火电厂防止给煤机控制回路电源瞬时失电的优化措施

宁夏枣泉发电有限责任公司 孙 岩 陈 昊

宁夏枣泉发电有限责任公司现有两台660MW 超超临界机组，每台机组配置六台CS2024型电子称重式给煤机，由上海发电设备成套设计研究院提供，每台给煤机同步配置低电压穿越装置。2019年12月11日，#2机组负荷515MW，磨煤机A、B、C、D、E 运行，总燃料量258t/h。机组运行中因UPS A 段馈线柜内“#2机热控UPS 电源柜电源一”空开ZK5脱扣，电源丢失，引起#2机热控UPS 电源柜供电电源切换，切换过程中所有给煤机控制回路瞬时失电，给煤机运行信号消失，锅炉失去全部燃料保护跳闸。

国内大型火电厂主要使用STOCK 型或类似原理的给煤机，很多电厂已为变频器电源配置低电压穿越装置，但发生控制回路瞬时失电时，给煤机仍会跳闸无法自启，STOCK 型或类似原理的给煤机均存在此类问题，本文从故障发生的原因及解决问题的方案上进行详细的剖析。

1 故障原因分析

1.1 机组MFT 原因分析

STOCK 给煤机电气回路图见图1所示，给煤机变频器动力电源由MCC 段送来的一路三相380VAC 电源，给煤机控制回路电源取自热控UPS电源柜。六台给煤机控制回路电源均取自热控UPS电源柜，热控UPS 电源柜两路进线总电源分别取自UPS A 段馈线柜和UPS B 段馈线柜，经双电源切换装置（GE Entell-Switch250）后为六台给煤机控制回路供电，如图1所示。

经检查UPS A 段馈线柜断路器ZK5故障脱扣，导致#2机组热控UPS 电源柜双电源切换装置启动，切换过程中给煤机控制回路电源瞬时失电，五台运行给煤机运行信号消失，锅炉失去全部燃料。失去全部燃料MFT 逻辑判断为：任一油层投运或磨煤机运行记忆、锅炉失去所有油燃料及锅炉失去所有煤燃料条件同时满足。失去所有煤燃料条件为六套制粉系统磨煤机停运或给煤机运行信号消失，逻辑图如图2所示。

图1 给煤机控制电源分配图

图2 A 磨组停运逻辑图（其他磨组同A 磨）

1.2 给煤机跳闸原因分析

经测试，热控UPS 电源柜双电源切换装置GE Entell-Switch250故障切换时间约70ms，切换过程中电压最低跌落至1.2V（图3）。由于控制回路电源电压最低跌落至1.2V，远程启动继电器FS 在电压瞬间跌落过程中无法自保持，导致给煤机变频器启动指令1ZJ 触点断开，给煤机跳闸（图4）。

图3 双电源切换装置切换时间及压降测试结果

图4 给煤机控制回路原理图

2 防止给煤机控制回路电源瞬时失去的措施

为提高给煤机运行可靠性，从给煤机控制回路电源及DCS 逻辑两方面入手，现分述如下：

合理配置给煤机控制电源。六台给煤机控制回路电源均取自热控UPS 电源柜，对六台给煤机控制回路电源重新引接合理配置，将六台给煤机控制回路电源由热控UPS 电源柜改至A/B UPS 馈线柜，A、C、F 给煤机控制回路电源取自UPS A 段馈线屏,B、D、E 给煤机控制回路电源取自UPS B 段馈线屏。

给煤机控制回路中加装延时断开继电器。通过在给煤机控制回路中增加延时继电器，增加给煤机控制回路延时断开功能，防止电压瞬间跌落或控制信号抖动引起给煤机误跳闸。在给煤机启动回路中加入延时继电器，设置延时断开时间大于电源切换装置的切换时间差，设置为2s，控制回路接线改造见图5，即将BC 继电器（新加装的）与原有的FS进行并联，将FS 继电器常开触点接入端子6（正端）与BC 继电器A1端之间，将BC 继电器的延时断开节点15和18接入给煤机端子6与端子16之间。

图5 改造后给煤机控制回路图

给煤机控制回路中加装小UPS 电源。在给煤机控制回路中加装小UPS 电源，可有效解决给煤机控制电源受外界电源波动或失去的影响，提高给煤机控制回路的可靠性。但会出现另外的问题，给煤机控制电源使用UPS 供电时，当给煤机动力电源电压低到变频器不能工作时给煤机也将停止运行，由于此时控制电源正常，“变频器电压低”停运给煤机这一事件将被给煤机控制装置认为是由于变频器故障而停运的给煤机，给煤机控制装置将记忆并保持这一故障状况，不能及时远方启动给煤机[1]。

给煤机运行信号延时断开功能。失去全部燃料MFT 逻辑判断为：任一油层投运或磨煤机运行记忆、锅炉失去所有油燃料及锅炉失去所有煤燃料条件同时满足。失去所有煤燃料条件为六套制粉系统磨煤机停运或给煤机运行信号消失，通过对给煤机“运行”信号加延时断开逻辑功能块，当控制回路电源瞬间失去，给煤机不会出现跳闸（图6）。

图6 磨组停运判断逻辑图

自动控制回路中防误动措施。由于给煤机运行状态和给煤量参与模拟量调节系统的运算逻辑，中速磨煤机内储煤量在瞬间磨煤机输出的煤粉变化不大，如果给煤机控制电源瞬间失去或波动使给煤机运行状态和给煤量发生突变，将造成锅炉主控指令的大幅度变化，影响锅炉安全运行。为此，应对自动调节回路的相关逻辑进行修改。实际DCS 逻辑组态中，将参与煤量主控回路中的实际给煤量累积回路中，增加给煤机“运行”信号延时3s 断开的逻辑功能块，有效避免给煤机运行信号瞬时消失导致的自动控制功能异常。

3 结语

本文就火电厂发生控制回路瞬时失电造成给煤机无法自启而全部停运的事件，分析给煤机全停导致锅炉MFT 的原因，提出解决给煤机供电系统可靠性和有效的DCS 控制策略方面的解决方案，并通过实际试验和使用验证解决方案的可行性。给煤机控制系统可靠性得到显著提高，使机组运行更加安全可靠，对使用同类型设备的兄弟单位具有借鉴意义。