600MW機(jī)組數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)失電保護(hù)方案的優(yōu)化

周世盼，王勝，胡民宗

(河北大唐國際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司，河北 唐山 063611)

0 引言

河北大唐國際王灘發(fā)電有限責(zé)任公司(以下簡稱王灘發(fā)電公司)一期2×600MW機(jī)組系哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司引進(jìn)日本東芝公司技術(shù)生產(chǎn)的N600－16．7/538/538型亞臨界、一次中間再熱、高中壓合缸、單軸三缸四排汽、凝汽式汽輪發(fā)電機(jī)組。汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)為高壓抗燃油型數(shù)字電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)(DEH)，采用北京日立控制有限公司的H5000M系統(tǒng)和哈爾濱汽輪機(jī)控制工程有限公司成套的高壓抗燃油(EH)裝置，對汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷進(jìn)行控制。DEH失電后將使汽輪機(jī)失去有效控制，為了確保汽輪機(jī)安全，設(shè)置了DEH失電汽輪機(jī)跳閘停機(jī)保護(hù)。王灘發(fā)電公司#2機(jī)組大修期間，對DEH失電保護(hù)進(jìn)行了盤查，發(fā)現(xiàn)其存在嚴(yán)重的安全隱患，利用機(jī)組大修機(jī)會(huì)對DEH失電保護(hù)進(jìn)行了優(yōu)化。

1 DEH電源配置

王灘發(fā)電公司DEH是機(jī)組一體化分散控制系統(tǒng)(DCS)控制環(huán)路上的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，由#34柜、#35柜、#36柜3個(gè)控制柜組成。#34，#35柜為基本控制柜，通過控制2個(gè)高壓主汽門(TV1，TV2)、4個(gè)高壓調(diào)節(jié)門(GV1，GV2，GV3，GV4)、2 個(gè)中壓主汽門(RSV1，RSV2)、2 個(gè)中壓調(diào)節(jié)門(IV1，IV2)實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率控制。#36柜為ATC控制柜，控制汽輪機(jī)自啟、停，本文未涉及，不做闡述。#34柜為主控制柜，#35柜為擴(kuò)展控制柜，由1對互為冗余的控制器(R600C)和相應(yīng)的功能子模板組成。本文涉及的DEH電源包括#34，#35柜的控制電源、接口電源，LVDT直流24V電源。

#34，#35柜接口電源均采用日立的PS6001電源機(jī)箱供電，內(nèi)置日立PS6524(65W/24V/2．7A)電源模塊，#34柜控制電源采用日立PS6010電源機(jī)箱供電，內(nèi)置日立 PS6515(65 W/±15 V/4．2 A)，PS6505(65W/5V/12．0A)2種電源模塊，#35柜控制電源采用日立PS6011電源機(jī)箱供電，內(nèi)置日立PS6515(65W/± 15 V/4．2 A)，PS6505(65W/5 V/12．0 A)2 種電源模塊。日立 PS6505，PS6515，PS6524電源模塊為開關(guān)式模塊化直流穩(wěn)壓電源，每個(gè)電源模塊均內(nèi)置雙重化對接二極管，從PS6001，PS6010，PS6011電源機(jī)箱內(nèi)部實(shí)現(xiàn)電源輸出的冗余配置，為#34，#35柜各提供2路冗余的接口電源和2路冗余的控制電源。

接口電源主電源失電報(bào)警通過電源機(jī)箱PS60001背板報(bào)警端子ANN1，ANN2輸出，接口電源備失電報(bào)警通過電源機(jī)箱PS60001背板報(bào)警端子ANN3，ANN4輸出。電源正常時(shí)報(bào)警端子接點(diǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，電源異常時(shí)報(bào)警端子接點(diǎn)斷開，將報(bào)警接點(diǎn)串接至繼電器線圈供電回路，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展輸出。#34，#35柜控制電源主、備輸出異常報(bào)警分別通過電源機(jī)箱PS6010和PS6011背板的報(bào)警端子輸出，電源正常時(shí)報(bào)警端子接點(diǎn)為導(dǎo)通狀態(tài)，電源異常時(shí)報(bào)警端子接點(diǎn)斷開，將報(bào)警接點(diǎn)串聯(lián)到繼電器線圈供電回路，實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展輸出，如圖1所示。外接繼電器采用日本歐姆龍直流24V繼電器，帶2組常開、2組常閉接點(diǎn)，5/9，8/12為常開接點(diǎn)，1/9，4/12為常閉接點(diǎn)。

