火电厂热控直流电源系统改造.pdf

2 0 1 2 年第3 O 卷第2 期 内 蒙 古 电 力 技 术 I NNER MONGOLI A El ECTRI C POW ER l】 7 火 电厂 热控 直流 电源 系统改造 唐峻 。 刘俊峰 北方联合电力有限责任公司包头第二热电厂， 内蒙古 包头0 1 4 0 3 0 摘要 针对北方联合 电力有限责任公司包头第二热电厂长期存在的两路热控直流电源合 环不独立 、 非隔离双 电源结构等问题 ， 通过改造， 将两路直流 系统经D C ／ A C隔离变换 器转换后 并联输 出， 保证 了热控直流电源的无扰切换 ， 实现 了两路热控直流电源 系统的完全 电气隔离。 关键词 直流电源； 接地故障； 隔离； 无扰切换； 高频隔离变换 ； D C S 文献标志码 B ． 文章编号 1 0 0 8 6 2 1 8 2 0 1 2 0 2 一O 1 1 7 0 2 Re t r o f i t t o DC P o we r S y s t e m o f T h e r ma l I n s t r u me n t a l C o n t r o l S y s t e ms i n T h e r ma l P o we r P l a n t T a n g J u n ，L i u J u n f e n g N o ． 2 B a o t o u T h e r ma l P o w e r P l a n t ，I n n e r Mo n g o l i a B a o t o u 0 1 4 0 3 0 Ab s t r a c t I s s u e s o f n o n d e p e n d e n t p o we r c l o s i n g l o o p f o r t wo wa y t h e r ma l c o n t r o l DC p o we r ，a n d n o n - d u a l i s o l a t i n g p o we r s t r u c t u r e t h r o u g h t h e t r a n s f o r ma t i o n e x i s t e d for a l o n g t e r m i n B a o t o u No ． 2 T h e r ma l P o we r P l a n t ，No ah U n i t e d P o we r C o ． ，L t d ．T h r o u g h r e t r o f i t ， t wo DC s y s t e m a f t e r t h e c o n v e r s i o n o f t h e DC ／ AC i s o l a t i o n c o n v e r t e r i n p a r a l l e l o u t p u t t o e n s u r e t h a t n o d i s t u r b a n c e o f t h e t h e r ma l c o n t r o l D C p o we r s wi t c h a n d t o a c h i e v e c o mp l e t e e l e c t r i e a l i s o l a t i o n o f t h e t wo t h e r ma l c o n t r o l o f DC p o we r s y s t e ms ． Ke y wo r d s DC p o we r ；e a rth f a u l t ；i s o l a t e ；n o d i s t u r b a n c e p o we r s w i t c h ；h i g h f r e q u e n t i s o l a t i o n c o n v e rte r ；DCS 发电厂中M F T 继电器、 D E H、 E T S 等系统都要求 有可靠 的直流 电源 ， 直流 电源故障很可能引发主 、 辅设备损坏事故， 直接影响机组的安全可靠运行。 北方联合 电力有 限责任公司包头第二热 电厂 以下 简称包头第二热电厂 的两路直流电源未独立设 置， 违反了国家或行业有关规定 。 ， 存在安全隐患。 1 原直流电源系统存在的问题 1 ． 1 系统原理 改造前， 包头第二热电厂的直流电源系统如图 l 所示 。该厂热工系统的直流电源是由电气直流电 源 1 和电气直流 电源 2 分别经开关 Z MK 1 、 Z MK 2 通 过二极管并联后提供 的。其 中 ， 电气直流 电源 1 的 正极 串接 了2 个二极管 D 2 、 D 3 ， 电气直流电源2的 正极串接 了 1 个二极管 D1 。根据二极管的工作特 性 ， 正常状态下只串联 1 个二极管 的电路 由于压降 小， 处于导通状态， 而另一路串接2 个二极管的电路 则处于反向截止状态 。这种 系统结构在 电源系统 投运后 ， 一路 电源始终处于工作状态 ； 此路 电源故 障情况下 ， 另一路电源能够导通进入工作状态。由 于二极管 的导通时间短 ， 所 以在正常情况下系统能 够做到无扰切换 ， 保证热控电源的不间断。 1 ． 2 安全隐患 原直流电源系统 中， 热控直流电源的正极是利 用二极管把 2 路独立的电气直流系统连在一起 的， 【 收稿日期】2 0 1 2 一 叭一 1 2 【 作者简介】唐峻 1 9 7 5 一 ， 男， 内蒙古人， 硕士， 工程师， 从事热工 自动化研究工作。 唐峻， 等 火电厂热控直流电源系统改造 2 0 1 2 年第3 0卷第2 图 1 原热控直流电源原理图 而负极则是 电气直流电源的负极直接相 连接 。这 种系统结构使得 2 路直流电源没有完全独立 ， 违反 了相关反措要求 ， 给机组的安全运行带来 了隐患。 原系统结构不论在何位置发生直流接地故障， 都会造成 2 套直流系统 同时接地 ， 给故障分析 、 处理 T作 带来极 大 的 困难 。如 图 2 ， 若 接地 点发 生在 Z MK 1 之前 ， 那么 2 路直流电源都会发出直流接地故 障信号 ， 电气的接地选线装置将无法正确判断接地 点的位置 ； 同时 ， 在查找接地点的过程 中， 存在热控 电源全部丧失的风险， 严重威胁机组 的安全运行 。 电气 直流 电源 l 电气 直流电源2 图2 一点直流接地示意图 热控 流 电源 另外 ， 在某些极端 的接地情况下 ， 这种结构能 够引起热控设备的完全停电， 且有可能影响到整个 直流系统 。如 图3 ， 如果在 a 点和 b 点同时接地 ， 则 相 当于直流电源 2 的正 、 负极短路 ， 很容易造成热工 控制 、 保护装置的失电 ， 引发机组停机事故 ； 极端情 况下 ， 系统接地会造成整个直流系统 的电源消失 ， 电气 直流 电源1 电气 赢流 电源2 图3 两点直流接地示意图 引发更严重的后果 。 2 热控直流电源改造 2 ． 1 改造方 案 改造时 ， 将两路直流系统经 D C ／ A C隔离变换器 转换后并联输出 ， 这样既可保证热控直流电源 的无 扰切换 ， 又能保证两路 电源只有 电磁联系而无 电气 联 系 ， 以达到两路热控 电源系统 的完全 电气隔离。 改造后热控直流电源系统原理如图4 所示 。 ■■■■■■_ j‘■ ■■■■■_ r ＼ } ／／ f l J1 ／1 ，／ 。 、 ___。j ￡ _ 一 2 J 2 I ／l ／ 图4 改造后热控直流电源系统原理图 输 出 2 ． 2 改造后系统工作原理 改造后 ， 系统正常工作时 ， 直流电源可通过图 4 中继电器的接点 J l 或J 2 输 出， 给热控系统供电。当 一 路电源故障时 ， 电源切换为另外一路供给 。切换 过程 中， 另一路 电源经过直流高频电源转换后 可 保证切换过程 中电源的稳定 ， 通过继 电器接点输 出直流 电。高频隔离变换系统 中先将直流 电进行 高频逆变 ， 完成高频隔离变换 这也 是电气 隔离 的 关键 后 ， 再进行整流滤波 。由于变换后 的频率较 高 ， 所以采用较小 的电容就能获得稳定的 、 纹波较 小的直流电源 ， 其原理如图5 所示 。 图5 高频隔离变换原理 2 ． 3 改造后的效果 2 ． 3 ． 1 无扰切 换 从图 6 可 以看 出， 在直流电源切换过程 中， 电源 的输 出电压仍能维持在 1 0 5 V， 完全能够满足 MF T 继 电器 、 E T S 、 D E H等的工作 电压要求 ， 能够做到无 扰切换。 2 ． 3 ． 