火力發電廠熱工電源的可靠性分析

劉英達

（山西漳山發電有限責任公司，山西長治 046021）

火力發電廠熱工電源的可靠性分析

劉英達

（山西漳山發電有限責任公司，山西長治 046021）

本文分析和研究了火力發電廠熱工交流 220V電源以及直流電源的常規配置，深入的研究了其中存在的一些問題，同時有針對性地提出了優化設計方案，該方案經過實際運用證明具有比較好的效果，因此其能夠使分散控制系統和熱工保護可靠性得以顯著提升，并且充分的保證機組安全穩定運行。

火力發電廠 熱工電源 可靠性

火力發電廠的熱工系統主要是負責生產過程中全程自動控制。為了能夠使工作的可靠性得到有效的保證，就必須要具備的高可靠性電源與之相適應，從而能夠對其安全可靠運行起到有效的支撐作用，有鑒于熱工電源可靠性的重要作用，本文對火力發電廠熱工電源的可靠性進行了分析和介紹。

1　熱工電源的重要作用

熱工系統一般來講包括三種電源，首先是2路DC控制電源，也就是直流220V或者直流 110V，2組不同的蓄電池組是其主要的來源，其主要的作用就是聯鎖和保護。其次是2路AC220V電源，機組UPS至少是其中一路的來源，而保安段（或廠用電源）則是另外一路的來源，其主要的作用就是用于儀表電源以及分散控制系統電源。最后是2路交流380V電源，廠用電源和保安電源是其來源，其主要的作用就是作為電動執行機構等動力電源。

相關的技術規程中規定交流不間斷負荷和重要負荷必須要選擇雙路供電的方式，而且其被動電源要具有自動切換的功能，從而能夠保證在切換電源的時候不會使系統的工作受到影響，要求在對控制回路進行設計的時候必須要以儀器儀表工作特性為根據從而對切換時間進行綜合考慮。在具體的檢修的過程中必須要采用切換試驗的方式對電源系統進行檢測，并且進行錄波記錄，這樣才能夠保證備用電源以及工作電源的直流維持供電時間以及切換時間能夠使相應的要求得到滿足［1］。

除此之外，各分散控制系統制造廠家都十分重視硬件的配電部分，除了努力的使原部件的可靠性得以提升之外，同時也不斷的完善相應的設計，這樣才能夠使基于動態存儲器以及微處理器的分散控制系統對電源的嚴格的要求得到充分的滿足，從而盡可能的避免由于電源故障而導致分散控制出現失靈的情況。然而盡管如此，由于受到各種因素的限制，具體運行中的電源仍然存在著較多的安全隱患，導致經常出現工作異常事件或者機組跳閘事件。

2　電源異常引起機組跳閘分析

某發電廠1號機組曾經有“1號輪機數字電液控制系統失電停機”信號出現在汽輪機數字電液控制系統裝置中，因此汽輪機跳閘保護系統出現保護動作停機的情況，汽輪機數字電液控制系統失電是其首出原因，而且首出顯示符合事件記錄。機組分散控制系統電源冗余設置分別連接廠用電交流220V電源以及不間斷電源，在進行裝置切換之后，分別有1個直流48 V和2個直流24V電源模件進入到每路交流20V電源，在經過二極管耦合后直流48V和直流24V電源模件作為系統的電源，將工作電壓提供給變送器，并且將查詢電壓提供給開關元件。盡管每一路的直流48V和交流220V電源回路中都對流保護電氣開關進行了設置，而直流24V電源回路中盡管沒有對單獨的電器保護開關進行設置，然而仍然有電源開關帶在電源模件上。

在事發之后檢查設備，發現交流220V的2個電氣開關均已經跳閘。而其他的開關則還是保持著接通的狀態，也就是出現了下級開關未動作、上級開關跳閘的情況。通過對其歷史數據的查詢，我們發現導致其出現故障的原因如下:首先是直流48V和直流24V回路發生接地以及短路等，導致出現過電流，最終造成電源切換失敗。其次是試驗繼電器出現異常的工作狀態［2］。

3　雙電源配置情況

3.1直流雙電源情況

現在很多控制系統的二路電源都是選擇的二極管切換模式，這種方法最大的優勢就是具有較快的切換速度，同時也可以保證兩路直流之間不會出現環流，其在正常的狀態下下都是處于雙路并聯的工作狀態，帶負荷的是電壓高的一路，處于備用狀態的是電壓低的一路，其具有小于1 ms的失電切換時間。然而因為二極管無法實現對電氣的隔離，因此其實際上是連接了兩套直流系統，這樣就會威脅到整個直流系統，尤其是在出現直流接地的卻無法將姐地點及時找到的情況中。采用單隔離模式以及雙隔離模式除了能夠使電氣隔離的要求得到充分的滿足之外，同時還可以保證無擾切換的實現，而且在任何情況下都不會有環流產生。大量的實踐表明，這種模式能夠將上述的故障隱患很好的消除掉，使得電源供電的可靠性得以顯著提升，值得推廣和應用［3］。

3.2交流220V電源配置情況

電機驅動機械雙頭式自動轉換開關開關屬于一種使用最多的切換方案，如果在沒有改進的狀態下其需要100ms 以上的切換時間，因此無法使DCS服務器、工作站、電磁閥以及系統的要求得到充分的滿足，在經過相應的改進之后即可以達到最快50ms的切換時間，因此就能夠使一些工作站和服務器的要求得到滿足，然而還是不符合聯鎖的要求。選擇晶閘管組成的靜態切換開關能夠將切換工作在5ms內完成。作為一種全電子元件，靜態開關可靠性的提升屬于一個非常重要的環節，因為其具有較快的切換速度，所以無法對其實施冗余配置。除了可以控制其元器件的選擇之外，選擇旁路也屬于提升其可靠性的一種方案。采用靜態開關在正常工作狀態下進行切換，可以保證在5ms之內的切換時間。

4　結語

同廠家生產的設備具有不盡相同的電源要求，所以在選擇電源的時候需要對多方面的條件進行綜合考慮，尤其是一些老發電廠要想實現改造還要對安裝位置等條件限制進行充分的堅固。在大量的分析和調查熱工直流電源之后，我們發現ZR-ATS/DC系列直流雙電源無擾切換裝置目前得到了很廣泛的使用，其具有較好的運行狀況，因此能夠使熱工直流無擾切換的要求得到滿足，同時也能夠保證電氣的雙路隔離的實現。

［1］許征鵬.工業企業電控配電電源快速切換的實踐應用［J］.電工文摘，2013（02）.

［2］鄭南昌.電源接觸不良致使控制程序異常的故障檢修［J］.電氣時代，2013（07）.

［3］馬云峰，馬海峰.一種實用的雙向電源開關［J］.電氣開關，2014（06）.