圖1 DEH電源配置圖

由圖1可以看出，#34，#35柜接口電源、控制電源主、備均正常時(shí)，繼電器 XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA5，XRA6，XRA19 線圈均處于帶電狀態(tài)。當(dāng)#34，#35柜中的一路接口電源主或備、控制電源主或備失電時(shí)，對應(yīng)的繼電器線圈失電，繼電器上的接點(diǎn)動(dòng)作。

線性可變差動(dòng)變壓器LVDT(Linear Variable Differential Transformer)屬于直線位移傳感器，通過LVDT反應(yīng)調(diào)門開度，實(shí)現(xiàn)各個(gè)汽門的閉環(huán)控制。王灘發(fā)電公司除高壓主汽門TV1外，其他9個(gè)調(diào)門與主汽門均配置2個(gè)LVDT反饋裝置。

LVDT電源由2個(gè)與控制柜獨(dú)立的直流24V電源提供，通過XJ01，XJ02繼電器分別監(jiān)視2個(gè)24V電源的狀態(tài)，如圖2所示。LVDT電源輸入1失電，XJ01繼電器失電，對應(yīng)9個(gè)調(diào)門與主汽門的LVDT反饋裝置1失電，LVDT反饋裝置1輸出為最小值(－5%)。LVDT電源輸入2失電，對應(yīng)XJ02繼電器失電，對應(yīng)9個(gè)調(diào)門與主汽門的LVDT反饋裝置2失電，LVDT反饋裝置2輸出為最小值(－5%)。只要2路LVDT電源有1路正常，就不影響各個(gè)汽門的控制。

2 原DEH失電保護(hù)方案及安全隱患分析

如圖3所示，#34，#35柜接口電源、控制電源任何一路主、備均失電或LVDT電源輸入1，2均失電，會(huì)導(dǎo)致繼電器XRA10線圈失電，DEH失電保護(hù)就是通過XRA10繼電器觸發(fā)的。因DEH失電，將使汽輪機(jī)失去有效控制，為了防止保護(hù)拒動(dòng)，王灘發(fā)電公司使用XRA10繼電器上的2組接點(diǎn)(4，12常閉接點(diǎn)，5，9常開接點(diǎn))設(shè)置了2路DEH失電保護(hù)，分別簡稱軟回路保護(hù)和硬回路保護(hù)。

軟回路保護(hù)是指圖3中的XRA10繼電器失電，4/12常閉接點(diǎn)由斷開至閉合狀態(tài)，將DEH失電信號(hào)送至汽輪機(jī)危急遮斷保護(hù)系統(tǒng)(ETS)控制柜DI模板，ETS邏輯內(nèi)DEH失電保護(hù)由0變1發(fā)緊急跳機(jī)信號(hào)，4個(gè)AST電磁閥失電，使AST母管油液經(jīng)無壓回油管路排至EH油箱。這樣，主汽門執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)上的卸荷閥就快速打開，快速關(guān)閉各個(gè)汽門。

在介紹硬回路保護(hù)之前，簡單說明一下各個(gè)汽門的開度指令輸出回路:DEH控制柜DCM控制板輸出1～5 V電壓，通過1個(gè)250Ω電阻后轉(zhuǎn)換成4～20mA信號(hào)，對應(yīng)各個(gè)汽門0～100%開度指令。硬回路保護(hù)是指圖3中的XRA10繼電器失電，5，9常開接點(diǎn)由閉合至斷開狀態(tài)，導(dǎo)致圖4中的XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17 繼電器均失電(正常時(shí)為帶電狀態(tài))，XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17繼電器的常閉接點(diǎn)由斷開至閉合狀態(tài)，將各個(gè)汽門的DCM板汽門開度指令輸出(1～5 V)短接，使各個(gè)汽門DCM板的指令輸出為零，快速關(guān)閉各個(gè)汽門。

原保護(hù)方案存在非常嚴(yán)重的安全隱患。DEH電源正常時(shí)，XRA10繼電器線圈處于常帶電狀態(tài)，2路DEH失電保護(hù)均由XRA10繼電器失電觸發(fā)，屬于單點(diǎn)保護(hù)，風(fēng)險(xiǎn)過于集中，不符合中國大唐集團(tuán)公司重要保護(hù)“三取二”的規(guī)定。

