交流不接地系統(tǒng)在發(fā)電機機組控制回路的使用實踐

常新海，閆占智，曹 強

（酒鋼（集團）公司能源中心，甘肅嘉峪關(guān) 735100）

1 概述

某電廠4臺350 MW機組設(shè)計為發(fā)-變-線單元機組，鍋爐采用燃煤超臨界參數(shù)變壓運行螺旋管圈直流爐。制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式冷一次風制粉系統(tǒng)（無中間粉倉），配5臺ZGM95G-Ⅱ中速磨煤機。DCS控制系統(tǒng)設(shè)置RB保護(輔機故障減負荷)，單臺磨煤機跳閘時快速減20 MW負荷。兩臺磨煤機跳閘時快速減100 MW負荷。

磨煤機油站采用交流控制系統(tǒng)，控制電源取自動力電源（TN-C），系統(tǒng)電源采用中性點直接接地（TN-C）接線方式。控制回路發(fā)生接地故障時形成單相短路,由于控制回路電源空開無法實現(xiàn)選擇性，分支電源線路故障會造成控制系統(tǒng)總電源跳閘，導(dǎo)致磨煤機油站跳閘并致系統(tǒng)停運。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題及運行統(tǒng)計

該電廠4臺350 MW機組自投運以來，運行中曾多次出現(xiàn)由于磨煤機就地控制柜控制電源接地短路故障，造成主機跳閘，運行統(tǒng)計數(shù)據(jù)見表1。

表1 磨煤機油站事故跳閘統(tǒng)計表（刪除相同原因后的不完全統(tǒng)計）

2.2 原因分析

磨煤機油站包括1#、2#稀油站電機、稀油站電加熱器、液壓站加載油站電機、液壓站電加熱器、油系統(tǒng)電磁閥等。油站系統(tǒng)設(shè)備較多，控制系統(tǒng)復(fù)雜，油站控制回路總電源取自主電源回路，分支控制電源回路裝設(shè)單相空開。

該廠運行中造成磨煤機油站控制回路接地故障的原因較多，包括電源電纜絕緣破損(振動磨損、機械損傷、絕緣過熱損傷)、檢修維護不當、元件短路故障等。控制回路發(fā)生任何形式的相線接地，都形成單相短路，由于控制電源空開選型無法實現(xiàn)級差配合和保護選擇性，該廠機組運行中基于以上原因造成控制系統(tǒng)總電源跳閘，造成磨煤機油站停止工作聯(lián)跳運行磨煤機，給電廠安全生產(chǎn)造成較大影響。

3 解決方法

3.1 解決控制回路接地跳閘的方法

（1）使用直流控制電源：重新敷設(shè)電源電纜，控制回路元件全部選用直流元件進行改造。原交流控制回路元件全部拆除。

（2）使用交流不間斷電源UPS：核算交流不間斷電源UPS備用容量是否滿足要求改造。

（3）使用交流不接地系統(tǒng)（IT）控制電源：使用隔離變壓器將交流接地系統(tǒng)TN-C電源改變?yōu)榻涣鞑唤拥叵到y(tǒng)（IT）。

表2 解決方法對比表

經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟綜合分析比較，選擇方案三進行整改。在原控制回路增加隔離變壓器，將交流接地系統(tǒng)TN-C電源改變?yōu)榻涣鞑唤拥叵到y(tǒng)（IT）；控制電壓維持不變，控制元件保持原設(shè)計配置；增加交流電網(wǎng)絕緣電阻監(jiān)測儀F96-BMΩ，實現(xiàn)交流不接地電源系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測報警功能。改造接線原理框圖見圖1。

圖1 磨煤機油站控制回路改造接線原理框圖

3.2 絕緣監(jiān)察裝置功能

（1）控制系統(tǒng)采用交流不接地系統(tǒng)（IT）作為控制電源，裝設(shè)絕緣監(jiān)察裝置。發(fā)生一點接地時不構(gòu)成短路回路，不產(chǎn)生故障電流，控制回路不會跳閘可以繼續(xù)運行。

（2）設(shè)定接地報警值。絕緣電阻小于0.5 MΩ時裝置報警。

（3）設(shè)計聲光報警功能，將絕緣監(jiān)察裝置報警信號轉(zhuǎn)換為聲光報警信號，告知值班人員及時處理。

3.3 改造效果

截至2018年1月25日,電廠20臺磨煤機油站已全部改造完畢，已經(jīng)準確報警4次，避免了3次磨煤機跳閘事件。

表3 改造后運行故障情況統(tǒng)計表

4 結(jié)束語

交流不接地控制電源系統(tǒng)在磨煤機油站控制回路上的應(yīng)用，能夠有效避免磨煤機因控制電源接地構(gòu)成短路造成的跳閘事件發(fā)生。設(shè)計原理簡單投資少，隨著設(shè)備電氣元件和電纜的長期運行和老化，該系統(tǒng)的應(yīng)用對于電廠機組安全運行具有重要意義。

火力發(fā)電廠廠用重要輔機的安全運行是機組安全穩(wěn)定的基礎(chǔ)，這種基于運行實際提高重要輔機運行可靠性的供電方式選擇和設(shè)計思路，對于電廠連續(xù)運行的重要轉(zhuǎn)機，如給煤機、抗燃油泵、高壓旁路門EH油站、引風機油站等具有推廣應(yīng)用價值，同時對于火力發(fā)電廠、電力工程設(shè)計單位和設(shè)備成套供應(yīng)單位的設(shè)計、制造和改進具有良好的參考借鑒意義。