600MW機組數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)失電保護方案的優(yōu)化

周世盼，王勝，胡民宗

(河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司，河北 唐山 063611)

0 引言

河北大唐國際王灘發(fā)電有限責任公司(以下簡稱王灘發(fā)電公司)一期2×600MW機組系哈爾濱汽輪機廠有限責任公司引進日本東芝公司技術(shù)生產(chǎn)的N600－16．7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、單軸三缸四排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機組。汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)為高壓抗燃油型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)，采用北京日立控制有限公司的H5000M系統(tǒng)和哈爾濱汽輪機控制工程有限公司成套的高壓抗燃油(EH)裝置，對汽輪機的轉(zhuǎn)速和負荷進行控制。DEH失電后將使汽輪機失去有效控制，為了確保汽輪機安全，設(shè)置了DEH失電汽輪機跳閘停機保護。王灘發(fā)電公司#2機組大修期間，對DEH失電保護進行了盤查，發(fā)現(xiàn)其存在嚴重的安全隱患，利用機組大修機會對DEH失電保護進行了優(yōu)化。

1 DEH電源配置

王灘發(fā)電公司DEH是機組一體化分散控制系統(tǒng)(DCS)控制環(huán)路上的一個節(jié)點，由#34柜、#35柜、#36柜3個控制柜組成。#34，#35柜為基本控制柜，通過控制2個高壓主汽門(TV1，TV2)、4個高壓調(diào)節(jié)門(GV1，GV2，GV3，GV4)、2 個中壓主汽門(RSV1，RSV2)、2 個中壓調(diào)節(jié)門(IV1，IV2)實現(xiàn)汽輪機的轉(zhuǎn)速和功率控制。#36柜為ATC控制柜，控制汽輪機自啟、停，本文未涉及，不做闡述。#34柜為主控制柜，#35柜為擴展控制柜，由1對互為冗余的控制器(R600C)和相應(yīng)的功能子模板組成。本文涉及的DEH電源包括#34，#35柜的控制電源、接口電源，LVDT直流24V電源。

#34，#35柜接口電源均采用日立的PS6001電源機箱供電，內(nèi)置日立PS6524(65W/24V/2．7A)電源模塊，#34柜控制電源采用日立PS6010電源機箱供電，內(nèi)置日立 PS6515(65 W/±15 V/4．2 A)，PS6505(65W/5V/12．0A)2種電源模塊，#35柜控制電源采用日立PS6011電源機箱供電，內(nèi)置日立PS6515(65W/± 15 V/4．2 A)，PS6505(65W/5 V/12．0 A)2 種電源模塊。日立 PS6505，PS6515，PS6524電源模塊為開關(guān)式模塊化直流穩(wěn)壓電源，每個電源模塊均內(nèi)置雙重化對接二極管，從PS6001，PS6010，PS6011電源機箱內(nèi)部實現(xiàn)電源輸出的冗余配置，為#34，#35柜各提供2路冗余的接口電源和2路冗余的控制電源。

接口電源主電源失電報警通過電源機箱PS60001背板報警端子ANN1，ANN2輸出，接口電源備失電報警通過電源機箱PS60001背板報警端子ANN3，ANN4輸出。電源正常時報警端子接點為導(dǎo)通狀態(tài)，電源異常時報警端子接點斷開，將報警接點串接至繼電器線圈供電回路，實現(xiàn)擴展輸出。#34，#35柜控制電源主、備輸出異常報警分別通過電源機箱PS6010和PS6011背板的報警端子輸出，電源正常時報警端子接點為導(dǎo)通狀態(tài)，電源異常時報警端子接點斷開，將報警接點串聯(lián)到繼電器線圈供電回路，實現(xiàn)擴展輸出，如圖1所示。外接繼電器采用日本歐姆龍直流24V繼電器，帶2組常開、2組常閉接點，5/9，8/12為常開接點，1/9，4/12為常閉接點。

圖1 DEH電源配置圖

由圖1可以看出，#34，#35柜接口電源、控制電源主、備均正常時，繼電器 XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA5，XRA6，XRA19 線圈均處于帶電狀態(tài)。當#34，#35柜中的一路接口電源主或備、控制電源主或備失電時，對應(yīng)的繼電器線圈失電，繼電器上的接點動作。

線性可變差動變壓器LVDT(Linear Variable Differential Transformer)屬于直線位移傳感器，通過LVDT反應(yīng)調(diào)門開度，實現(xiàn)各個汽門的閉環(huán)控制。王灘發(fā)電公司除高壓主汽門TV1外，其他9個調(diào)門與主汽門均配置2個LVDT反饋裝置。

LVDT電源由2個與控制柜獨立的直流24V電源提供，通過XJ01，XJ02繼電器分別監(jiān)視2個24V電源的狀態(tài)，如圖2所示。LVDT電源輸入1失電，XJ01繼電器失電，對應(yīng)9個調(diào)門與主汽門的LVDT反饋裝置1失電，LVDT反饋裝置1輸出為最小值(－5%)。LVDT電源輸入2失電，對應(yīng)XJ02繼電器失電，對應(yīng)9個調(diào)門與主汽門的LVDT反饋裝置2失電，LVDT反饋裝置2輸出為最小值(－5%)。只要2路LVDT電源有1路正常，就不影響各個汽門的控制。

