300 MW機組電動門盤柜電源及熱機保護技術改造

楊本貴，鄭光偉，趙文剛，梁啟超

(渾江發電公司，吉林 白山 134302)

渾江發電公司2臺QFSN-300-2型300 MW機組于2007年投入運行，2009年末至2010年初先后3次發生因鍋爐電動門盤柜失電造成的鍋爐滅火、機組跳閘事件。事件暴露出電動門盤柜電源存在元件質量差、回路設計不合理及熱機保護不配套等問題。經專業人員認真檢查測試，并聯合設計單位及設備生產廠家，對電動門盤柜電源及熱機保護進行了技術改造，截至2010年末已運行近1年時間，沒有再出現任何故障，運行良好。

1 問題剖析

1.1 故障描述

渾江發電公司1號、2號機組鍋爐電動門盤柜的電源切換裝置為STQ-140型，電源切換裝置系統兩側由下而上分別是2路電源的空氣開關HF1、HF2和接觸器C1、C2，中間上部為電源切換板，見圖1。

鍋爐電動門盤柜所帶負荷有鍋爐電動門電源、一次風電動擋板執行器電源和油槍控制柜電源等，共300多路負荷，靠2路電源供電。其中，一路工作，另一路備用。2路電源通過電源切換裝置進行自動切換。

鍋爐電動門盤柜中的電源1取自380 V廠用段，空開HF1投入、接觸器C1聯動投入，處在正常運行狀態；電源2取自380 V保安段，空開HF2投入、接觸器C2斷開，處在聯動備用狀態，見圖2。

電源切換裝置面板的上部共有4個指示燈，左邊2個分別是電源1“投入”、“工作”指示燈，右邊2個分別電源2“投入”、“工作”指示燈；下面有2個開關操作把手，左邊為空開HF1手操，右邊為空開HF2手操。正常運行狀態時的面板狀態見圖3。

2009-10-11和2009-11-10先后2次機組跳閘，事件均發生在機組正常運行中，鍋爐電動門盤柜電源1跳閘而電源2未聯動。DCS畫面顯示，所有一次風擋板位置反饋變為壞質量點，所有給粉機跳閘，MFT動作(跳閘首出：爐膛滅火跳閘)，2號機組跳閘，見圖4。

現場檢查鍋爐電動門盤柜發現，電源1、電源2的空開HF1、HF2在合閘良好狀態(電源1、電源2“輸入”燈均亮)，接觸器C1、C2在跳閘狀態(電源1、電源2“工作”燈均滅)，母線電壓表無指示。經現場檢查分析確認，HF1在合位、C1跳閘；HF2在合位、C2未聯動。運行人員手動將HF1切開后，C2聯動成功(電源2“工作”燈亮)，母線電壓表顯示正常。

第一次故障發生后，外觀檢查沒有發現明顯故障現象。由于電源切換裝置是一個封閉式控制箱，故障后已手動切換到另一路運行，無法立即開箱檢查，故利用機組停備機機會將裝置打開，發現電源切換板一管腳虛焊。

第二次故障發生后，檢查發現接觸器C1運行中異常脫扣。該接觸器為天水213機床電器廠產品，CJX4-225F型，經測試并且聯系電源切換裝置廠家確認，故障原因是由于C1運行中脫扣跳閘，造成電源1喪失，而C2投入的條件是電壓繼電器檢測出電源1失壓(或降低到動作值)、電源2電壓正常。經回路檢查發現，電壓檢測繼電器U1接到了空開HF1與接觸器C1之間，當C1斷開時，由于HF1在投入良好狀態，U1電壓正常，故C2不動作，不能切換到電源2運行，即在上級電源正常而接觸器本身故障跳閘情況下，備用電源不能進行自動切換，見圖5。

2010-01-08，鍋爐滅火事件發生在鍋爐點火后的升壓過程中。在更換接觸器C1后，運行人員按規定采用瞬間停電法將2號爐電動門盤柜電源2倒至電源1運行時，電源切換裝置顯示正常，切換前后鍋爐電動門盤柜運行正常，但2號爐所有投運的油槍全部退出，鍋爐滅火。

事件發生后，經過試驗分析，確認事件原因為：油槍系統是按照電源消失自動跳油燃燒器設計的；而鍋爐電動門盤柜電源切換是按順停切換法設計的；因此，在鍋爐點火后電源切換的瞬間，油槍控制回路瞬間失電，導致控制柜內由中間繼電器保持的油槍進到位、油角閥開到位信號消失，觸發油燃燒器跳閘邏輯，油槍退出，入爐燃料中斷，鍋爐滅火，見圖6。

