MFT保护回路双电源改造

慕洪峰 李越文 李磊

摘  要：文章针对本厂长期存在的MFT保护回路直流双电源系统形成了环路的重大安全隐患进行改造， 通过双电源切换装置将两路直流电源进行隔离，保证了热控直流电源的安全运行，实现了两路热控直流电源系统的完全隔离。

关键词：MFT;直流电源;隔离;改造

中图分类号：TM621.7     文献标识码：A      文章编号：1006-8937（2016）26-0114-02

1  改造的必要性

MFT（主燃料跳闸）是保证锅炉安全运行的核心内容，在出现任何危及锅炉安全运行的危险工况时，MFT动作，所有进入炉膛的油和煤将被快速切断，以保证锅炉安全，避免事故发生或限制事故进一步扩大。

为了有效地提高MFT动作的可靠性，MFT设计成软、硬两路冗余。当出现跳闸条件时，MFT除了通过软件动作相关设备，同时还通过硬件即跳闸继电器板将此信号发往其它系统，跳闸相关设备。我公司设计有MFT继电器盘，为了减少误动，防止拒动，MFT信号在硬件上进行3取2，最大限度的保护全厂设备。当MFT发生后， 继电器动作，通过硬接线使相关设备跳闸，这就要求MFT继电器的电源必须可靠，一旦发生故障，不能及时跳闸相关设备，将直接影响机组的安全运行，给主、辅设备造成重大损坏。

根据《防止电力生产事故的二十五项反措》要求，火力发电厂机炉保护跳闸回路所用电源应可靠，以保障保护不发生拒动、误动。我公司#1-#6机组MFT跳闸回路所用两路220VDC电源经二极管并列运行，形成了环路，与反措要求相违背，因此需通过双电源切换装置将两路直流220V电源进行隔离。

2  原直流电源系统存在的问题

2.1  系统原理

原MFT的直流电源是由两路电气直流电源Ⅰ、Ⅱ并联提供，如图1所示，两路电源的正极各串接了1个二极管，负极各串联了一个与正极反向二极管，经二极管自动高选后输出一路。根据二极管的工作特性，正常情况下，两路直流电源有一路始终处于工作状态，当此路电源出现故障，另一路电源二极管经短时间导通进入工作状态，实现无扰切换，保证热控电源的不间断。

2.2  安全隐患

原直流电源系统中，热控直流电源的正极是通过二极管把两路电气直流电源Ⅰ、Ⅱ的正极连在一起，负极通过反向二极管连接在一起，这种系统结构使得两路直流电源形成环路，没有完全独立，使机组的安全运行存在隐患。原系统结构只要发生直流接地故障，不论在何位置，两路直流系统会同时接地，电气的接地选线装置将无法正确判断接地点的位置，给故障查找及事故处理工作带来很大困难。同时，在查找接地点的过程中，热控电源有全部丧失的风险，可能引发更严重后果，严重威胁机组的安全运行。

3  改造方案

①每台机组MFT跳闸回路电源系统增加2套直流双电源切换装置，两套双电源切换装置分别命名为#1、#2。电源切换装置安装在DCS网络机柜内。

②现MFT跳闸回路所用两路电源为#1双电源切换装置提供电源，电气专业再分别从直流Ⅰ段和直流Ⅱ提供两路电源供#2双电源切换装置。

③日常运行时，两套双电源切换装置输出应为同一直流段，即可避免直流供电系统行程环路。

④双电源切换装置工作电源应在85～270 V DC，切换时间小于8 ms，额定电流不小于30 A。

⑤由切换装置提供电源监视、装置故障报警点输出。

⑥改造工作在机组检修时进行。

4  改造后直流电源系统

4.1  改造后直流电源系统工作原理

改造后直流双电源转换装置采用进口大功率直流真空接触器作为转换开关，同时辅助以大功率DC/DC转换电路，保证在转换开关开断瞬间输出电压稳定。

装置基本原理框图，如图2所示，输入电源回路Ⅰ（简称主电）以及输入电源回路Ⅱ（简称备电）分别经二极管、接触器并联到输出端。两个辅助电源的输入端分别取自回路Ⅰ和回路Ⅱ，且相互独立，装置内部的逻辑回路由两个辅助电源同时供电，当任何一路输入失电时，装置内部逻辑都不会受影响。

装置正常工作时，主电源经防反二极管直接输出，备用电源处于断开状态。当处于工作状态的主电源由于故障造成电压跌落或失电时，装置内电压检测回路检测到输入端电压变化，当电压值跌落到额定电压的75%～80%时，装置判断该路电源出现故障，发出电源切换指令，输出电压即切换到备用电源上，整个切换过程约为15～30  ms，在切换过程中，装置的输出端电压经DC/DC回路维持在额定电压的90%～95%左右。

当主电源直流系统故障排除，恢复供电时，装置面板对应电源指示灯亮，装置自动切换回主电源供电。

装置切换过程中，面板上红色告警指示灯会有瞬间闪烁，属于正常现象。装置告警端子Ⅰ为常闭接点，当装置主电源输入、备用电源输入、以及电源输出3个端口中任意一路电压低于额定值的80%时，常闭接点打开，通知装置失电;端子Ⅱ为常开接点，当装置内部出现严重故障时，接点闭合，通知装置出现故障。

在装置运行过程中，实时监视装置的运行状态是保证可靠供电的基础;因此要求将告警端子接到监控系统，当有故障发生时能得到及时有效的处理。

4.2  造后系统试验

4.2.1  通电前检查

①检查装置输入端、输出端极性正确;

②确认输入电源电压范围满足装置要求;

③确认输入端空开处于断开位置，输出端负载断开。

4.2.2  装置通电检查

①合上主回路电源空开，观察装置面板上的指示灯，Ⅰ路电源指示灯和Ⅰ路工作指示灯应点亮;第一路报警指示灯亮起，约几十秒后装置自检结束后熄灭;

②合上备用电源空开，Ⅱ路电源指示灯点亮;

③测量输出电压幅值、极性正常;

④输出端带载，测量输出电压正常。

4.2.3  改造后试验

①确定装置输入为双路正常电压，输出带正常负荷;

②观察面板指示灯状态，将主电源空开断开，装置立即切换到备用电源上，切换时间为0.42 ms，符合改造方案中切换时间小于8 ms要求。运行灯和电源灯也相应变化。

③测量输出电压为230.8 V，比输入电压232低1.2 V属于正常范围。

④将主回路空开合上，对应的电源指示灯亮起，电源切换到主回路。

⑤断开备用电源空开，装置Ⅱ路电源指示灯熄灭，装置无切换动作。

⑥再次测量输出电压为230.8处于正常值。

⑦合上备用电源空开，试验结束。

整个试验过程中，装置可靠切换，负载设备没有异常情况，面板无异常告警状态。

5  结  语

本次改造解决了MFT保护回路直流双电源系统形成了环路的重大安全隐患，通过双电源切换装置将两路直流电源进行隔离，改造后的电源切换装置有故障报警和失电报警输出功能，报警信号被引至监视系统，热控电源的运行状态实现了实时监视，便于及时发现和处理问题。经过半年时间的运行，装置工作稳定可靠，状态良好，本次改造成功。

参考文献：

[1] 望亭发电厂.660 MW超超临界火力发电机组培训教材（热控分册）[M].

北京：中国电力出版社，2011.

[2] 国能安全[2014]161号，防止电力生产事故的二十五项重点要求[S].