火电厂汽轮机DEH控制系统的直流电源供电方式改造

李建华

(郑州裕中能源有限责任公司，河南郑州472355)

1 系统介绍

1.1 汽轮机DEH控制系统介绍

郑州裕中能源有限责任公司#1、2机组为2×300 MW汽轮发电机组，汽轮机是东方汽轮机有限公司生产的N300-16.7/537/537-8型亚临界、一次中间再热、双缸双排汽凝汽式汽轮机。该汽轮机调速控制系统为数字电液调节系统(DEH系统)，控制部分由上海FOXBORO DCS控制系统和东汽厂DEA伺服卡件组成，就地设备由MOOG伺服阀、VICKERS电磁阀和无锡河埒6000TD型LVDT以及油动机等设备组成。DEH系统控制原理为:稳态时，电网负荷指令和机组实际负荷相等，系统不进行调节，各设备保持目前平衡状态;动态时，电网负荷指令和机组实际负荷不相等，DCS系统根据负荷指令与实际负荷的偏差，经过运算后发出控制指令给伺服卡，伺服卡将接收到的指令和LVDT的反馈进行比较，然后根据偏差进行运算，再输出指令给伺服阀，由伺服阀控制油动机的进油和回油，从而调节阀门的开度，最终改变汽轮机进汽量的大小，实现负荷的自动调节。

1.2 汽轮机DEH系统控制机柜电源的供电方式

DEH系统控制机柜分为卡件柜和继电器柜。卡件柜的供电方式为:主、付两路交流220 V电源，主、付电源分别取自电气侧UPS电源和仪控段电源。继电器柜的供电方式为:主、付两路直流220 V电源，主、付电源分别取自电气侧直流I段母线和直流II段母线，然后经DEH继电器柜内空气开关及二极管连接，两路电源并联后最终供给柜内继电器和就地机侧电磁阀。通过电磁阀的带电和失电实现对阀门油路的控制，从而实现紧急情况下系统自动打闸停机(通过快速泄掉系统油压，实现阀门的快速关闭)，最终保证电厂设备和电网的安全。

2 电源系统存在的问题

自机组投运以来，DEH直流220 V电源系统存在以下不良影响。

2.1 对电气专业的影响

#1、2机组DEH直流220 V电源系统存在一个共同的问题，电气检修人员总反映电气直流I段母线和直流II段母线存在合环现象，电气装置总出现合环报警信号，给直流供电系统的安全运行带来隐患;另外在电气直流I母和II母有一个接地的情况下，I母和II母均出现接地报警，无法判断实际上是哪根母线接地，不利于对故障的快速分析和处理，降低了机组运行的安全系数。

2.2 对热工专业的影响

DEH直流220 V电源系统长期合环运行，也严重影响了DEH系统直流设备的安全工作。如果DEH系统的直流供电电源出现问题，DEH柜内直流继电器和就地电磁阀都将不能正常工作，在机组出现异常的情况下，则不能实现紧急自动停机，将会给电厂和电网造成严重的安全事故，后果不堪设想。

3 分析原因

原设计的DEH控制系统直流220 V电源供电方式为:两路直流220 V电源由电气直流I段母线和直流II段母线同时供电，然后经DEH继电器柜内两个空气开关和4个直流二极管实现两路直流电源的隔离和供电，最后两路电源的出口并在一起，向DEH柜内继电器和机侧的就地电磁阀供电。原DEH系统直流电源供电方式如图1所示。

图1 原DEH系统直流电源供电方式

图1中C点为非交叉点，JR11和JR12为电源监视继电器，r10和r11为两个电阻，主电源的正极经过二极管V1和付电源的正极经过二极管V3(V1和V3的正极均接电源的正极)并联在一起，做为DEH系统直流220 V的正极对外输出端口(如图1中端口1)。主电源的负极经过二极管V2和付电源的负极经过二极管V4(V2和V4的负极均接电源的负极)并联在一起，做为DEH系统直流220 V的负极对外输出端口(如图中端口2)。端口1和2为系统电源的最终输出去驱动负载(柜内继电器和就地电磁阀)，通过电磁阀的带电和失电来控制油压的变化，从而能够实现机组紧急情况下自动停机，以保证设备的安全。

在机组运行过程中，电气工作人员反映，这种电源供电方式中往热工DEH系统供电的两路直流母线存在合环现象。为了进一步确认合环现象是否真正是DEH系统造成的，将DEH系统两路空气开关中的一路断开，此时合环现象消失。在逐步排除了柜内继电器、就地电磁阀及中间电缆后，最终确认是DEH直流电源供电方式的问题。这种由二极管实现隔离和供电的方式，由于二极管的工作特性决定其不能实现电源的完全隔离，从而造成两路电源存在电气合环的现象。

4 改造方案及实施

原因分析清楚后，决定对DEH系统直流电源供电方式进行改造。经过设备选型，采用郑州恒盛科技发展有限公司生产的专用电源隔离装置代替二极管起电源隔离和供电的作用，#1、2机组分别在2010年3月和6月检修，在厂家指导下分别对两台机组DEH系统直流电源供电方式进行改造，改造后供电方式如图2所示。

图2 改造后的DEH系统直流电源供电方式

注:图2中C点为非交叉点，用电源隔离装置代替二极管V1和V2，起到隔离和供电的作用，由1、2两个端口向外供电。

电源隔离装置的性能指标为:型号:CTDSHS1100I220B220;输入:直流220 V+10%;输出:直流220 V 5 A;S/N:201001050908;厂家:郑州恒盛科技发展有限公司。

5 改造效果

在对DEH控制系统直流220 V电源供电方式进行改造后，电气侧的合环现象消失，机组运行至今，没有再出现过合环现象。这次改造不但消除了电气侧直流母线的合环报警，而且也消除了热工DEH控制系统的安全隐患，同时也有利于某段母线出现接地报警现象时的故障判断和处理。这些问题的解决，都大大提高了DEH控制系统的安全可靠性，从而保证在紧急情况下机组能够安全可靠地自动停机，保障电厂设备和电网的安全。

［1］孔元发.热工自动控制设备［M］.北京:水利电力出版社，1994.

［2］降爱琴.数字电液调节与旁路控制系统［M］.北京:中国电力出版社，2006.

［3］王常力，罗 安.分布式控制系统(DCS)设计与应用实例［M］.北京:电子工业出版社，2004.