電解海水制氯系統(tǒng)故障跳閘原因分析及保護(hù)首出記憶回路加裝

齊 超

（河北國華滄東發(fā)電有限責(zé)任公司 河北 滄州 061113）

河北國華黃驊發(fā)電廠一、二期共計(jì)4套電解海水制氯系統(tǒng)，該系統(tǒng)由武漢興達(dá)高技術(shù)工程有限公司成套供貨，其中電解電源系統(tǒng)為KHF風(fēng)冷系統(tǒng)電解電源。本年度系統(tǒng)正常運(yùn)行過程中2號電解海水制氯系統(tǒng)多次跳閘，控制系統(tǒng)PLC順序記錄顯示的跳閘原因?yàn)椤罢鞴窬C合故障”和“系統(tǒng)沖洗水電動門關(guān)反饋瞬間消失”。專業(yè)人員結(jié)合系統(tǒng)跳閘后現(xiàn)場的實(shí)際情況及該兩項(xiàng)保護(hù)設(shè)計(jì)原理對系統(tǒng)跳閘的具體原因進(jìn)行了全面分析，提出了相應(yīng)的解決方案并應(yīng)用于實(shí)踐。實(shí)踐結(jié)果印證了分析的正確性，為保證系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

1 電解海水制氯聯(lián)鎖、保護(hù)系統(tǒng)簡介

1.1 系統(tǒng)入口海水流量低于60m3/h且時(shí)間超過30秒或海水流量低于40m3/h且時(shí)間超過10秒時(shí)系統(tǒng)跳閘

1.2 系統(tǒng)出口電解液溫度超過40℃時(shí)系統(tǒng)跳閘

1.3 整流電源內(nèi)部發(fā)“整流柜綜合故障”時(shí)系統(tǒng)跳閘

1.3.1 快速熔斷器熔斷:當(dāng)負(fù)載端發(fā)生短路或晶閘管元件損壞，造成橋臂過流時(shí)，串接在橋臂上的快速熔斷器熔斷，熔斷器上的微動開關(guān)動作；

1.3.2 散熱器元件溫度過高：由于風(fēng)機(jī)停轉(zhuǎn)或其他原因使散熱器溫度超過65℃時(shí)，安裝在元件散熱器上的JUC溫度繼電器動作；

1.3.3 變壓器溫度過高：當(dāng)檢測到變壓器三項(xiàng)母線溫度過高時(shí)，數(shù)顯溫度儀表輸出接點(diǎn)接通，保護(hù)動作；

1.3.4 風(fēng)機(jī)故障：由于風(fēng)機(jī)線圈短路或過載將引起分機(jī)電源回路串接的RJ繼電器熱保護(hù)動作；

1.3.5 直流過流：由于電網(wǎng)或負(fù)荷突變，致使整流器直流輸出電流超過額定工作電流10%且時(shí)間超過3秒時(shí)系統(tǒng)控制板上的發(fā)光二極管OC將點(diǎn)亮；

1.3.6 相序錯(cuò)誤或缺項(xiàng)：系統(tǒng)缺項(xiàng)或由于檢修導(dǎo)致相序接線錯(cuò)誤時(shí)系統(tǒng)控制板上的發(fā)光二極管PH將點(diǎn)亮。

1.4 系統(tǒng)運(yùn)行過程中沖洗水電動門、排空電動門打開（此保護(hù)條件通過判斷閥門開反饋是否消失來實(shí)現(xiàn)）

1.5 系統(tǒng)出口壓力高于0.2MPa且時(shí)間超過10秒時(shí)，自動聯(lián)停海水升壓泵

2 存在問題及舉例分析

2.1 2011 年7月23日“2號電解海水制氯系統(tǒng)跳閘”

2.1.1 跳閘原因判斷及現(xiàn)場檢查處理過程：現(xiàn)場對PLC控制系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)警列表進(jìn)行查詢，報(bào)警為“2號電解海水制氯系統(tǒng)沖洗水門關(guān)反饋消失”。在未對2號電解海水制氯系統(tǒng)沖洗水電動門進(jìn)行任何檢查處理的情況下，聯(lián)系運(yùn)行人員對其進(jìn)行開關(guān)操作，開關(guān)操作正常且反饋均正確。隨即對電動閥門裝置反饋信號接線回路進(jìn)行檢查，未見異常，分析判斷為閥門關(guān)反饋限位開關(guān)（微動開關(guān)）瞬間“抖動”致使系統(tǒng)檢測到閥門“關(guān)反饋”消失并誤判斷為該閥門已打開從而聯(lián)鎖系統(tǒng)跳閘。

