火力发电厂热工电源可靠性分析研究缠阿芳

火力发电厂热工电源可靠性分析研究缠阿芳

缠阿芳

（山西平朔煤矸石发电有限责任公司山西朔州036800）

摘要：电源可靠性是热控系统可靠性的基础，电源故障直接影响机组的安全稳定运行。本文介绍了火力发电厂热工电源常见几种故障原因，提出了针对性的建议。

关键词：火力发电厂；热工电源；可靠性

电源系统是火力发电机组控制系统长期、稳定运行的基础。作为热控系统的一个重要组成部分，其可靠性及故障的预防和处理，直接影响机组的安全经济稳定运行。

1热工电源系统按供电性质

分为供电电源、动力电源、控制电源、检修电源。其中，控制电源包括DCS、DEH火焰监测装置、TSI、ETS等电源；供电电源通常有UPS电源、保安电源、厂用段电源等。影响电源系统可靠性的因素来自多方面，如大电源系统供电、电源系统设计、电源装置硬件和检修维护等，都可能引起电源系统工作异常从而导致控制系统运行故障。

2设计配置不当引起电源系统故障分析

某电厂机组辅网控制系统的UPS配置如图1所示。该系统采用双路电源供电，双路电源切换后经UPS向负载供电，因此UPS集中了该电源系统的主要风险，一旦UPS发生故障输出不稳或者不能输出，将给控制系统、交换机等设备、就地监控设备的正常运行带来威胁。如果将电源改成图2所示，增加一路空气断路器QF3，通过QF1、QF2、QF3的配合，就可以在保证PLC等负载不断电的情况下，实现UPS的定期清扫、试验及故障处理。

3电源装置硬件系统鼓故障分析

当电源模件、装置设计容量、工作环境达不到设计要求等情况发生时，电源故障频率增加。DCS系统供电故障时，所有控制功能丧失，DPU停运，网络通信中断，数据无法采集，指令无法输出，整个系统处于瘫痪状态。此时，及时查找原因恢复供电的同时，要重点注意设备状况，特别是控制器重启过程中可能的输出指令，防止事故扩大。一般控制系统DPU电源模件都采用冗余模式，主电源模件故障时，备用模件自动投入运行维持供电，若冗余电源都发生故障，则相应电源模件的电源指示消失，相应供电模块功能丧失。一旦确认电源模件故障，应立即更换故障电源模件。

4UPS电源装置故障分析

UPS电源常见故障及原因：（1）热工自备UPS失去输入电源后，UPS无输出或者放电时间不足，导致负载停运，其常见原因是UPS运行时间较长，储能电池老化，导致UPS不能达到额定放电时间。（2）UPS故障报警并且自动切换到内旁路供电，其常见原因是UPS内部积满灰尘，导致风扇过载，UPS自动切旁路运行，或UPS自检到内部有损坏的蓄电池，自动切旁路运行；（3）UPS跳闸停止运行，其常见原因是负载超载导致UPS跳闸。

某电厂为2×50MW机组，在#1机组停机过程中进行电气UPS电源切换试验，引起DCS系统各机柜控制器、工程站及操作员站重启。

原因分析：该厂DCS采用上海新华XDC-800系统，#1机组DCS总电源两路输入，一路为UPS电源，一路为保安电源，DCS电源如图3所示。

由图3可知，三路输入电源，经两个互为备用的UPS装置变换后，输出220VAC作为DCS总电源的输入1，从保安段来的一路220VAC电源作为DCS总电源输入2。经过DCS总电源柜分配后，两路输出电源分别送往操作员站、工程师站及各过程控制单元（XCU）的分电源切换装置做输入。对分电源切换装置单独进行切换试验，工程师站、控制单元均未出现重启现象。由图可知只有当输出1失去时，才切换至输出2，当输出1重新送电后再切回输出1输出；而输出2失去时，切换装置不动作，输出输出1。分析认为各分电源切换装置的输出1来自UPS电源，输出2来自输入2即保安段电源。当电气发生UPS电源切换时，分切换装置的输出1电源会短暂失电后又重新供电，这样分切换装置会在未来得及切至输出2的情况下又重新切回输出1工作（双倍的切换时间），造成各工作站及控制单元因失电时间过长而重启。

预防措施：（1）将DCS各分电源切换装置输入的主、辅工作电源对调，即电源输入改为保安电源做主电源、UPS电源做辅电源。当电气UPS电源切换时，DCS各分电源切换装置不动作。（2）对DCS各电源切换装置前的主电源采用保安电源，辅电源采用交流UPS；对两路输入均为UPS电源或输入电源难以区分，可将冗余配置的一半切换装置电源输入对调，即一半切换装置主电源为第一路输入电源（UPS1），一半切换装置的主电源为第二路输入（UPS2），将风险减半。

5电源冗余切换故障分析

重要热控系统的电源装置或电源模件均才用冗余配置的方式，以提高电源系统工作的可靠性。控制系统冗余电源的配置方式一般分为两种，一种方式是才用专用的切换装置完成主、备电源中间的切换，电源一用一备，该方式下电源切换的时间与可靠性取决于电源切换装置的性能；另一种方式是两个电源同时供电，电源模块输出端才用耦合二极管进行耦合，当一路电源故障时实现负载转移，该方式不存在切换问题。当控制系统的电源才用冗余切换装置时，切换时间若不满足系统运行要求，在运行电源发生故障时，将造成控制系统中断运行，影响机组运行。

6检修维护不当引起电源故障分析

在检修维护工作中，措施不当或人为因素均可能引起电源系统故障。典型的因素包括：（1）电源线未环路连接，某一连接点接触不良，将引起回路中局部设备失电而误发信号，引起机组运行异常；（2）单路电源模件未组态报警，当一路电源模件故障时未能及时向运行人员发出报警信号，通知热工人员及时处理，运行一段时间当另一路电源模件故障时，将引起对应控制子系统运行失常；（3）未能做好防雨措施，雨水侵入现场控制柜或箱，引起电源空气断路器因雨水短路分闸，对应执行机构失去控制，导致机组非计划停运；（4）机组检修时未按规程要求，进行控制系统电源测试并记录存档，不利电源故障的预控。

7结语

目前大多数火力发电机组均存在或多或少的安全隐患，通过深入DCS及其他主要控制系统的供电原理和自身电源结构、总结预防DCS系统失电的技术和管理措施，加强对DCS系统电源安全隐患的排查，从而更可靠地保障机组安全。

参考文献：

[1]许郑鹏.工业企业电控配电电源快速切换的实践应用[J].电工文摘，2013（02）.

[2]孙长胜，尹峰等.电厂热控系统故障分析与可靠性控制[M].中国电力出版社，2016.