2 原DEH失電保護方案及安全隱患分析

如圖3所示，#34，#35柜接口電源、控制電源任何一路主、備均失電或LVDT電源輸入1，2均失電，會導(dǎo)致繼電器XRA10線圈失電，DEH失電保護就是通過XRA10繼電器觸發(fā)的。因DEH失電，將使汽輪機失去有效控制，為了防止保護拒動，王灘發(fā)電公司使用XRA10繼電器上的2組接點(4，12常閉接點，5，9常開接點)設(shè)置了2路DEH失電保護，分別簡稱軟回路保護和硬回路保護。

軟回路保護是指圖3中的XRA10繼電器失電，4/12常閉接點由斷開至閉合狀態(tài)，將DEH失電信號送至汽輪機危急遮斷保護系統(tǒng)(ETS)控制柜DI模板，ETS邏輯內(nèi)DEH失電保護由0變1發(fā)緊急跳機信號，4個AST電磁閥失電，使AST母管油液經(jīng)無壓回油管路排至EH油箱。這樣，主汽門執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門執(zhí)行機構(gòu)上的卸荷閥就快速打開，快速關(guān)閉各個汽門。

在介紹硬回路保護之前，簡單說明一下各個汽門的開度指令輸出回路:DEH控制柜DCM控制板輸出1～5 V電壓，通過1個250Ω電阻后轉(zhuǎn)換成4～20mA信號，對應(yīng)各個汽門0～100%開度指令。硬回路保護是指圖3中的XRA10繼電器失電，5，9常開接點由閉合至斷開狀態(tài)，導(dǎo)致圖4中的XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17 繼電器均失電(正常時為帶電狀態(tài))，XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17繼電器的常閉接點由斷開至閉合狀態(tài)，將各個汽門的DCM板汽門開度指令輸出(1～5 V)短接，使各個汽門DCM板的指令輸出為零，快速關(guān)閉各個汽門。

原保護方案存在非常嚴重的安全隱患。DEH電源正常時，XRA10繼電器線圈處于常帶電狀態(tài)，2路DEH失電保護均由XRA10繼電器失電觸發(fā)，屬于單點保護，風險過于集中，不符合中國大唐集團公司重要保護“三取二”的規(guī)定。

具體安全隱患包括以下3點:

(1)XRA10繼電器13，14線圈接線端子松動，造成繼電器抖動，觸發(fā)DEH失電軟、硬回路保護，導(dǎo)致機組跳閘;

(2)由于XRA10長時間帶電，線圈一旦燒毀，觸發(fā)DEH失電軟、硬回路保護，導(dǎo)致機組跳閘;

(3)XRA10繼電器5，9接線端子松動，觸發(fā)DEH失電硬回路保護，快關(guān)各個汽門。

3 DEH失電保護方案優(yōu)化

考慮到2路LVDT 24V電源均失電，LVDT反饋變?yōu)椋?%，調(diào)門會開至最大，DEH失電保護中保留2路LVDT 24V電源失電觸發(fā)DEH失電保護的回路。具體的優(yōu)化方案為:在#34柜中增加XRB10，XRC10 2個繼電器，XRB10，XRC10繼電器的線圈與XRA10繼電器的線圈并聯(lián)，如圖5所示。

圖4 原DEH失電硬回路保護圖

圖5 改造后的DEH失電軟回路保護圖

優(yōu)化后DEH失電軟回路保護:#34和#35柜接口電源、控制電源任何一路主、備均失電或LVDT電源輸入1和2均失電，導(dǎo)致繼電器XRA10，XRB10，XRC10 均失電，XRA10 的常閉接點 4，12，XRB10的常閉接點4，12，XRC10的常閉接點4，12，送3路DEH失電信號至ETS控制柜3個不同的DI卡件，ETS邏輯內(nèi)“三取二”后，DEH失電保護動作，發(fā)DEH失電緊急跳機指令，機組跳閘，如圖5所示。

在優(yōu)化DEH失電硬回路保護時，考慮到繼電器搭“三取二”回路接線復(fù)雜，如果機組運行時XRA10，XRB10，XRC10中的一個繼電器發(fā)生異常，檢修時易引起DEH失電保護誤動。為了兼顧保護誤動與拒動采用折中辦法:硬回路保護采用XRA10，XRB10 2個繼電器的5，9常開接點“二取二”的方式，即發(fā)生DEH失電時XRA10，XRB10均失電，才會觸發(fā)DEH失電硬回路保護動作，繼電器XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17 均失電，快關(guān)各個汽門，如圖6所示。

圖6 改造后的DEH失電硬回路保護圖

同時對DEH失電報警方案進行了優(yōu)化，原來的報警方案是:XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA 5，XRA6，XRA19繼電器1，9常閉接點串接到一起與接地報警、溫度報警、CPU報警等打包成一個點，送光字報警“DEH系統(tǒng)異常”，不易引起運行人員對報警的敏感性。發(fā)生DEH失電跳機后，具體電源故障無記錄，不利于分析機組跳閘原因。優(yōu)化后，XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA5，XRA6，XRA19繼電器1，9常閉接點分別送至DAS，并在光字報警中單獨設(shè)置每個繼電器失電的聲光報警。

4 結(jié)束語

DEH失電保護是機組的一項重要保護，通過優(yōu)化后，軟回路保護邏輯采用“三取二”，硬回路保護邏輯采用“二取二”，有效降低了保護誤動的幾率，提高了機組的安全、可靠性，對其他電廠來說，有一定的借鑒意義。