带式输送机控制回路改造分析

陈京静

（马鞍山当涂发电有限公司，安徽 马鞍山 243102）

0 引 言

在火电厂输煤系统中，带式输送机（又简称皮带机）在煤粉传送环节必不可少。它的运行状况与电力生产、设备安全、人员生命密切相关。带式输送机控制回路的可靠性和保护装置的稳定性对其安全稳定运行起着决定性作用。所以，某发电公司继电保护班决定对全厂带式输送机的控制回路进行梳理排查，从控制与保护的角度出发，消除回路隐患，保证带式输送机能够稳定、可靠运行，从而保障设备安全[1]。

1 带式输送机开关简介

1.1 主回路

某发电公司输煤系统由#1A（#1B）～#12（#12B）共计24条输煤皮带贯穿，其中#1A、#1B、#2A、#2B、#7A、#7B皮带较长，由6 kV电机传动，其余皮带由380 V电机传动。它们均有独立的保护装置对开关进行监控和保护。

图1 6 kV带式输送机控制回路（跳闸部分）（#1、#2、#7）

1.2 控制回路

该公司带式输送机开关控制回路如图1、图2所示，其中拉绳开关控制部分已在图中标明。

图2 380 V带式输送机控制回路

从标注可以看出，#1A、#1B、#2A、#2B带式输送机开关跳闸回路由开关柜就地指令、热控PLC远程指令、拉绳开关动作、380 V电动机控制中心、母线低电压保护、热控PLC皮带保护（拉绳开关、跑偏开关、打滑开关、撕裂开关……）和综合保护装置K01动作实现；其余带式输送机开关跳闸回路由开关柜就地指令、带式输送机就地紧急跳闸、热控PLC远程指令（打滑、撕裂、跑偏等皮带保护动作逻辑也在该出口设定）和拉绳开关动作实现。

1.3 皮带保护

就地皮带保护主要分热控和电气保护两类。热控皮带保护由就地的拉绳保护、跑偏保护、打滑保护和撕裂保护等接点实现，而电气皮带保护由就地拉绳开关接点实现。现继电保护班重点分析拉绳开关回路。

拉绳开关本质上是一种机械保护装置，在火电厂输煤系统中广泛应用。在带式输送机附近发生重大缺陷异常时，它可实现带式输送机得紧急停机。目前，广泛应用的拉绳开关为无源机械式双向拉绳开关。沿带式输送机沿线，每隔40 m安装无源机械式双向拉绳开关于双侧的固定支架。拉绳开关之间系上拉绳，在紧急情况下，在带式输送机沿线任意位置拽动拉绳，触发拉绳开关来实现紧急停机。拉绳开关通常由2副常开接点输出，分别送至热控PLC回路和电气控制回路。由于拉绳开关数量较多，若各自独立送至控制中心，即浪费控制电缆、接线端子，也增加了检修人员的维护量。因此，设计一种输送机将所有拉绳开关的常开接点并联在皮带尾部，将2组接点由一根电缆送至380 V电动机控制中心，并将拉绳开关送至电气控制回路的接点，单独送至带式输送机6 kV厂用电配电装置控制回路（或者380 V动力中心开关控制回路）实现电气保护；而拉绳开关送至热控PLC远程站的接点与跑偏保护、打滑保护、撕裂保护的输出接点一并，通过一根电缆送至热控PLC远程站。由热控PLC远程站综合判断输煤皮带的实时状况后，控制带式输送机的控制回路，实现热控保护。

2 直流回路接地危害

直流系统一般包括供给保护、控制、信号、计算机监控、事故照明、交流不间断电源等重要负荷，因此对供电的可靠性要求很高。生产现场中，直流电缆分布于各大控制回路中，数量多、范围广，尤其是在煤灰、粉尘、水汽严重的复杂环境下，极易受尘土、潮气的腐蚀，导致某些绝缘薄弱元件的绝缘性降低，甚至破坏绝缘造成直流系统接地。而直流接地故障中危害较大的是两点接地，接地后可能造成严重后果[2]。直流两点接地故障，因接地点的位置不同，可能造成保护和自动装置误动、拒动，或者烧毁继电器接点，甚至使直流控制电源保险熔断等。

继电保护班从防范直流系统接地为着力点，制定并开展如下防范措施：

（1）对比历次检修记录，重点关注回路绝缘下降，及时消除直流回路接地的缺陷；

（2）核对二次图纸与现场接线，及时整改消除寄生回路，杜绝交直流回路共用电缆；

（3）依据国家能源局（国能安全[2014]161号）《防止电力生产事故的二十五项重点要求》第22、23条相关要求，核查现场的直流绝缘监测装置，应具备实时监测交流窜入直流的故障测记和告警功能，不满足者及时整改。

3 设计存在的问题

国家能源局（国能安全[2014]161号）《防止电力生产事故的二十五项重点要求》第18.7.5中规定：交流电流和交流电压回路、交流和直流回路、强电和弱电回路，均应使用各自独立的电缆[3]。GB/T 14285-2006《继电保护和安全自动装置技术规程》6.5.3.4中规定：交流和直流回路不应合用同一根电缆[4]。现实应用中，近几年由于各种原因造成交流窜入直流引发的误动事故多次发生。

核查该公司6 kV开关柜控制回路均为直流控制，而所有输煤皮带的拉绳开关输出2副接点都是由同一根电缆送至380 V电动机控制中心端子排，然后送至6 kV开关柜控制回路。因此，这就是问题所在——#1、#2、#7皮带的拉绳开关2副接点由一根电缆送出，一副供热控PLC逻辑判断（交流），一副供电气控制回路（直流）。可见，该设计存在交直流共用电缆的隐患，且输煤系统电缆绝缘一旦下降，交流窜入直流，将直接威胁全厂直流系统，造成保护出口中间继电器误动，或者导致直流回路熔丝熔断而发生保护拒动事故。

从保护装置、电力系统二次部分等相关的规范要求中得知：交直流回路是两个相互独立的系统，直流回路是绝缘系统，而交流回路是接地系统，若共用一根电缆，将使电缆绝缘下降，两者之间容易发生短路发生相互干扰，从而降低直流回路的绝缘电阻，威胁全厂直流系统的安全。所以，交直流回路不能共用电缆。

4 解决方案

发现问题后，经过专业人员深入讨论后，决定在6 kV开关柜控制回路增加隔离继电器，将交直流回路进行有效隔离。改造后控制回路如图3、图4所示，隔离继电器KM1由交流220 V电源供电，由KM1扩展输出接点作为拉绳开关跳闸接点。

图3 改造后6 kV带式输送机控制回路1（#1、#2、#7）

消除隐患，刻不容缓。明确工作任务和技术要求后，技术人员及时编写施工方案、填写异动申请和履行审批程序，并与辅控运行沟通，逐台停运#1、#2、#7带式输送机，在6 kV开关柜内增加隔离继电器，将电气回路（110 V DC）与热控PLC回路（220 V AC）进行隔离，防止交流窜入直流系统，保障全厂直流系统的安全和机组的稳定运行。

图4 改造后6 kV带式输送机控制回路2（#1、#2、#7）

5 结 论

带式输送机运行的稳定性对安全生产具有重要意义，而在现实应用中，由于环境复杂、电缆敷设问题、保护装置自身的缺陷，绝缘不良现象时有发生。因此，杜绝交直流共用电缆，在输煤系统中尤为重要。由于设计、调试和安装的不正确，将给保护及二次回路带来潜在的隐患且不易发现，威胁着机组的稳定运行。保护人员在日常设备管理中需认真学习各类反措文件，加强新设备的验收与管理工作，将隐患排查落到实处。