火力发电厂热工电源的可靠性分析

刘英达

（山西漳山发电有限责任公司，山西长治 046021）

火力发电厂热工电源的可靠性分析

刘英达

（山西漳山发电有限责任公司，山西长治 046021）

本文分析和研究了火力发电厂热工交流 220V电源以及直流电源的常规配置，深入的研究了其中存在的一些问题，同时有针对性地提出了优化设计方案，该方案经过实际运用证明具有比较好的效果，因此其能够使分散控制系统和热工保护可靠性得以显著提升，并且充分的保证机组安全稳定运行。

火力发电厂 热工电源 可靠性

火力发电厂的热工系统主要是负责生产过程中全程自动控制。为了能够使工作的可靠性得到有效的保证，就必须要具备的高可靠性电源与之相适应，从而能够对其安全可靠运行起到有效的支撑作用，有鉴于热工电源可靠性的重要作用，本文对火力发电厂热工电源的可靠性进行了分析和介绍。

1　热工电源的重要作用

热工系统一般来讲包括三种电源，首先是2路DC控制电源，也就是直流220V或者直流 110V，2组不同的蓄电池组是其主要的来源，其主要的作用就是联锁和保护。其次是2路AC220V电源，机组UPS至少是其中一路的来源，而保安段（或厂用电源）则是另外一路的来源，其主要的作用就是用于仪表电源以及分散控制系统电源。最后是2路交流380V电源，厂用电源和保安电源是其来源，其主要的作用就是作为电动执行机构等动力电源。

相关的技术规程中规定交流不间断负荷和重要负荷必须要选择双路供电的方式，而且其被动电源要具有自动切换的功能，从而能够保证在切换电源的时候不会使系统的工作受到影响，要求在对控制回路进行设计的时候必须要以仪器仪表工作特性为根据从而对切换时间进行综合考虑。在具体的检修的过程中必须要采用切换试验的方式对电源系统进行检测，并且进行录波记录，这样才能够保证备用电源以及工作电源的直流维持供电时间以及切换时间能够使相应的要求得到满足［1］。

除此之外，各分散控制系统制造厂家都十分重视硬件的配电部分，除了努力的使原部件的可靠性得以提升之外，同时也不断的完善相应的设计，这样才能够使基于动态存储器以及微处理器的分散控制系统对电源的严格的要求得到充分的满足，从而尽可能的避免由于电源故障而导致分散控制出现失灵的情况。然而尽管如此，由于受到各种因素的限制，具体运行中的电源仍然存在着较多的安全隐患，导致经常出现工作异常事件或者机组跳闸事件。

2　电源异常引起机组跳闸分析

某发电厂1号机组曾经有“1号轮机数字电液控制系统失电停机”信号出现在汽轮机数字电液控制系统装置中，因此汽轮机跳闸保护系统出现保护动作停机的情况，汽轮机数字电液控制系统失电是其首出原因，而且首出显示符合事件记录。机组分散控制系统电源冗余设置分别连接厂用电交流220V电源以及不间断电源，在进行装置切换之后，分别有1个直流48 V和2个直流24V电源模件进入到每路交流20V电源，在经过二极管耦合后直流48V和直流24V电源模件作为系统的电源，将工作电压提供给变送器，并且将查询电压提供给开关元件。尽管每一路的直流48V和交流220V电源回路中都对流保护电气开关进行了设置，而直流24V电源回路中尽管没有对单独的电器保护开关进行设置，然而仍然有电源开关带在电源模件上。

在事发之后检查设备，发现交流220V的2个电气开关均已经跳闸。而其他的开关则还是保持着接通的状态，也就是出现了下级开关未动作、上级开关跳闸的情况。通过对其历史数据的查询，我们发现导致其出现故障的原因如下:首先是直流48V和直流24V回路发生接地以及短路等，导致出现过电流，最终造成电源切换失败。其次是试验继电器出现异常的工作状态［2］。

3　双电源配置情况

3.1直流双电源情况

现在很多控制系统的二路电源都是选择的二极管切换模式，这种方法最大的优势就是具有较快的切换速度，同时也可以保证两路直流之间不会出现环流，其在正常的状态下下都是处于双路并联的工作状态，带负荷的是电压高的一路，处于备用状态的是电压低的一路，其具有小于1 ms的失电切换时间。然而因为二极管无法实现对电气的隔离，因此其实际上是连接了两套直流系统，这样就会威胁到整个直流系统，尤其是在出现直流接地的却无法将姐地点及时找到的情况中。采用单隔离模式以及双隔离模式除了能够使电气隔离的要求得到充分的满足之外，同时还可以保证无扰切换的实现，而且在任何情况下都不会有环流产生。大量的实践表明，这种模式能够将上述的故障隐患很好的消除掉，使得电源供电的可靠性得以显著提升，值得推广和应用［3］。

3.2交流220V电源配置情况

电机驱动机械双头式自动转换开关开关属于一种使用最多的切换方案，如果在没有改进的状态下其需要100ms 以上的切换时间，因此无法使DCS服务器、工作站、电磁阀以及系统的要求得到充分的满足，在经过相应的改进之后即可以达到最快50ms的切换时间，因此就能够使一些工作站和服务器的要求得到满足，然而还是不符合联锁的要求。选择晶闸管组成的静态切换开关能够将切换工作在5ms内完成。作为一种全电子元件，静态开关可靠性的提升属于一个非常重要的环节，因为其具有较快的切换速度，所以无法对其实施冗余配置。除了可以控制其元器件的选择之外，选择旁路也属于提升其可靠性的一种方案。采用静态开关在正常工作状态下进行切换，可以保证在5ms之内的切换时间。

4　结语

同厂家生产的设备具有不尽相同的电源要求，所以在选择电源的时候需要对多方面的条件进行综合考虑，尤其是一些老发电厂要想实现改造还要对安装位置等条件限制进行充分的坚固。在大量的分析和调查热工直流电源之后，我们发现ZR-ATS/DC系列直流双电源无扰切换装置目前得到了很广泛的使用，其具有较好的运行状况，因此能够使热工直流无扰切换的要求得到满足，同时也能够保证电气的双路隔离的实现。

［1］许征鹏.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］郑南昌.电源接触不良致使控制程序异常的故障检修［J］.电气时代，2013（07）.

［3］马云峰，马海峰.一种实用的双向电源开关［J］.电气开关，2014（06）.