引言
華能沾化熱電有限公司2×165Mw熱電聯(lián)產(chǎn)環(huán)保機組,采用東方汽輪機廠制造,型號為C165/135-13.24/1.0/535/535,超高壓、中間再熱、雙缸雙排汽、單軸單抽汽、凝汽式汽輪機,由2只高壓主汽閥、4只高壓調節(jié)閥控制高壓進汽,2只中壓主汽閥、2只中壓調節(jié)閥控制中壓進汽,1只低壓調節(jié)閥控制供汽抽汽。機組運行時,DEH采集現(xiàn)場信號經(jīng)邏輯及數(shù)字運算后輸出控制信號,通過功率放大器輸出到電液伺服閥,控制調節(jié)油動機,以控制機組轉速及負荷。
1DEH控制系統(tǒng)直流電源供電方式及存在問題
DEH控制系統(tǒng)采用上海新華控制系統(tǒng),DEH系統(tǒng)停機保護最終作用于4個AST電磁閥,電磁閥失電泄掉安全油壓后關閉汽輪機主汽門及調門,機組正常運行時4個AST電磁閥帶電阻止安全油壓泄漏從而保證機組運行。
3、4號機組DEH系統(tǒng)AST電磁閥采用220V直流電源供電,每臺機組的2路直流電源均取自本機組直流母線段(3號機為直流Ⅲ段,4號機為直流Ⅳ段）,采用二極管實現(xiàn)雙電源的冗余。
采用二極管實現(xiàn)雙電源冗余及切換的供電方式,雖在時間上滿足了不斷電的要求,但不符合國家能源局《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》規(guī)定要求,"分散控制系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網(wǎng)絡等均應采用完全獨立的冗余配置,且具備無擾切換功能",2路直流電源都取自同一直流母線段,因而不能實現(xiàn)真正的冗余。
在機組運行中,發(fā)現(xiàn)當本機組直流母線段故障、本臺機組蓄電池組故障及本機組直流系統(tǒng)中任一點接地而開關未及時斷開時,將會造成本機組AST電磁閥同時失電而停機。
2新型隔離直流電源系統(tǒng)
為避免因AST電磁閥失電而造成的誤停機事故,對DEH系統(tǒng)直流電源控制回路重新優(yōu)化配置。經(jīng)調查研究,選用山東和信智能科技有限公司生產(chǎn)的HX100-AD系列交直流輸入隔離型電源模塊,為3號、4號機DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路加入冗余的備用直流電源,提高AST電磁閥電源回路的可靠性,防止AST電磁閥失電遮斷保護動作停機。
HX100直流電源系統(tǒng)是山東和信智能科技有限公司調研發(fā)電廠熱工直流電源應用情況,根據(jù)相關反措要求,征求電力行業(yè)專家建議,研制開發(fā)的一款發(fā)電廠熱工專用直流電源系統(tǒng),系統(tǒng)可以接收一路交流220V、一路直流220V輸入,經(jīng)過單獨隔離后進行零秒冗余切換,并輸出一路直流220V穩(wěn)壓電源,同時配置完備的電壓監(jiān)視報警和直流接地報警裝置,報警內(nèi)容包括每路失電或欠壓以及直流輸出接地狀態(tài)。電源設計原理如圖1所示。
電源切換裝置滿足一路直流220V(±20%）、一路交流220V(±10%）雙冗余供電,兩路輸入電源相互完全隔離,經(jīng)電源切換裝置內(nèi)部穩(wěn)壓、處理后輸出一路穩(wěn)壓直流220V電源,能滿足以下幾點性能要求:
(1）保證直流輸出穩(wěn)定可靠,電源切換滿足要求,不影響所帶負荷正常工作:
(2）保證電源切換裝置兩路輸入電源及輸出電源互相之間完全滿足電氣隔離,發(fā)生接地互不影響:
(3）保證電源切換裝置輸出發(fā)生接地時,輸入、輸出電源不受影響(輸出電壓不降低,不影響負載的正常運行）。
3可行性試驗
2016年5月20日,對新增DEH控制系統(tǒng)電源模塊進行試驗,測試雙路電源切換過程及穩(wěn)定性。
3.1測試環(huán)境
4號機DEH控制柜旁在控制柜內(nèi)取DEH直流電源1為其直流輸入:從4號機熱工380V電源柜內(nèi)取一路220V交流電為其交流輸入:將電源模塊輸出臨時接至5YV、7YV電磁閥電源回路中,解除5YV、7YV電磁閥原電源接線。
3.2測試過程
(1）聯(lián)系運行將4號機組潤滑油泵與EH油泵開啟,運行部操作將4號汽輪機置為"掛閘"狀態(tài)。
(2）將3YV(機械停機電磁閥）、6YV、8YV電磁閥電源停電(5PS壓力開關動作）。此時EH系統(tǒng)安全油壓的保持僅僅依靠5YV、7YV電磁閥帶電。
