300 MW 机组保安段回路改造的应用分析

王学军

（山西临汾热电有限责任公司， 山西 临汾 041000）

0 引言

发电厂保安电源是为了保证机组在全厂停电的情况下仍然可以给发电厂内重要的保安负荷供电，确保机组能够安全停运[1-2]。近年来，各发电厂逐渐形成了双回出线的形式，增加了输电线路发生故障的风险以及发电厂全停的几率。 在这种情况下，厂用电源是否能够安全停机面临着巨大的考验，对保安电源的可靠性也提出了更高的要求[3]。 山西临汾热电有限责任公司为解决1 号机组保安段在运行中发生的故障，共进行过3 次改造，以确保保安段逻辑正确。

1 3 次改造原因分析及解决方案

1.1 保安段逻辑第一次改造

1.1.1 机组投运时的保安段逻辑

保安段电源的正常切换是利用柴油发电机的断路器和交流事故保安段上的工作电源进线断路器相互联锁实现的。在正常运行情况下，保安段由保安工作进线的某一个分支供电（AZKK 合位），当该分支断开时柴油发电机的控制柜联锁另外一个工作分支BZKK 合闸；当保安段母线电压失压时，经3～5 s 延时（躲开继电保护和备用电源自动投入时间），通过保安段母线电压监视继电器及辅助继电器联动柴油发电机自动启动， 同时联锁保安段上工作电源进线断路器AZKK、BZKK 跳闸和柴油发电机断路器ZKK1 合闸，柴油发电机开始向保安段母线供电。 当保安段工作电源恢复时，保安段应实现反同期功能，切换至工作电源， 停机工作由值长按程序自动停机或手动停机。停机时，由反同期可编程逻辑控制器控制柜依次跳开柴油发电机断路器ZKK0 及保安段进线断路器ZKK1。 在正常工作时，机组能实现带载试验功能。闭锁柴油机控制屏上手动和自动启动功能，可安全进行设备维护和检修。

1.1.2 机组投运后保安段逻辑缺陷

为保证柴油发电机正反同期并网功能，柴油发电机参与了保安段A、B 路电源AZKK 和BZKK 开关的合跳功能，其启动判据不是以保安段失电为依据，而是以市电A、B 段电压是否正常为依据。 当柴油发电机检测到AZKK 或BZKK 开关上口电压采样信号正常时， 分布式控制系统DCS（distributed control system）远方、就地均无法自由分、合AZKK和BZKK 开关， 致使保安段发生误动掉闸风险极大。 同时逻辑回路中，24 V 直流电源失电将直接联跳保安段市电电源开关， 导致保安段正常运行中无法进行24 V 蓄电池更换保养等工作。 2012-12-26T10：10， 设备维护部锅炉专业维护人员在进行1号柴油发电机保养维护工作时， 维护人员在未采取防范措施情况下，厂家工作人员断开蓄电池电源，因保护设计不合理，导致1 号机组电气保安段失电。

1.1.3 保安段逻辑第一次改造内容

在1 号机组等级检修时对1 号柴油发电机控制系统逻辑进行了改造，改造后柴油发电机不再参与保安段 A、B 路电源 AZKK 和 BZKK 开关的合分，改由DCS 系统进行控制，保安段A、B 路电源失电后将直接启动柴油发电机， 同时24 V 直流电源失电将不再联跳保安段市电电源开关，具体实施内容如下。

a） DCS 系统增加保安段母线失电测点， 用来监测保安段是否带电。DCS 系统增加保安段电压联锁按钮，用来投切保安段AZKK、BZKK、ZKK0、柴油发电机之间的联锁。

b） 机组正常运行情况下， 以炉PC A 段供电、AZKK 开关合闸、 保安段电压联锁在投入位为例，当DCS 系统检测到保安段母线失电时，DCS 发分AZKK 指令，合 BZKK 指令。 当 3 s 内检测到 BZKK已合且保安段母线失电信号消失时，认为BZKK 合闸正常，不联启柴油发电机。 当3 s 内检测到保安段母线失电信号仍然存在时， 认为BZKK 合闸失败，发分 BZKK 指令。 检测到 AZKK、BZKK 均在分位时，同时DCS 联启柴油发电机，合柴油发电机出口开关ZKK0，柴油发电机在14 s 内自检测建压正常后，柴油发电机联合出口开关ZKK1，给保安段供电。 当市电恢复正常后，将柴油发电机控制面板上打到“手动”位，DCS 系统保安段电压联锁按钮打在“退出” 位， 手动停止柴油发电机，DCS 远方合AZKK 开关，保安段恢复正常运行方式。

c）机组正常运行情况下，如果是炉PC B 段供电，BZKK 开关合闸，保安段电压联锁在投入位，当DCS 系统检测到保安段母线失电时，DCS 发分BZKK 指令， 合 AZKK1 指令。 当 3 s 内检测到AZKK 已合且保安段母线失电信号消失时， 认为AZKK 合闸正常，不联启柴油发电机。当3 s 内检测到保安段母线失电信号仍然存在时，认为AZKK 合闸失败，发分AZKK1 指令。检测到AZKK、BZKK 均在分位时，同时DCS 联启柴油发电机，合柴油发电机出口开关ZKK0，柴油发电机在14 s 内自检测建压正常后，柴油发电机联合出口开关ZKK1，给保安段供电。 当市电恢复正常后，将柴油发电机控制面板上打到“手动”位，DCS 系统保安段电压联锁按钮打在“退出”位，手动停止柴油发电机，DCS 远方分ZKK0 开关，合AZKK 开关，保安段恢复正常运行方式。