1.2 存在問題

(1) 電源切換裝置存在制造質量問題。

(2) 接觸器性能不穩定。

(3) 電壓檢測信號取點存在死角，回路設計不合理。

(4) 工作電源與備用電源組裝在1個封閉式控制箱內，一路運行時，無法對另一路進行檢查維護，設計結構不合理。

(5) 一次回路元件多，接線復雜，增加了故障發生的幾率。

(6) 設備廠家技術封鎖，不提供圖紙資料，沒有技術培訓。

(7) 一次風擋板關閉聯跳給粉機的保護邏輯設計不合理。

(8) 油槍控制回路設計不合理，未考慮可能存在的電源切換過程。

2 技術改進

2.1 電動門盤柜電源改造

2.1.1 改造的必要性

(1) 電源切換板故障或接觸器本身故障造成運行電源跳閘，備用電源不能可靠聯動，造成機組跳閘，回路設計存在嚴重安全隱患，應進行改造。

(2) 主要元件故障頻率高，應進行更換。

(3) 2臺300 MW機組中，相同的電動門盤柜電源共計6套(每臺機組爐側1套，機側2套)，隱患影響面廣，應及時進行改造。

2.1.2 改造總體思路

(1) 選購性能穩定、可靠性高的元件。

(2) 電壓采集點取自電動門盤柜母線上。

(3) 簡化回路。

2.1.3 改造方案

(1) 利用原空開HF1、HF2元件。

(2) 更換接觸器C1、C2元件，選擇性能穩定、可靠性高的日本富士SC-N10型的優質產品(共12 塊 )。

(3) 取消電源切換板。

(4) 取消原設計中利用U1(U2)判定C2(C1)聯投條件，增設利用C1(C2)閉接點判定C2 (C1)的聯投條件。

(5) 在負荷母線上增加缺相保護器QXB。

(6) 保留電源切換裝置面板上的4個指示燈和2個開關操作把手及功能。加長面板上的元件連線，保證在運行中能正常開箱檢查，并將封閉式控制箱改成可開啟式控制箱。

(7) 新增C1、C2、QXB輔助接點進DCS系統。

按照改造方案改造后，2路電源一路運行，另一路備用，當運行電源接觸器因上級電源失壓跳閘或因接觸器本身故障跳閘后，其常閉輔助接點瞬時閉合，迅速聯動備用電源，確保備用電源迅速聯動可靠投入。電源指示及缺相保護進DCS并報警，見圖7。

2.1.4 改造步驟

(1) 元件、材料準備齊全。

(2) 拆除設計取消的元件及配線。

(3) 檢驗、測試待組裝元件合格，待更換接觸器動作電壓合格，線圈電阻及絕緣電阻合格。

(4) 對準備好的元件、配線及輔助材料進行組裝。

(5) 標注、標記及配備標識牌，改造后達到標識齊全。

(6) 測試2路電源聯動切換時間為50 ms。

(7) 整體傳動試驗合格。

(8) 投入試運行。

2010-01-27，利用停機機會，完成對1號爐電動門盤柜電源改造，投入運行良好。2010-02-08，利用停機機會，完成對2號爐電動門盤柜電源改造，投入運行良好。剩余1、2號機組電動門盤柜的4套電源回路利用停機機會，至2010-07-21已全部改造完成，投入運行良好。

2.1.5 改造效果

改造后，聯動回路邏輯簡單，運行可靠，方便日常設備檢查維護，同時也有效消除了原設備系統存在的不足。

2.2 一次風擋板關閉聯跳給粉機保護系統改造

2.2.1 改造的必要性

改造前，一次風擋板執行器失電后，風門仍處在正常開位狀態，鍋爐燃料量、風量仍處在平衡狀態，只是一次風擋板暫時不能進行調整，待電源恢復后，一次風擋板即可恢復正常操作，但此時控制邏輯卻觸發給粉機跳閘，導致入爐燃料中斷，MFT動作。該現象表明，給粉機跳閘保護邏輯設計存在缺陷，應進行改造。

2.2.2 改造總體思路

利用一次風擋板執行器的模擬量位置反饋信號，開關量位置反饋信號和給粉機運行信號建立邏輯關系，完善給粉機跳閘保護邏輯。

2.2.3 改造方案

(1) 取一次風擋板執行器的模擬量位置反饋信號。

(2) 取一次風擋板執行器的開關量位置反饋信號。

(3) 取給粉機運行狀態量。

由以上3個信號在DCS內組態實現：一次風擋板執行器的模擬量位置反饋小于5%，一次風擋板執行器關信號(開關量信號)，給粉機運行信號，三者“與”邏輯成立時，給粉機跳閘。

2.2.4 改造過程

2010年2月，利用2次停機機會，熱控專業人員完成了1、2號爐共計32套一次風擋板關閉聯跳給粉機保護的技術改造，改造后試運行合格，投入運行。

2.2.5 改造效果

通過改造，完善了給粉機跳閘保護邏輯，有效防止了保護系統誤動作，提高了系統的可靠性，取得了預期效果。

2.3 油槍控制回路失電延時跳閘油燃燒器改造

2.3.1 改造的必要性

油槍控制回路存在設計缺陷，在機組運行過程中，若發生油槍系統控制電源切換，將導致所有投運油槍退出，嚴重威脅鍋爐運行安全。

2.3.2 改造總體思路

在油槍控制回路內增加延時控制，使油槍系統在瞬間失電時(電源切換順停時間為50 ms左右)，用于跳閘油燃燒器的各開關量狀態保持1 s，若1 s后系統仍然失電，則觸發油燃燒器跳閘邏輯。

2.3.3 改造方案

在油槍順控啟邏輯內，油角閥開到位信號后加1 s反向延時；在油槍順控停邏輯內，油槍進到位信號后加1 s正向延時。

改造后，油槍系統電源中斷時，延時跳開油燃燒器，若在延時時間內電源恢復，則油燃燒器正常運行，見圖8。

2.3.4 改造過程

2010-01-27～31，熱控專業人員完成2臺爐24套油槍控制回路失電延時跳閘油燃燒器的改造，試驗良好后，投入運行。

2.3.5 改造效果

通過改造，有效防止了電壓波動及電源順停聯動所造成的保護誤動作，提高了油燃燒器運行的可靠性，取得了預期效果。

3 結論

對2臺300 MW機組的機、爐共6套電動門盤柜電源回路，32套一次風擋板關閉聯跳給粉機保護回路，24套油槍控制回路進行技術改造，改造取得成功，至2010年末，系統運行正常，沒有再發生任何故障。