火電廠汽輪機DEH控制系統的直流電源供電方式改造

李建華

(鄭州裕中能源有限責任公司，河南鄭州472355)

1 系統介紹

1.1 汽輪機DEH控制系統介紹

鄭州裕中能源有限責任公司#1、2機組為2×300 MW汽輪發電機組，汽輪機是東方汽輪機有限公司生產的N300-16.7/537/537-8型亞臨界、一次中間再熱、雙缸雙排汽凝汽式汽輪機。該汽輪機調速控制系統為數字電液調節系統(DEH系統)，控制部分由上海FOXBORO DCS控制系統和東汽廠DEA伺服卡件組成，就地設備由MOOG伺服閥、VICKERS電磁閥和無錫河埒6000TD型LVDT以及油動機等設備組成。DEH系統控制原理為:穩態時，電網負荷指令和機組實際負荷相等，系統不進行調節，各設備保持目前平衡狀態;動態時，電網負荷指令和機組實際負荷不相等，DCS系統根據負荷指令與實際負荷的偏差，經過運算后發出控制指令給伺服卡，伺服卡將接收到的指令和LVDT的反饋進行比較，然后根據偏差進行運算，再輸出指令給伺服閥，由伺服閥控制油動機的進油和回油，從而調節閥門的開度，最終改變汽輪機進汽量的大小，實現負荷的自動調節。

1.2 汽輪機DEH系統控制機柜電源的供電方式

DEH系統控制機柜分為卡件柜和繼電器柜。卡件柜的供電方式為:主、付兩路交流220 V電源，主、付電源分別取自電氣側UPS電源和儀控段電源。繼電器柜的供電方式為:主、付兩路直流220 V電源，主、付電源分別取自電氣側直流I段母線和直流II段母線，然后經DEH繼電器柜內空氣開關及二極管連接，兩路電源并聯后最終供給柜內繼電器和就地機側電磁閥。通過電磁閥的帶電和失電實現對閥門油路的控制，從而實現緊急情況下系統自動打閘停機(通過快速泄掉系統油壓，實現閥門的快速關閉)，最終保證電廠設備和電網的安全。

2 電源系統存在的問題

自機組投運以來，DEH直流220 V電源系統存在以下不良影響。

2.1 對電氣專業的影響

#1、2機組DEH直流220 V電源系統存在一個共同的問題，電氣檢修人員總反映電氣直流I段母線和直流II段母線存在合環現象，電氣裝置總出現合環報警信號，給直流供電系統的安全運行帶來隱患;另外在電氣直流I母和II母有一個接地的情況下，I母和II母均出現接地報警，無法判斷實際上是哪根母線接地，不利于對故障的快速分析和處理，降低了機組運行的安全系數。

2.2 對熱工專業的影響

DEH直流220 V電源系統長期合環運行，也嚴重影響了DEH系統直流設備的安全工作。如果DEH系統的直流供電電源出現問題，DEH柜內直流繼電器和就地電磁閥都將不能正常工作，在機組出現異常的情況下，則不能實現緊急自動停機，將會給電廠和電網造成嚴重的安全事故，后果不堪設想。

3 分析原因

原設計的DEH控制系統直流220 V電源供電方式為:兩路直流220 V電源由電氣直流I段母線和直流II段母線同時供電，然后經DEH繼電器柜內兩個空氣開關和4個直流二極管實現兩路直流電源的隔離和供電，最后兩路電源的出口并在一起，向DEH柜內繼電器和機側的就地電磁閥供電。原DEH系統直流電源供電方式如圖1所示。

圖1 原DEH系統直流電源供電方式

圖1中C點為非交叉點，JR11和JR12為電源監視繼電器，r10和r11為兩個電阻，主電源的正極經過二極管V1和付電源的正極經過二極管V3(V1和V3的正極均接電源的正極)并聯在一起，做為DEH系統直流220 V的正極對外輸出端口(如圖1中端口1)。主電源的負極經過二極管V2和付電源的負極經過二極管V4(V2和V4的負極均接電源的負極)并聯在一起，做為DEH系統直流220 V的負極對外輸出端口(如圖中端口2)。端口1和2為系統電源的最終輸出去驅動負載(柜內繼電器和就地電磁閥)，通過電磁閥的帶電和失電來控制油壓的變化，從而能夠實現機組緊急情況下自動停機，以保證設備的安全。

在機組運行過程中，電氣工作人員反映，這種電源供電方式中往熱工DEH系統供電的兩路直流母線存在合環現象。為了進一步確認合環現象是否真正是DEH系統造成的，將DEH系統兩路空氣開關中的一路斷開，此時合環現象消失。在逐步排除了柜內繼電器、就地電磁閥及中間電纜后，最終確認是DEH直流電源供電方式的問題。這種由二極管實現隔離和供電的方式，由于二極管的工作特性決定其不能實現電源的完全隔離，從而造成兩路電源存在電氣合環的現象。

4 改造方案及實施

原因分析清楚后，決定對DEH系統直流電源供電方式進行改造。經過設備選型，采用鄭州恒盛科技發展有限公司生產的專用電源隔離裝置代替二極管起電源隔離和供電的作用，#1、2機組分別在2010年3月和6月檢修，在廠家指導下分別對兩臺機組DEH系統直流電源供電方式進行改造，改造后供電方式如圖2所示。

圖2 改造后的DEH系統直流電源供電方式

注:圖2中C點為非交叉點，用電源隔離裝置代替二極管V1和V2，起到隔離和供電的作用，由1、2兩個端口向外供電。

電源隔離裝置的性能指標為:型號:CTDSHS1100I220B220;輸入:直流220 V+10%;輸出:直流220 V 5 A;S/N:201001050908;廠家:鄭州恒盛科技發展有限公司。

5 改造效果

在對DEH控制系統直流220 V電源供電方式進行改造后，電氣側的合環現象消失，機組運行至今，沒有再出現過合環現象。這次改造不但消除了電氣側直流母線的合環報警，而且也消除了熱工DEH控制系統的安全隱患，同時也有利于某段母線出現接地報警現象時的故障判斷和處理。這些問題的解決，都大大提高了DEH控制系統的安全可靠性，從而保證在緊急情況下機組能夠安全可靠地自動停機，保障電廠設備和電網的安全。

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［2］降愛琴.數字電液調節與旁路控制系統［M］.北京:中國電力出版社，2006.

［3］王常力，羅 安.分布式控制系統(DCS)設計與應用實例［M］.北京:電子工業出版社，2004.