2.1.2 該項(xiàng)保護(hù)存在的問題

2.1.2.1 該項(xiàng)保護(hù)屬于典型“單點(diǎn)保護(hù)”不符合熱工保護(hù)的一般設(shè)計(jì)原則，不利于系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行；2.1.2.2 電動閥門的位置反饋開關(guān)為機(jī)械式微動開關(guān)，在系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)由于接線短路、現(xiàn)場震動或管道內(nèi)工質(zhì)在一定壓力下對閥門的沖擊等一些列不可預(yù)知的原因會導(dǎo)致閥門反饋開關(guān)瞬間出現(xiàn) “抖動”從而造成控制系統(tǒng)誤判斷以至于系統(tǒng)跳閘。

圖1 保護(hù)原理附

2.2 2011 年08月08日“02電解海水制氯運(yùn)行中跳閘，整流柜故障報(bào)警。”

2.2.1 跳閘原因判斷及現(xiàn)場檢查處理過程：現(xiàn)場對PLC控制系統(tǒng)上位機(jī)報(bào)警列表進(jìn)行查詢，報(bào)警為“2號電解海水制氯系統(tǒng)整流柜綜合故障”。“整流柜綜合故障”共計(jì)包括6項(xiàng)并列的跳閘條件（見附圖2）。需具體檢查、判斷的故障點(diǎn)合計(jì)達(dá)15個(gè)左右。隨即安排專業(yè)人員進(jìn)行逐一排查，檢查情況如下：

2.2.1.1 快速熔斷器熔斷（若該保護(hù)動作則驅(qū)動中間繼電器10K）：共計(jì)6個(gè)熔斷器，檢查未見異常，熔斷器所帶微動開關(guān)接點(diǎn)未接通（可排除此項(xiàng)保護(hù)未動作過。）

2.2.1.2 散熱器元件溫度過高（若該保護(hù)動作則分別驅(qū)動中間繼電器6K、7K）：兩組共計(jì)6個(gè)JUC溫度繼電器，經(jīng)檢查各繼電器接點(diǎn)未接通（由于系統(tǒng)跳閘停運(yùn)后，其溫度在逐步下降故不能排除其是否動作過。）

2.2.1.3 變壓器溫度過高（若該保護(hù)動作則由數(shù)顯溫度表送出一對接點(diǎn)WK）：檢查輸出接點(diǎn)未接通（系統(tǒng)跳閘停運(yùn)后，系統(tǒng)失電，導(dǎo)致數(shù)顯溫度表停電故無法判斷接點(diǎn)是否接通過。）

2.2.1.4 風(fēng)機(jī)故障（若該保護(hù)動作則分別驅(qū)動中間繼電器9K）：檢查RJ繼電器未動作（可排除此項(xiàng)保護(hù)未動作過。）

2.2.1.5 直流過流（若該保護(hù)動作則驅(qū)動中間繼電器8K）：需通過整流柜控制板上OC發(fā)光二極管只是狀態(tài)判斷（系統(tǒng)跳閘停運(yùn)后，控制系統(tǒng)失電，控制板各故障指示燈狀態(tài)無法判斷。）

2.2.1.6 相序錯(cuò)誤或缺項(xiàng)（若該保護(hù)動作則驅(qū)動中間繼電器8K）：需通過整流柜控制板上PH發(fā)光二極管只是狀態(tài)判斷（系統(tǒng)跳閘停運(yùn)后，控制系統(tǒng)失電，控制板各故障指示燈狀態(tài)無法判斷。）

綜上所述部分跳閘條件在系統(tǒng)跳閘停運(yùn)后，無法準(zhǔn)確判斷其是否動作過，從而導(dǎo)致缺陷分析、判斷的難度加大且耗費(fèi)時(shí)間較長。

2.2.2 該項(xiàng)保護(hù)存在的問題

2.2.2.1 該項(xiàng)保護(hù)中的6個(gè)跳閘條件任意動作時(shí)，都會分別通過各自的中間繼電器送出接點(diǎn)來驅(qū)動繼電器5K（整流柜綜合故障繼電器），每個(gè)中間繼電器都設(shè)計(jì)有自保持回路，但當(dāng)跳閘條件滿足而使系統(tǒng)跳閘后，整個(gè)系統(tǒng)的高、低壓回路分別斷電，所有中間繼電器就會失電釋放，繼電器自保持回路無法自保持，因此也就無法記錄具體為那一項(xiàng)跳閘條件導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘的。

可以看出系統(tǒng)跳閘后控制電源失電是導(dǎo)致無法準(zhǔn)確判斷系統(tǒng)跳閘原因的主要問題所在。

原保護(hù)系統(tǒng)原理圖（附圖2）

2.3 解決方案

2.3.1 針對系統(tǒng)運(yùn)行過程中沖洗水電動閥門“關(guān)反饋”瞬間消失導(dǎo)致系統(tǒng)保護(hù)誤動，專業(yè)人員提出以下幾個(gè)解決辦法：

