雅砻江流域水电开发有限公司 成都 610051
[摘 要]远程I/O柜采集重要的模拟量水位信号,监控系统能监视水位来判定设备是否正常运行。本文针对水厂远程I/O柜电源存在的问题提出了优化方法,优化后设备更加安全可靠,该思路值得借鉴。
[关键词]水厂;母线;UPS;双电源装置
概述
某电厂水厂布置于主变排风洞出口侧一扩挖的施工联系洞,高程1667.00m。水厂系统由水厂综合间、组合式净水设备、原水池、中转水池、技术水池、高位消防水池、低位消防水池、潜水泵、提升泵以及相应的阀门和管路等组成。水厂中转水池中的大部分水加压至1686.00m高程处的技术水池,供厂内技术用水(水轮机主轴密封润滑水、大轴补气装置润滑水、厂房检修排水泵和渗漏排水泵润滑水等)和一副厂房生产生活用水。
水厂远程I/O柜主要采集水厂中转水池水位、水池技术水池水位、水厂配电变绕组温度模拟量信号及配电盘负荷开关量信号等上送至监控系统。由于水厂技术水池供水给水轮机主轴密封系统,主轴密封供水中断已作为机组启动紧急停机流程的触发条件,因此保持水厂技术水池水位不能低于报警值极其重要,运行人员日常监盘也密切关注水厂技术水池水位,防止技术水池水位过低导致主轴密封供水中断启动机组停机流程进行停机。
现状分析
水厂远程I/O柜电源采用UPS输出供电,UPS有两路电源输入,一路电源输出。UPS的一路交流输入电源取自水厂400V配电盘单段母线负荷开关,另外一路直流输入电源采用电池供电(3节12V电池串联),正常情况下UPS为市电供电,由交流输入电源供电,当外部交流失电时,UPS自动转化为电池供电,由直流输入电源供电。
水厂远程I/O柜供电目前主要存在以下问题:
1)当水厂远程I/O柜所在的母线定期工作时,为监视水厂中转水池水位、水池技术水池水位重要信号和远方操作水厂配电盘462M、463M开关,需要接入临时电源。如果在没有接入临时电源的情况下,将该段母线停电,由远程I/O柜内蓄电池供电,蓄电池供电仅能维持2-3h,当蓄电池耗尽时,远程I/O柜将失电,从而影响运行人员对设备的监视和远方操作,存在安全隐患。
2)配电盘正常运行时,若远程I/O柜供电的母线发生故障跳闸或配电盘上的远程I/O柜电源开关故障时,远程I/O柜将失去可靠电源,从而影响设备的正常监视和远方操作。
图一:水厂远程I/O柜供电原理图
问题探究
经深入分析,查阅技术资料及说明书,在水厂远程I/O柜内配置双电源切换装置,从水厂配电盘另外一段母线的备用开关再取一路交流电源,两路电源互为备用,保证单段母线停电检修或单个开关故障时不影响水厂远程I/O柜的供电,以提高远程I/O柜的运行可靠性。
实施步骤
电缆敷设
从水厂配电室II母W5段配电盘至水厂远程I/O柜敷设一根长度合适的电缆,电缆型
电缆敷设完毕后进行绝缘测试,使用兆欧表测试电源线之间的直阻绝缘合格。
将新敷设电缆两端进行剥线,核对芯线无误后套好号头,并用绝缘胶带包好。
远程I/O柜电源回路接线
将水厂远程I/O柜内UPS关机,拔出UPS主机输入(INPUT)、输出电源插头(OUT1、
OUT2)及电池插头并做好标记,取下UPS主机箱,拆除蓄电池组接线(注意防止蓄电池短路)。
拆除水厂远程I/O柜内左侧UPS输出XFU电源端子排内侧XFU:1、XFU:5端子
接线,移除UPS-OUT2插头。
解除出线侧ZK1:4及ZK1:2原来接线,移除UPS主机输入(INPUT)插头。
将UPS-OUT1拔下的插头本端剥线,将L接入出线侧ZK1:4,N接入ZK1:2。
在柜内UPS主机箱位置安置双电源切换装置。
新增交流微型断路器两个,安装于柜内合适位置,编号为ZK2、ZK3,拆除柜内原进
线侧ZK1:3(L)及ZK1:1(N)两根电源接线(电缆编号:1WAP5-6),然后将两根电源线中的L接入进线侧ZK3:3,N接入ZK3:1。
将新敷设的电缆SAP5-6电缆两芯中的L接入进线侧ZK2:3,N接入ZK2:1。
将双电源切换装置的第一路输出C13插头(母头)剥开,引出两根接线L、N分别接
入进线侧ZK1:3及ZK1:1,C13插头(公头)插入双电源切换装置的第一路输出端OUT1。
将双电源切换装置的第二路输出C13插头(母头)剥开,引出两根接线L、N分
别接入左侧UPS输出XFU电源端子排内侧XFU:1、XFU:5端子,C13插头(公头)插入双电源切换装置的第二路输出端OUT2。
将双电源切换装置的第一路输入(A输入)C14插头(母头)剥开,引出两根
接线L、N分别接入出线侧ZK2:4及ZK2:2,C14插头(公头)插入双电源切换装置的第一路输入端A。
将双电源切换装置的第二路输入(B输入)C14插头(母头)剥开,引出两根
接线L、N分别接入出线侧ZK3:4及ZK3:2,C14插头(公头)插入双电源切换装置的第二路输入端B。
在水厂配电室II母W5段配电盘处,将新敷设的电缆SAP5-6电缆另一端接入备用
开关W5-6的L及N。
上述水厂远程I/O柜优化后的供电原理见下图。
图二:优化后的水厂远程I/O柜供电原理图
试验验证
拉开水厂远程I/O柜内双电源切换装置A路交流电源输入开关ZK2,模拟水厂400V
配电盘I母停电,检查双电源装置切换正常,由B路输入供电,水厂远程I/O柜系统供电正常。
拉开水厂远程I/O柜内双电源切换装置B路交流电源输入开关ZK3,模拟水厂400V
配电盘II母停电,检查双电源装置切换正常,由A路输入供电,水厂远程I/O柜系统供电正常。
总结
经过实践证明,水厂远程IO柜增加双电源功能后,当某一段母线停电检修时,无需外接临时电源;当配电盘开关故障时,不影响远程IO柜正常供电,优化后不仅节省了人力资源,还使得远程IO柜更加安全可靠,此种优化方法值得大家借鉴学习。
[参 考 文 献]
[1]陈宇.控制系统高可靠冗余电源设计.工业控制计算机.2019年10月.
[2]杜晨辉.抽水蓄能电站监控系统LCU设计.智慧工厂.2015年12月.
[3]张再虎.小浪底电厂计算机监控系统电源网络安全性分析.河南电力.2007年03月.
作者简介:朱力(1987-),男,工程师,雅砻江流域水电开发有限公司,从事水电厂二次设备检修维护工作.