(3）測量并記錄電源模塊交流輸入電壓為218.5V,輸入電流為0.74A:直流輸入電壓為233.9V,輸入電流為0.03A:輸出電壓為219.0V,輸出電流為0.17A。
(4）電源模塊切換試驗:停電源模塊直流電源輸入,觀察4號機組在"掛閘"狀態(tài),測量電源模塊交流輸入電壓為218.5V、輸入電流為0.74A,輸出電壓為219.0V、輸出電流為0.17A,恢復電源模塊直流電源輸入:停電源模塊交流電源輸入,觀察4號機組保持"掛閘"狀態(tài),測試電源模塊直流輸入電壓為233.9V、輸入電流為0.45A,輸出電壓為218.9V、輸出電流為0.17A,恢復直流電源切換裝置交流電源輸入。
(5）進行電源模塊輸出異常接地試驗:停電源模塊直流電源輸入,將任一輸出端接地(對地電壓0V）,測試輸入端電壓不變,為218.5A,另一輸出端對地電壓為220V,觀察4號機組保持"掛閘"狀態(tài):停電源模塊交流電源輸入,將任一輸出端接地(對地電壓0V）,測試另一輸出端對地220V,輸入端保持對地為士110V不變,觀察4號機組保持"掛閘"狀態(tài)不變。
(6）進行異常情況下停機信號試驗:停DEH控制柜內(nèi)兩路直流電源,僅通過直流電源切換裝置對5YV、7YV供電下,投入真空保護(模擬觸發(fā)真空跳機信號）,觀察4號機組ETS"真空跳閘"動作。
通過試驗確定HX100-AD系列交直流輸入隔離新型電源模塊可以作為DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路冗余的備用直流電源,能夠適應現(xiàn)場工作需要,在切換過程中能夠保證機組安全穩(wěn)定運行。
4改造措施
2017年3月,利用3號機組小修期間對DEH控制系統(tǒng)AST電磁閥電源回路進行改造,繪制電源回路設計圖紙如圖2所示。
4.1改造實施過程
按設計圖整理并拆除AST電磁閥直流電源接線。安裝電源切換裝置及繼電器設備,按圖更改及配置接線,要求接線正確牢固,走線美觀,全部接線端子進行緊線。
4.2送電測試
聯(lián)系運行將新型電源模塊交流電源輸入（UPS）、直流電源輸入送電,測量并記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V,直流輸入電壓為234.0V,輸出電壓為219.1V。
進行切換試驗:停電源模塊直流電源輸入,測量電源模塊交流輸入電壓為217.2V,輸出電壓為219.1V,恢復電源模塊直流電源輸入:停電源模塊交流電源輸入,測試電源模塊直流輸入電壓為233.8V,輸出電壓為219.0V,恢復電源模塊交流電源輸入。
進行電源模塊輸出異常接地試驗:停電源模塊直流電源輸入,將任一輸出端接地（對地電壓0V）,測試輸入端電壓不變?yōu)?17.2A,另一輸出端對地電壓為220V:停電源模塊交流電源輸入,將任一輸出端接地（對地電壓0V）,測試另一輸出端對地220V,輸入端保持對地為士110V不變。
4.3靜態(tài)試驗
聯(lián)系運行人員掛閘,將3YV（機械停機電磁閥）、6YV、8YV電磁閥電源停電（5PS壓力開關動作）,使得EH系統(tǒng)安全油壓保持僅僅依靠5YV、7YV電磁閥帶電。測量并記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V,直流輸入電壓為233.8V:輸出電壓為219.1V,檢查各狀態(tài)指示燈指示正常:DEH系統(tǒng)CRT操作畫面6YV、8YV電磁閥故障報警。
進行電源模塊輸出異常接地試驗:記錄電源模塊交流輸入電壓為217.2V、直流輸入電壓為233.8V:輸出一端接地,輸出電壓219.1V,接地報警指示燈亮:DEH電源故障光子牌亮,DEH系統(tǒng)CRT操作畫面電源模塊輸出異常接地報警。
試驗中觀察EH油系統(tǒng)各電磁閥狀態(tài)無變化、EH安全油壓穩(wěn)定。直流電源切換裝置未投運、單獨投運及所有電源均正常投運情況下,分別試驗DEH系統(tǒng)跳機信號接收及聯(lián)動信號輸出正常,至ETS控制系統(tǒng)信號傳輸正常。
5結語
經(jīng)過改造,DEH系統(tǒng)AST電磁閥電源回路得到優(yōu)化,提高了DEH系統(tǒng)直流電源的供電安全可靠性,避免了因直流電源失去而可能導致機組停機的風險,滿足了電力生產(chǎn)25項反措9.1.2條的要求:"分散控制系統(tǒng)的控制器、系統(tǒng)電源、為I/O模件供電的直流電源、通信網(wǎng)絡等均應采用完全獨立的冗余配置,且具備無擾切換功能。"