2.3.1.1 辦法1對該項(xiàng)保護(hù)的PLC內(nèi)部邏輯進(jìn)行完善：系統(tǒng)運(yùn)行且閥門“關(guān)反饋”消失→保護(hù)動作變更為系統(tǒng)運(yùn)行且閥門“關(guān)反饋”消失且“開反饋”出現(xiàn)→保護(hù)動作；因控制系統(tǒng)同時(shí)控制1、2號電解海水制氯系統(tǒng)，若要修改邏輯則需將兩套系統(tǒng)同時(shí)停運(yùn)，運(yùn)行條件不滿足，暫時(shí)無法施行。

2.3.1.2 辦法2通過修改外回路來實(shí)現(xiàn)對閥門“關(guān)反饋”瞬間消失的屏蔽防止保護(hù)誤動，如圖所示：

說明：當(dāng)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)，“關(guān)到位（微動開關(guān)）”接點(diǎn)閉合，“關(guān)中間繼電器”勵(lì)磁，其開接點(diǎn)閉合，系統(tǒng)確認(rèn)閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，若此時(shí)“關(guān)到位（微動開關(guān)）”出現(xiàn)瞬間抖動時(shí)，L線會通過“開中間繼電器”閉接點(diǎn)和“關(guān)中間繼電器”的另一個(gè)開接點(diǎn)保持給線圈供電避免“關(guān)中間繼電器”失磁，從而避免了“關(guān)反饋”丟失。

結(jié)論：經(jīng)專業(yè)人員討論決定，暫時(shí)通過修改外回路的辦法來確保保護(hù)不再誤動，待系統(tǒng)整體停運(yùn)時(shí)再對內(nèi)部邏輯依據(jù)辦法1進(jìn)行修改并將外回路接線恢復(fù)為原接線方式。

2.3.2 針對系統(tǒng)報(bào)“整流柜綜合故障”而保護(hù)動作跳閘后控制系統(tǒng)電源失去，專業(yè)人員提出以下辦法：

2.3.2.1 修改整流柜控制電源回路使其在保護(hù)動作聯(lián)鎖高壓回路跳閘失電后低壓控制回路不失電，這樣各項(xiàng)保護(hù)條件驅(qū)動的中間繼電器即可通過自保持回路實(shí)現(xiàn)自保持從而能夠快速、準(zhǔn)確的判斷跳閘原因。但在與廠家技術(shù)人員溝通后，確認(rèn)此辦法不可行，因?yàn)闉榱舜_保系統(tǒng)跳閘后系統(tǒng)設(shè)備的安全控制系統(tǒng)必須斷電。

2.3.2.2 將“整流柜綜合故障”所包含的6項(xiàng)跳閘條件全部送至PLC控制系統(tǒng)：從各中間繼電器各取一對接點(diǎn)送至PLC進(jìn)行邏輯判斷，通過PLC的報(bào)警記錄來對系統(tǒng)跳閘原因進(jìn)行記錄。但此辦法需在整流柜和PLC控制柜之間新敷設(shè)電纜且PLC中亦需增加DI通道并需進(jìn)行邏輯修改及下裝，工作量大、耗時(shí)長且外部系統(tǒng)運(yùn)行條件限制，故此辦法不可行。

2.3.2.3 加裝整流柜綜合故障保護(hù)動作的首出記憶回路：加裝一小型PLC控制器，在其內(nèi)部進(jìn)行邏輯組態(tài)實(shí)現(xiàn)保護(hù)首出記憶功能（供電電源取自PLC控制柜內(nèi)的備用電源），為各跳閘條件分配DI通道，然后從各保護(hù)條件驅(qū)動的中間繼電器分別取開接點(diǎn)一對接至加裝的PLC控制器對應(yīng)的DI通道，這樣在系統(tǒng)跳閘高低壓回路均失電后，保護(hù)動作首出記憶回路仍可記錄下最先動作的保護(hù)條件從而實(shí)現(xiàn)了對故障點(diǎn)的快速、準(zhǔn)確判斷并及時(shí)消除缺陷保證系統(tǒng)快速恢復(fù)運(yùn)行。保護(hù)首出記憶原理圖如下：

3 改造后實(shí)際運(yùn)行效果

3.1 改造后系統(tǒng)如出現(xiàn)故障而導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘時(shí)，專業(yè)人員可以快速、準(zhǔn)確判斷跳閘條件及故障點(diǎn)并及時(shí)消除缺陷迅速恢復(fù)系統(tǒng)運(yùn)行；

3.2 改造后系統(tǒng)運(yùn)行可靠，運(yùn)行至今未出現(xiàn)保護(hù)誤判斷而導(dǎo)致系統(tǒng)跳閘現(xiàn)象。

［1］LHB電解海水次氯酸鈉發(fā)生裝置使用說明書[Z].

［2］KHF風(fēng)冷系列電解電源安裝使用說明書[Z].