火电厂热控电源柜改造及电源管理探讨

热控供电系统的稳定运行在火电厂非常关键，近年来因热工电源问题引发设备或系统故障甚至机组跳闸事件屡有发生。徐州华润电厂一期2×300MW机组投产于90年代中期，电源柜内电气元件已出现老化现象，性能检测参数不能满足目前行业标准要求，最初的设计隐患也逐渐呈现。为提高电源可靠性，在广泛查阅标准、调研分析、结合现场实际的基础上开展了#2机组的热控电源柜整体改造。

1 改造案例概要

1.1 设备情况

#2机热控电子间设有#1、#2、#3电源柜，每个电源柜设A面和B面，共计6面。主要为DEH系统、热控继电器盘、火检柜、TSI 柜、ETS 柜、现场控制监视信号、部分电磁阀供电。电源切换装置型号为CJ10-60 60A，属于继电器式自动切换装置。按照负荷重要性将电源分级，其中直流电源设备、DEH系统、ETS系统、大小机TSI系统、炉膛火焰检测系统电源等影响机组安全运行的电源系统为重要负荷，一般监视仪表和电磁阀等允许短时停电的电源系统列为次要负荷，保温伴热电源为一般负荷。

1.2 改造原因

电源切换装置性能参数不满足最新标准要求，电气元件长期运行已出现老化现象。《火力发电厂热工自动化系统检修运行维护规程（DL/T774-2015）》6.1.1.2.6规定，一般带电型热控保护系统和计算机控制系统电源切换时间应不大于5ms，检测、调节、控制、报警系统电源切换时间应不大于60ms。委托专业机构进行热控电源系统性能检测，#3A 电源柜（重要负荷）自动切换装置切换时间高达250ms，不能满足行业标准要求。

电源柜内部负载分布不合理，电源重要性等级区别不明。规程规定DEH系统、ETS系统、TSI系统、炉膛火焰检测系统等重要设备必须有两路可靠独立的供电电源，不宜选用通过电源切换装置实现双路供电：#2机ETS 柜AST 电磁阀两路电源均在#1A面，没有分散；#1A面负载有大小机TSI系统、火焰检测系统的一路重要电源和其他诸多次要电源；#2B面由#2机直流小室UPS 同一段供电，其负载为整个DEH系统的3组DPU，未分散布置，且又因后期改造柜内增加了风机振动装置电源，重要性等级不明；电源柜内有3处保温伴热电源，保温伴热电源重要等级低，故障可能性大，应独立于电源柜布置。

电源空开级差不合理。上级空开容量为36A,而热控电源柜内进线空开均为50A，易发生越级跳电事故。

1.3 改造方案实施

更换电源切换装置，优化减少切换装置数量。现有5套电源切换装置整合更换为3套切换装置,两套220VAC 40A 静态开关切换装置（ZR-STS40/2，切换时间小于10ms），一套110VDC 30A 电源切换装置（ZR-ATS/DC-30，0ms 切换）。满足切换时间和电源容量应有大于30%的余量的要求。

电源柜负载分类布置：#1柜负载次要电源。#1A面和#1B面各配置220VAC 切换装置一套，第一路电源取自UPS,第二路电源取自保安段。将70个次要电源设备对称布置在A、B 两面。例：氧量测点1、3电源布置在#1A面，氧量测点2、4电源布置在#1B面；#2柜负载重要电源。因DEH系统、ETS系统、TSI系统、火检系统均各自配备了电源模块（切换），为双电源供电型设备，因此#2柜不设电源切换装置。第一路电源取自UPS 接入A面，第二路电源取自保安段接入B面。设备的双路电源对称布置在A、B 两面，分散风险。例：大机TSI装置电源1布置在A面，大机TSI 装置电源2布置在B面；#3柜负载直流电源。#3A面配置保持不变，更换直流110V 电源切换装置。#3B面接入原两路直流220VDC 电源做备用。

表1 #2机热控电源柜电源来源及构成统计表（改造前）

表2 #2机热控电源柜电源来源及构成统计表（改造后）

集控室大屏幕电源和热工保温箱电源单独布置。大屏幕空开电流16.2A,负荷较大，将其直接由电气400V 开关室引出单独布置，不经过柜内电源切换装置。电源柜内保温伴热电源拆除，从锅炉侧专用保温伴热电源箱取电源。每个电源切换装置的输入、输出引出电源失电监视信号，接入DCS 报警系统。

2 热工电源管理几点措施

整理热工重要系统电源台账，包括系统名称、电源来源、电压等级、切换装置形式、空开级差容量、负载清单、切换过程影响、报警形式等，形成标准化资料；每周对DCS（DEH）电源分配柜、阀门动力柜电源切换装置、热控电源柜、热控继电器柜、火检系统、TSI系统、ETS 柜、CEMS系统电源部分专项巡视检查1次。查看工作状态，有无发生过切换、是否有报警信息、有无放电焦糊痕迹等。每月对电源模件进行1次红外成像检测，及时发现和处理电源系统接线或触点松动引起的过流发热隐患；机组停运超过15日再次启动前进行上述重要电源系统切换试验，验证切换功能，查看切换过程中DCS系统和光字牌报警是否正常。C级及以上检修时应进行全部电源系统切换试验，并通过录波器记录确认工作电源及备用电源的切换时间和直流供电维持时间满足要求。

在机组停机检修过程中对控制系统和重要设备的电源装置、切换装置、空气开关、端子排进行清灰、紧固工作。检查电源接线端子是否氧化，对分支保险、总保险进行认真检查。检查导线或电缆外皮完好，用500V 兆欧表测量电源系统对地绝缘，绝缘电阻应大于20MΩ；热工专用的UPS 电源电池至少每年进行一次充放电，不满足电池容量70%时及时更换；设备改造增加电源柜或在电源柜内部增加用电设备时应充分考虑电源重要等级，合理布置。计算负载容量保证电源裕量。新增的电源要注明来源，标识正确、清晰。及时更新图纸和电源台账。

火检系统中放大器电源环路连接时要保证任一接线松动不会导致电源异常，建议用线鼻压接或一根整线中间不剪断串接，有条件的应将火检放大器分散在不同的多路电源上；公用DCS系统电源应取自两台机组的DCS系统UPS 电源，电源不允许取自电气同一MCC 段，在运行中保证无扰切换。各人机接口站和通信网络设备的电源应采用两路电源供电并通过双电源模块接入，否则操作员站和通信网络设备的电源应合理分配在两路电源上；分析MFT 继电器柜和ETS 柜的供电方式，确认电源异常时继电器输出的状态。掌握操作台上停机、停炉、启润滑油泵等按钮的配置情况，分析当DCS 全部失电时，保证机组安全停运。