光隔控制回路可靠性研究

樊士渤 神華寧夏煤業集團烯烴一分公司

光隔控制回路可靠性研究

樊士渤 神華寧夏煤業集團烯烴一分公司

隨著化工企業供電系統自動化水平的提高，變電站中內交直流混聯引發的各種干擾，將不可避免地影響控制系統的正常工作，本文針對ABB ZS1系列開關柜控制回路可靠性進行研究。

控制回路 光隔翻轉 可靠性 改造

1 現狀

2011年11 月16日，某電廠1#爐6kV段高壓電動機運行信號突然消失，同時運行中的1#爐、3#爐、4#爐、5#爐（2#鍋爐停運），6kV段高壓電動機出現同樣現象，經檢查該部分電動機出現群體性跳閘，四臺鍋爐在同一時間滅火，6#爐水位高高保護動作，6#爐MFT動作停爐，四臺發電機停機。

2 原因分析

對每臺鍋爐的事故記錄及SOE記錄進行了查看，記錄與首出一致；在事件記錄中發現1#爐、3#爐、4#爐、5#爐鍋爐的MFT是由送風機或引風機全停引起的，而且在鍋爐MFT之前鍋爐的大部分輔機及公用側輔機都發生跳閘，DCS系統未發出跳閘指令。對DCS的系統報警、機柜供電、卡件及卡件通道接線進行了檢查，均未發現異常。

初步判定，DCS系統分四個網絡獨立運行，同時故障誤發MFT信號致使如此大面積設備停運的情況可以排除。對鍋爐側和汽機側所有高壓電動機進行了檢查，均未發現異常；其次對高低壓開關柜進行了檢查，發現#1爐#2一次風機、#1爐#2送風機、#1爐#4磨煤機、#3爐#4磨煤機、#3爐#3磨煤機、#1脫硫島#2漿液循環泵、#3爐#2一次風機、#2化工區中壓給水泵、#4爐#2磨煤機、#2增壓風機共10臺電動機的REF542測控裝置報“過流速斷動作”，#4爐6kV B段廠用電快切未成功，其它設備未發現電氣保護動作。

對各爐高壓電動機搖測絕緣均合格；6臺爐主廠房工作變和6臺爐除塵變運行正常（各爐主廠房工作變在其廠用6kV A段，各爐除塵變在其廠用6kV B段），低壓備自投未動作，低壓設備運行正常，由此初步判斷動力站6kV廠用段并未失壓，隨后又對4臺發電動機的勵磁變及電抗器進行了檢查，均未發現異常，同時檢查發現供6kV控制電源的直流系統發生接地。

3 試驗論證

經過事故調查組取證分析，發生本次設備群起、群分事故，可能出現在四臺鍋爐公共部分，經過排查四臺鍋爐6kV控制電源是來自同一個直流電源屏，可能原因是直流受到交流干擾或交流串入直流系統，觸發了6kV開關DCS分、合閘回路所致（見圖1），參考資料《REF542保護技術參考》、《REF542保護操作說明》、《REF542保護安裝調試手冊》及相關技術資料和圖紙，特進行如下試驗：

圖1 DCS啟停原理圖

取電纜200m，模擬DCS信號線，按圖接入REF542對應BI中（REF中BI可以自定義，其中一條信號線帶DC+110V電壓，定義為1#線，另外一根定義為2#線），如圖2示；

圖2 試驗原理圖

在交流電源中取220V電壓模擬干擾源，通過點動開關K1，串入直流1#線中，模擬交流串入直流系統（如圖所示）；REF542輸出為B05 BO6 BO7，分別在保護裝置中定義為：第一次分閘；第二次合閘；第三次分閘（這三盞燈定義在保護裝置中）；按下開關K1（保持3至5秒），此時交流串入DCS直流+110V系統中；觀察指示燈點亮情況：若指示燈亮，第一次分閘燈亮，說明間隔第一次分閘，第二次合閘燈亮，說明間隔第二次合閘，第三次分閘燈亮，說明間隔第三次分閘。

4 試驗分析

試驗表明，在DCS正極加交流，光隔翻轉；在負極加交流，如不通過電纜或即使通過長度小于10米的電纜，光隔則不動作，否則就會翻轉，表明如交流串入直流回路，會引起開關動作。

模擬直流正、負極接地，只要電纜長度大于50米，且有交流干擾，分合閘光隔均會翻轉，且無規律。事件發生后，直流絕緣監測裝置的監測數據顯示，在事件發生過程中有瞬時直流接地現象。通過對開關無規律動作情況的分析，結合當時直流系統發生瞬時接地的數據顯示，參考模擬試驗結果，認為本次事故的原因為：直流系統瞬時接地且受到交流電壓的干擾，現場檢查時確實發現DCS控制電纜有兩端均無屏蔽接地的情況（如：#2爐A側引、送、一次風機、#2爐B磨，#3爐B磨，屏蔽檢查完善工作還在進行中）。光隔的翻轉與電纜的分布電容有關，其抗干擾能力差，起動功率小（約0．2W），在不穩定直流接地誘因下導致電動機群跳。

5 改造策略

交直流端子隔離，為防止在工作中交流串入直流，導致斷路器誤動作，用絕緣隔板將交直流端子分開。端子屏蔽接地，檢查6kV開關柜至DCS控制電纜屏蔽接地情況，確認儀表側有一點接地，然后在6kV開關柜本體上將本端屏蔽用焊錫點焊，確保可靠接地。在DCS控制回路加裝重動繼電器。

6 總結與展望

本文主要針對光隔控制回路為防止綜合保護裝置輸入干擾采用了加裝重動繼電器的這一策略，僅僅解決了一部分干擾情況，對于降低保護裝置入口處的干擾仍是一個比較復雜的難題，還需要在大量的實踐中不斷總結找到解決的辦法。