火電廠熱控電源柜改造及電源管理探討

熱控供電系統的穩定運行在火電廠非常關鍵，近年來因熱工電源問題引發設備或系統故障甚至機組跳閘事件屢有發生。徐州華潤電廠一期2×300MW機組投產于90年代中期，電源柜內電氣元件已出現老化現象，性能檢測參數不能滿足目前行業標準要求，最初的設計隱患也逐漸呈現。為提高電源可靠性，在廣泛查閱標準、調研分析、結合現場實際的基礎上開展了#2機組的熱控電源柜整體改造。

1 改造案例概要

1.1 設備情況

#2機熱控電子間設有#1、#2、#3電源柜，每個電源柜設A面和B面，共計6面。主要為DEH系統、熱控繼電器盤、火檢柜、TSI 柜、ETS 柜、現場控制監視信號、部分電磁閥供電。電源切換裝置型號為CJ10-60 60A，屬于繼電器式自動切換裝置。按照負荷重要性將電源分級，其中直流電源設備、DEH系統、ETS系統、大小機TSI系統、爐膛火焰檢測系統電源等影響機組安全運行的電源系統為重要負荷，一般監視儀表和電磁閥等允許短時停電的電源系統列為次要負荷，保溫伴熱電源為一般負荷。

1.2 改造原因

電源切換裝置性能參數不滿足最新標準要求，電氣元件長期運行已出現老化現象。《火力發電廠熱工自動化系統檢修運行維護規程（DL/T774-2015）》6.1.1.2.6規定，一般帶電型熱控保護系統和計算機控制系統電源切換時間應不大于5ms，檢測、調節、控制、報警系統電源切換時間應不大于60ms。委托專業機構進行熱控電源系統性能檢測，#3A 電源柜（重要負荷）自動切換裝置切換時間高達250ms，不能滿足行業標準要求。

電源柜內部負載分布不合理，電源重要性等級區別不明。規程規定DEH系統、ETS系統、TSI系統、爐膛火焰檢測系統等重要設備必須有兩路可靠獨立的供電電源，不宜選用通過電源切換裝置實現雙路供電：#2機ETS 柜AST 電磁閥兩路電源均在#1A面，沒有分散；#1A面負載有大小機TSI系統、火焰檢測系統的一路重要電源和其他諸多次要電源；#2B面由#2機直流小室UPS 同一段供電，其負載為整個DEH系統的3組DPU，未分散布置，且又因后期改造柜內增加了風機振動裝置電源，重要性等級不明；電源柜內有3處保溫伴熱電源，保溫伴熱電源重要等級低，故障可能性大，應獨立于電源柜布置。

電源空開級差不合理。上級空開容量為36A,而熱控電源柜內進線空開均為50A，易發生越級跳電事故。

1.3 改造方案實施

更換電源切換裝置，優化減少切換裝置數量。現有5套電源切換裝置整合更換為3套切換裝置,兩套220VAC 40A 靜態開關切換裝置（ZR-STS40/2，切換時間小于10ms），一套110VDC 30A 電源切換裝置（ZR-ATS/DC-30，0ms 切換）。滿足切換時間和電源容量應有大于30%的余量的要求。

電源柜負載分類布置：#1柜負載次要電源。#1A面和#1B面各配置220VAC 切換裝置一套，第一路電源取自UPS,第二路電源取自保安段。將70個次要電源設備對稱布置在A、B 兩面。例：氧量測點1、3電源布置在#1A面，氧量測點2、4電源布置在#1B面；#2柜負載重要電源。因DEH系統、ETS系統、TSI系統、火檢系統均各自配備了電源模塊（切換），為雙電源供電型設備，因此#2柜不設電源切換裝置。第一路電源取自UPS 接入A面，第二路電源取自保安段接入B面。設備的雙路電源對稱布置在A、B 兩面，分散風險。例：大機TSI裝置電源1布置在A面，大機TSI 裝置電源2布置在B面；#3柜負載直流電源。#3A面配置保持不變，更換直流110V 電源切換裝置。#3B面接入原兩路直流220VDC 電源做備用。

表1 #2機熱控電源柜電源來源及構成統計表（改造前）

表2 #2機熱控電源柜電源來源及構成統計表（改造后）

集控室大屏幕電源和熱工保溫箱電源單獨布置。大屏幕空開電流16.2A,負荷較大，將其直接由電氣400V 開關室引出單獨布置，不經過柜內電源切換裝置。電源柜內保溫伴熱電源拆除，從鍋爐側專用保溫伴熱電源箱取電源。每個電源切換裝置的輸入、輸出引出電源失電監視信號，接入DCS 報警系統。

2 熱工電源管理幾點措施

整理熱工重要系統電源臺賬，包括系統名稱、電源來源、電壓等級、切換裝置形式、空開級差容量、負載清單、切換過程影響、報警形式等，形成標準化資料；每周對DCS（DEH）電源分配柜、閥門動力柜電源切換裝置、熱控電源柜、熱控繼電器柜、火檢系統、TSI系統、ETS 柜、CEMS系統電源部分專項巡視檢查1次。查看工作狀態，有無發生過切換、是否有報警信息、有無放電焦糊痕跡等。每月對電源模件進行1次紅外成像檢測，及時發現和處理電源系統接線或觸點松動引起的過流發熱隱患；機組停運超過15日再次啟動前進行上述重要電源系統切換試驗，驗證切換功能，查看切換過程中DCS系統和光字牌報警是否正常。C級及以上檢修時應進行全部電源系統切換試驗，并通過錄波器記錄確認工作電源及備用電源的切換時間和直流供電維持時間滿足要求。

在機組停機檢修過程中對控制系統和重要設備的電源裝置、切換裝置、空氣開關、端子排進行清灰、緊固工作。檢查電源接線端子是否氧化，對分支保險、總保險進行認真檢查。檢查導線或電纜外皮完好，用500V 兆歐表測量電源系統對地絕緣，絕緣電阻應大于20MΩ；熱工專用的UPS 電源電池至少每年進行一次充放電，不滿足電池容量70%時及時更換；設備改造增加電源柜或在電源柜內部增加用電設備時應充分考慮電源重要等級，合理布置。計算負載容量保證電源裕量。新增的電源要注明來源，標識正確、清晰。及時更新圖紙和電源臺賬。

火檢系統中放大器電源環路連接時要保證任一接線松動不會導致電源異常，建議用線鼻壓接或一根整線中間不剪斷串接，有條件的應將火檢放大器分散在不同的多路電源上；公用DCS系統電源應取自兩臺機組的DCS系統UPS 電源，電源不允許取自電氣同一MCC 段，在運行中保證無擾切換。各人機接口站和通信網絡設備的電源應采用兩路電源供電并通過雙電源模塊接入，否則操作員站和通信網絡設備的電源應合理分配在兩路電源上；分析MFT 繼電器柜和ETS 柜的供電方式，確認電源異常時繼電器輸出的狀態。掌握操作臺上停機、停爐、啟潤滑油泵等按鈕的配置情況，分析當DCS 全部失電時，保證機組安全停運。