具體安全隱患包括以下3點(diǎn):

(1)XRA10繼電器13，14線圈接線端子松動(dòng)，造成繼電器抖動(dòng)，觸發(fā)DEH失電軟、硬回路保護(hù)，導(dǎo)致機(jī)組跳閘;

(2)由于XRA10長時(shí)間帶電，線圈一旦燒毀，觸發(fā)DEH失電軟、硬回路保護(hù)，導(dǎo)致機(jī)組跳閘;

(3)XRA10繼電器5，9接線端子松動(dòng)，觸發(fā)DEH失電硬回路保護(hù)，快關(guān)各個(gè)汽門。

3 DEH失電保護(hù)方案優(yōu)化

考慮到2路LVDT 24V電源均失電，LVDT反饋?zhàn)優(yōu)椋?%，調(diào)門會(huì)開至最大，DEH失電保護(hù)中保留2路LVDT 24V電源失電觸發(fā)DEH失電保護(hù)的回路。具體的優(yōu)化方案為:在#34柜中增加XRB10，XRC10 2個(gè)繼電器，XRB10，XRC10繼電器的線圈與XRA10繼電器的線圈并聯(lián)，如圖5所示。

圖4 原DEH失電硬回路保護(hù)圖

圖5 改造后的DEH失電軟回路保護(hù)圖

優(yōu)化后DEH失電軟回路保護(hù):#34和#35柜接口電源、控制電源任何一路主、備均失電或LVDT電源輸入1和2均失電，導(dǎo)致繼電器XRA10，XRB10，XRC10 均失電，XRA10 的常閉接點(diǎn) 4，12，XRB10的常閉接點(diǎn)4，12，XRC10的常閉接點(diǎn)4，12，送3路DEH失電信號(hào)至ETS控制柜3個(gè)不同的DI卡件，ETS邏輯內(nèi)“三取二”后，DEH失電保護(hù)動(dòng)作，發(fā)DEH失電緊急跳機(jī)指令，機(jī)組跳閘，如圖5所示。

在優(yōu)化DEH失電硬回路保護(hù)時(shí)，考慮到繼電器搭“三取二”回路接線復(fù)雜，如果機(jī)組運(yùn)行時(shí)XRA10，XRB10，XRC10中的一個(gè)繼電器發(fā)生異常，檢修時(shí)易引起DEH失電保護(hù)誤動(dòng)。為了兼顧保護(hù)誤動(dòng)與拒動(dòng)采用折中辦法:硬回路保護(hù)采用XRA10，XRB10 2個(gè)繼電器的5，9常開接點(diǎn)“二取二”的方式，即發(fā)生DEH失電時(shí)XRA10，XRB10均失電，才會(huì)觸發(fā)DEH失電硬回路保護(hù)動(dòng)作，繼電器XRA13，XRA14，XRA15，XRA16，XRA17 均失電，快關(guān)各個(gè)汽門，如圖6所示。

圖6 改造后的DEH失電硬回路保護(hù)圖

同時(shí)對DEH失電報(bào)警方案進(jìn)行了優(yōu)化，原來的報(bào)警方案是:XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA 5，XRA6，XRA19繼電器1，9常閉接點(diǎn)串接到一起與接地報(bào)警、溫度報(bào)警、CPU報(bào)警等打包成一個(gè)點(diǎn)，送光字報(bào)警“DEH系統(tǒng)異?！保灰滓疬\(yùn)行人員對報(bào)警的敏感性。發(fā)生DEH失電跳機(jī)后，具體電源故障無記錄，不利于分析機(jī)組跳閘原因。優(yōu)化后，XRA1，XRA2，XRA3，XRA18，XRA4，XRA5，XRA6，XRA19繼電器1，9常閉接點(diǎn)分別送至DAS，并在光字報(bào)警中單獨(dú)設(shè)置每個(gè)繼電器失電的聲光報(bào)警。

4 結(jié)束語

DEH失電保護(hù)是機(jī)組的一項(xiàng)重要保護(hù)，通過優(yōu)化后，軟回路保護(hù)邏輯采用“三取二”，硬回路保護(hù)邏輯采用“二取二”，有效降低了保護(hù)誤動(dòng)的幾率，提高了機(jī)組的安全、可靠性，對其他電廠來說，有一定的借鑒意義。