直流人为并联 运行。为消除这种非规范接法，应在改进中重新铺设电缆，取消回路中2路直流 电源的并列运行方式，恢复原设计方案，使电气直流I，II段的FSSS直流电源分 别各带1套锅炉MFT跳闸控制回路，使每一套MFT跳闸回路由各自独立的1路 直流电源供电。3效果比较改造后的直流稳压电源装置输人交流电源电压为160264VAC,额定输出电流 为15A,直流电源系统适应厂用电波动能力和带负载能力得到提高。同时，当厂用交 流电源失去时，直流稳压电源装置电池单元至少可维持直流电源系统正常供电

9、0.sh, 为检修人员分析和排除故障可燕得宝贵的时间。热控直流电源系统改造完毕于 2002年投入使用，经现场实测:直流稳压电源装置输出电压为24 一 26VDC,完全满 足热工自动控制调节系统对直流电源的要求。因电气运行人员误操作将向直流稳 压电源装置供电的厂用交流电源断掉，直流电源系统仍维持额定直流电压输出超过 1h,避免了一次停炉、停机事故。经过几年的使用证明，改造后的直流电源系统及 直流稳压电源装置工作非常稳定，达到了改造的预期效果，保证了机组安全、稳定、 经济运行。结语本次采取的技术改进措施消除了 ETS，MFT保护回路2路直流电源并联运 行的重大安全隐患。经过电源切换试验和半年多机组运行，设备工作稳定可靠， 表明此次改进工作取得成功。（2）发电厂热控重要保护如ETS, MFT的直流电源故 障会引发主、辅设备的损坏事故和机组的非停事故，直接影响机组的安全可靠运 行。尤其是原来2路直流电源通过二极管耦合并联供电的方式，不仅给直流接地 故障处理带来困难，而且异极两点接地会造成跳机的严重后果。因此，必须根据 现场实际接线方式，选择可靠的技术改进方案，增加“DC/DC模块实现直流电源 隔离等方案进行改进，以消除隐患，提高热控系统直流电源的可靠性。参考文献白忠敏.电力工程直流系统设计手册M.2版.北京：中国电力出版社，2009： 36-69.电