300MW发电机组热工模件故障原因分析及处理措施

叶义新

（华能国际电力股份有限公司上安电厂，石家庄 050310）

1 设备概述

华能国际电力股份有限公司上安电厂二期工程建设2台300MW凝汽式燃煤发电机组。锅炉、汽机、发电机及辅助系统设备的监视与控制采用SYMPHONY分散控制系统。

2 发电机组热工模件故障原因分析

2010年7月31日凌晨2时，3号机组负荷180 MW，A、B汽动给水泵、A、B送引风机跳闸，锅炉MFT动作。

3号机组10号PCU柜为重要的闭环控制柜，包含小汽轮机控制部分、风烟系统控制部分等，该控制柜模件故障，现场设备失去控制，导致2台汽动给水泵跳闸，风烟系统无法调节或送引风机跳闸。模件故障时在线测量母线排电压，电源故障复位“PFI”信号异常，模件正常后，该信号电压值也恢复正常。“PFI”是电源故障中断的英文缩写，“PFI”信号是ABB公司DCS系统为保护模件设计的一种安全措施，在模件供电电源故障时首先停止模件工作，以保证模件不致于因电源电压的不正常而损坏，出现PFI信号跳变时所有模件均转至非工作状态。“PFI”信号（电压）异常会导致该PCU柜内所有主模件故障。

2.1 现场检查情况

该厂使用的ABB公司的DCS系统由若干个PCU柜组成，每个PCU柜又分为模件柜与端子柜。模件柜是安装所有控制主模件与子模件的控制柜，它的供电由三型电源系统提供，如图1所示。双路冗余的交流110V电源接入电源转换模块，转换为＋5V、＋15V、－15V、24V和125V直流电源，通过直流母线排分配到各个模件安装机架（MMU）。

图1 ABB三型电源系统结构

该直流母线排，由中间夹有1 000V等级的绝缘层的8片导电极板压制而成。这8片导电极板分别是＋5V、＋15V、－15V、24V、MCOM、I/O COM、“STATUS”信号和“PFI”信号，如图2所示。母线排上有8个安装螺丝孔，通过4个铁质自攻螺丝安装在机柜内部，如图3所示。

图2 实际母线排的上半部分

图3 放大后的母线排安装孔

将拆下的10号PCU柜内直流母线排，进一步检查发现，母线排固定螺丝孔内没有用绝缘树脂进行封闭，厂家在使用铁质自攻螺丝固定时如发生偏移，就可能造成螺丝孔处极板间绝缘性能降低，导致“PFI”信号发生跳变引起模件故障。所有PCU柜内的直流母线排均是由厂家成套提供，测试3号机组所有PCU柜电源母线，除10号PCU、15号PCU“PFI”信号母线层绝缘不好，其它均正常，分析认为10号PCU“PFI”信号母线层绝缘不好，与出厂时质量有关。

2.2 机组跳闸保护动作

经检查，热工10号PCU柜4对控制主模件BRC300状态异常，不时出现无规律的离线或故障状态，检查母线排上各个等级电压均在正常范围内。将该PCU柜停电，检查电源、机架、模件未发现异常，重新上电后，电源模件状态正常。进一步检查10号PCU柜“PFI”信号，将母线排上该信号跨接连线全部拆除，使得母线排“PFI”信号对地浮空，测量其电压值为－12.6V。测量其他正常PCU柜，电压值为±0.03V以内。拆下10号PCU柜母线排，测量“PFI”信号与－15V端阻值为2MΩ以内（正常为无穷大）且不稳定，分析认为模件故障是母线排“PFI”信号母线层绝缘不好造成的。“PFI”信号（电压）异常会导致该PCU柜内所有主模件故障。更换10号PCU柜内直流母线排，并测试3号机组所有PCU柜电源母线排各信号电压，均在正常范围内。

2.3 环境因素

当时，该地区出现了多年不遇的连续多天的“桑拿”天气，环境闷热、潮湿，3号机组PCU间湿度在78%左右，怀疑模件故障是湿度偏大引起，采取了通风、降湿度的办法，但效果不明显。该厂二期PCU间内集中空调制冷系统除湿能力差，湿度偏大导致原本绝缘性能就不高的10号PCU“PFI”信号母线层绝缘降低。

2.4 人为因素

运行、检修人员虽然都对PCU间定期进行巡视，但巡视时只关注温度却忽视了湿度，对湿度大的危害认识不足，没有及时高度关注，错失了采取补救措施的时机。

3 处理及防范措施

a.更换10号、15号PCU柜内直流母线排，并测试3号机组所有PCU柜电源母线排各信号电压，均在正常范围内。

b.与厂家进一步协商解决直流母线排固定螺丝孔的绝缘问题。

c.将二期所有PCU柜内增加除湿剂，并在PCU间内增加空调柜机，加强除湿能力。

d.举一反三，检查其它机组DCS系统PCU类似问题，确保不再发生共性问题。

e.严格执行定期巡回检查制度和缺陷管理制度，提高巡视质量，做好设备维护消缺工作。

4 结束语

热工模件在电厂发电过程中起到监视与控制作用，热工模件发生故障对发电厂会引起严重后果。此次故障主要是热工直流母线排固定螺丝孔绝缘不好引起模件故障，继而引起机组跳闸。经过分析，如果在发电机组正常运行期间，严格控制热工模件所处的环境温度、湿度以及运行、检修人员认真执行相关管理制度，可以避免发电机组的紧急跳闸，进而减小对电网系统的影响。