交流不接地系统在发电机机组控制回路的使用实践

常新海，闫占智，曹 强

（酒钢（集团）公司能源中心，甘肃嘉峪关 735100）

1 概述

某电厂4台350 MW机组设计为发-变-线单元机组，锅炉采用燃煤超临界参数变压运行螺旋管圈直流炉。制粉系统采用正压直吹式冷一次风制粉系统（无中间粉仓），配5台ZGM95G-Ⅱ中速磨煤机。DCS控制系统设置RB保护(辅机故障减负荷)，单台磨煤机跳闸时快速减20 MW负荷。两台磨煤机跳闸时快速减100 MW负荷。

磨煤机油站采用交流控制系统，控制电源取自动力电源（TN-C），系统电源采用中性点直接接地（TN-C）接线方式。控制回路发生接地故障时形成单相短路,由于控制回路电源空开无法实现选择性，分支电源线路故障会造成控制系统总电源跳闸，导致磨煤机油站跳闸并致系统停运。

2 存在问题及原因分析

2.1 存在问题及运行统计

该电厂4台350 MW机组自投运以来，运行中曾多次出现由于磨煤机就地控制柜控制电源接地短路故障，造成主机跳闸，运行统计数据见表1。

表1 磨煤机油站事故跳闸统计表（删除相同原因后的不完全统计）

2.2 原因分析

磨煤机油站包括1#、2#稀油站电机、稀油站电加热器、液压站加载油站电机、液压站电加热器、油系统电磁阀等。油站系统设备较多，控制系统复杂，油站控制回路总电源取自主电源回路，分支控制电源回路装设单相空开。

该厂运行中造成磨煤机油站控制回路接地故障的原因较多，包括电源电缆绝缘破损(振动磨损、机械损伤、绝缘过热损伤)、检修维护不当、元件短路故障等。控制回路发生任何形式的相线接地，都形成单相短路，由于控制电源空开选型无法实现级差配合和保护选择性，该厂机组运行中基于以上原因造成控制系统总电源跳闸，造成磨煤机油站停止工作联跳运行磨煤机，给电厂安全生产造成较大影响。

3 解决方法

3.1 解决控制回路接地跳闸的方法

（1）使用直流控制电源：重新敷设电源电缆，控制回路元件全部选用直流元件进行改造。原交流控制回路元件全部拆除。

（2）使用交流不间断电源UPS：核算交流不间断电源UPS备用容量是否满足要求改造。

（3）使用交流不接地系统（IT）控制电源：使用隔离变压器将交流接地系统TN-C电源改变为交流不接地系统（IT）。

表2 解决方法对比表

经技术经济综合分析比较，选择方案三进行整改。在原控制回路增加隔离变压器，将交流接地系统TN-C电源改变为交流不接地系统（IT）；控制电压维持不变，控制元件保持原设计配置；增加交流电网绝缘电阻监测仪F96-BMΩ，实现交流不接地电源系统绝缘在线监测报警功能。改造接线原理框图见图1。

图1 磨煤机油站控制回路改造接线原理框图

3.2 绝缘监察装置功能

（1）控制系统采用交流不接地系统（IT）作为控制电源，装设绝缘监察装置。发生一点接地时不构成短路回路，不产生故障电流，控制回路不会跳闸可以继续运行。

（2）设定接地报警值。绝缘电阻小于0.5 MΩ时装置报警。

（3）设计声光报警功能，将绝缘监察装置报警信号转换为声光报警信号，告知值班人员及时处理。

3.3 改造效果

截至2018年1月25日,电厂20台磨煤机油站已全部改造完毕，已经准确报警4次，避免了3次磨煤机跳闸事件。

表3 改造后运行故障情况统计表

4 结束语

交流不接地控制电源系统在磨煤机油站控制回路上的应用，能够有效避免磨煤机因控制电源接地构成短路造成的跳闸事件发生。设计原理简单投资少，随着设备电气元件和电缆的长期运行和老化，该系统的应用对于电厂机组安全运行具有重要意义。

火力发电厂厂用重要辅机的安全运行是机组安全稳定的基础，这种基于运行实际提高重要辅机运行可靠性的供电方式选择和设计思路，对于电厂连续运行的重要转机，如给煤机、抗燃油泵、高压旁路门EH油站、引风机油站等具有推广应用价值，同时对于火力发电厂、电力工程设计单位和设备成套供应单位的设计、制造和改进具有良好的参考借鉴意义。