2 接 地 故障 处理 方便 改造后 ， 通过进行直流接地模 1 2 2 内 蒙 古 电 力 技 术 2 0 1 2 q -i 第3 0 卷f； f_j 2 期 落 。分析认 为 由于下部进汽量大于上部进汽量 ， 造成转子下部汽流力大于上部汽流力， 使转子中心 上偏 ， 对转子稳定性造成不利影响 ，引起瓦振和轴 振明显增 大 ； 而轴承承载力有所减小 ， 故轴瓦温度 小幅度 回落。 2 事故处理后 ， 在非对称进 汽方式下 ， 顺序 阀开启顺序为“ 1 号 3 号 ” 一2 号一4 号 ， 与故障状况 相 比， 1 号瓦轴振明显减小 ， 2 号瓦瓦振也 明显减小 ， 但 2号轴 瓦温度 有所上升 ， 较原 方式也有所升高 。 分析认为 此方式下 ， 上部进汽量大于下部进汽量 ， 由于配汽的剩余汽流力和汽流激振力的共同作用， 造成转子上部汽流力大于下部汽流力 ， 对转子 的稳 定性有利 ， 但加重 了2 号瓦的承载负担 ， 导致 2 号瓦 瓦温有所升高。 3 从运行参数看 ， 1 瓦的瓦温明显低于2 瓦的 瓦温 ， 这是 由于主蒸汽进入位置位于高 中压转子 的 中部且靠近 2 号轴承 ， 导致 2 瓦的承载力 比1 号瓦要 大一些 。而该机组采用 L E G可倾瓦 1 号 、 2 号为 4 瓦可倾 ， 3 号 、 4 号为2瓦可倾 ， 形成多个油楔 ， 能有 效 防止油膜振荡 ， 稳定性 比较好 ， 故 向和Y向的轴 振数值 比较接近。 从 以上配汽方式的比较分析可以看出 上部进 拟试验 ， 证明 2 套直流系统 的选线 装置都能正确选出故障线路， 且只在工作的一路报 警 ， 另一路则 完全不受影 响。改造后 ， 便 于接地故 障的查找 、 处理 。 p- 1 5 0 1 0 0 1 5 0 趟1 0 0 脚 -3 -5 5 0 0 3 结语 、 ． 时 间／ ms 图6 直流电源切换过程波形 通过本次改造 ， 解决 了包头第二热 电厂的双路 直 流电源系统 合环及热控直流 电源非可靠双 电源 汽量增大时 ，2 号轴瓦温度升高 ； 下部进汽量增 大 时， l 和 l 轴振增大。而原设计的对 称进汽方式 ， G V1 和 G V 2同时开启能够有效减小配汽剩余汽流 的不平衡作用力 ， 同时 G V 3 先于 G V 4开启 ， 又能保 证上部汽流力适当大于下部汽流力 ， 增加转子运行 过程 中的稳定性 ， 是较为理想的开启顺序。 4 结语 通过改 变顺 序 阀调节 阀门开启 顺序 ， 避开 了 G V 3的故障缺陷 ， 暂时保证 了机组安全稳定运行 。 但若要彻底解决 问题 ， 还需要 等机组停机检修时 ， 对 G V3 的油动机油缸做进一步的检修处理。 参 考文献 [ 1 ]庄建华 ， 谢金土， 胡平生 ， 等． 6 6 0 MW超临界汽轮机配汽 方式优化【 J ] ． 发电设备， 2 0 0 7 3 4 4 5 4 4 8 ． [ 2 ]黄来， 张柏林， 倪宏伟 ， 等． 国产引进型 6 0 0 WM超临界汽 轮机 组 阀切 换 试 验 分 析 [ J l1 _ 汽轮 机 技 术 ， 2 0 1 0 ， 5 2 3 2l 521 7 ． 编 辑 白永 军 结构 的问题 ， 彻底 消除 了长期 困扰 电厂的安全 隐 患。另外， 改造后的装置具有故障报警和失电报警 功能 ， 将报警信号引至 D C S系统后 ， 能够 实时监视 热控 电源的工作状况 ， 便于及时发现和处理 问题 。 改造工作完成后 ， 通过几个月 的运行考 验 ， 装置运 行稳定可靠 、 状态良好， 运行过程中基本无发热现 象 ， 改造工作取得成功。 参考文献 ⋯白忠 敏． 电力 工 程 直 流系 统 设计 手 册 [ MI ． 2 版 ． 北 京 中 国电力 出版社 ， 2 0 0 9 3 6 6 9 ． [ 2 ]电力 行 业 电力 规 划 设 计 标 准化 技 术 委 员会． D L ／ T 5 0 4 4 --2 0 0 4电力工程直流系统设计技术规程【 s ] ． 北京 中国电力出版社 ， 2 0 0 7 1 - 6 ． [ 3 】刘俭． 火 力发 电厂 安全 性评 价查 评议 据 [ M1 ． 2版． 北 京 中国电力出版社， 2 0 0 3 5 - 2 0 ． 『 4 1王斌 ， 金生祥． D C S 失电处理及事故预案【 J 1 ． 华北电力技 术 ， 2 0 0 6 1 2 9 1 1 ． 编辑 白永 军