d） 在 DCS 内增加 AZKK、BZKK、ZKK0 等 3 个开关之间互相闭锁逻辑。

1.1.4 保安段逻辑第一次改造效果

柴油发电机逻辑改造结束后，对1 号柴油发电机进行单体试验，验证确已具备预期功能。 在1 号机组 DCS 系统对保安段 A、B 电源开关 AZKK1、BZKK1 进行分合闸试验，分合闸正常，同时验证1号柴油发电机就地控制屏电源控制开关无法对AZKK1、BZKK1 进行合分；1 号机组保安段 A 电源AZKK1 分闸后 B 电源 BZKK1 联动正常，B 电源分闸后柴油发电机联动正常，柴油发电机启动以保安段是否失电作为判据； 柴油发电机24 V 电源甩线失电后发“柴油发电机控制电源消失”信号，但不再联跳保安段市电电源开关；对1 号柴油发电机分别进行就地手动空载启动、远方自动空载启动、事故状态启动带载试验，试验结果正常。

1.2 保安段逻辑第二次改造

1.2.1 保安段逻辑第一次改造后的缺陷

保安段逻辑第一次改造后， 在多次试验中发现，A、B 段进线开关之间切换由DCS 控制，而DCS启动切换B 段进线开关时间过长，导致保安段重要负荷失电，对设备的安全带来了极大的隐患。

1.2.2 保安段逻辑第二次改造内容

第二次改造时新增快切装置1 套，实现保安段电源进线开关快速切换。 正常运行时，保安段母线由工作电源供电，当工作电源侧发生故障时，快切先跳开工作电源开关，然后合备用电源。 待故障排除后，可实现装置手动启动，手动启动由DCS 远程操作，自动从保安B 段进线切回保安A 段进线，以实现正常运行。 若快切装置启动后，B 段电源开关拒合或即使合上发现母线电压不能恢复正常工作，则装置发出信号，并将已经合上的B 段电源开关跳开， 防止柴油发电机启动后将电源倒送至电网，此时快切给DCS 发一个“切换电源失败”的遥信，由DCS 启动柴油发电机。 拆除保安段的失电继电器，删除保安段母线失电信号联启柴油发电机逻辑，同时将 DCS 上原 AZKK、BZKK、ZKK0 等 3 个开关之间联锁逻辑去除。柴油机的启停及柴油机与母线之间断路器的合分闸均不需要快切控制。装置手动切换失败不发出此信号。

1.2.3 保安段逻辑第二次改造效果

本次改造结束后对保安段逻辑进行了试验，保安段在A 段失电时成功切换至B 电源， 母线电压恢复正常，不掉负荷；在B 电源开关拒合或即使闭合但母线仍然失压，则快切装置发“启动柴油发电机”命令，柴油发电机联启正常。

1.3 保安段逻辑第三次改造

1.3.1 保安段逻辑第二次改造后的缺陷

在1 号机的一次检修工作过程中扳手滑落，导致锅炉PC 段A 相母线接地短路，1 号机锅炉PC段母线及保安段失电，就地检查发现保安段失电后柴油发电机并未联启。 后经对保安段逻辑检查发现，1 号机保安段快切装置可以实现保安段两个电源进线开关快速切换， 但不能满足保安A、B 段失电联启柴油发电机的要求，保安段逻辑仅靠快切装置给DCS 发一个切换失败的信号来启动柴油发电机，而切换装置仅在正常切换不成功时发切换失败信号，并未涉及现场其他各种失电情况。 柴油发电机不联启，导致保安段重要负荷失电，严重威胁发电机汽轮机等主设备的安全。

1.3.2 保安段逻辑第三次改造内容

因第二次改造的逻辑缺失导致保安段的严重不可靠，故对保安段进行第三次改造，通过对二次回路检查以及对DCS 逻辑进行梳理， 恢复原保安段的失电继电器和保安段母线失电信号联启柴油发电机逻辑， 同时恢复 DCS 上原 AZKK、BZKK、ZKK0 等3 个开关之间部分联锁逻辑。

1.3.3 保安段逻辑第三次改造效果

改造完成后进行了多次试验，保安段失电柴油发电机联启正常。

2 方案结果分析及结论

经过上面3 次对保安段二次回路进行改造以及对DCS 逻辑的梳理，保安段逻辑正确，各设备联启正常。现存的隐患为柴油发电机启动逻辑仍靠失电继电器动作启动（无压启动），没有母线电压互感器 PT（potential transformer）断线以及进线 PT 断线检测功能，失电继电器的质量好坏直接决定着柴油发电机能否启动成功，也易造成失电继电器故障误跳保安段，对设备带来极大的隐患，故需要后期将保安段快切装置更换为发电厂保安段专用快切装置，彻底解决保安段逻辑问题。

3 结束语

发电厂交流事故保安电源系统供电的可靠性直接关系到发电机组设备安全停机的成败。为了保证保安段电源的可靠性，继保专业经过对二次回路进行检查以及对DCS 逻辑进行了梳理， 在保安段安装失电继电器， 同时将DCS 上原保安A、B 段电源切换的逻辑去除。 通过现场多次试验，保安段失电柴油发电机联启正常，成功解决了这一重大安全隐患，为机组的安全稳定运行做出了贡献。