电解海水制氯系统故障跳闸原因分析及保护首出记忆回路加装

齐 超

（河北国华沧东发电有限责任公司 河北 沧州 061113）

河北国华黄骅发电厂一、二期共计4套电解海水制氯系统，该系统由武汉兴达高技术工程有限公司成套供货，其中电解电源系统为KHF风冷系统电解电源。本年度系统正常运行过程中2号电解海水制氯系统多次跳闸，控制系统PLC顺序记录显示的跳闸原因为“整流柜综合故障”和“系统冲洗水电动门关反馈瞬间消失”。专业人员结合系统跳闸后现场的实际情况及该两项保护设计原理对系统跳闸的具体原因进行了全面分析，提出了相应的解决方案并应用于实践。实践结果印证了分析的正确性，为保证系统安全、稳定运行积累宝贵的经验。

1 电解海水制氯联锁、保护系统简介

1.1 系统入口海水流量低于60m3/h且时间超过30秒或海水流量低于40m3/h且时间超过10秒时系统跳闸

1.2 系统出口电解液温度超过40℃时系统跳闸

1.3 整流电源内部发“整流柜综合故障”时系统跳闸

1.3.1 快速熔断器熔断:当负载端发生短路或晶闸管元件损坏，造成桥臂过流时，串接在桥臂上的快速熔断器熔断，熔断器上的微动开关动作；

1.3.2 散热器元件温度过高：由于风机停转或其他原因使散热器温度超过65℃时，安装在元件散热器上的JUC温度继电器动作；

1.3.3 变压器温度过高：当检测到变压器三项母线温度过高时，数显温度仪表输出接点接通，保护动作；

1.3.4 风机故障：由于风机线圈短路或过载将引起分机电源回路串接的RJ继电器热保护动作；

1.3.5 直流过流：由于电网或负荷突变，致使整流器直流输出电流超过额定工作电流10%且时间超过3秒时系统控制板上的发光二极管OC将点亮；

1.3.6 相序错误或缺项：系统缺项或由于检修导致相序接线错误时系统控制板上的发光二极管PH将点亮。

1.4 系统运行过程中冲洗水电动门、排空电动门打开（此保护条件通过判断阀门开反馈是否消失来实现）

1.5 系统出口压力高于0.2MPa且时间超过10秒时，自动联停海水升压泵

2 存在问题及举例分析

2.1 2011 年7月23日“2号电解海水制氯系统跳闸”

2.1.1 跳闸原因判断及现场检查处理过程：现场对PLC控制系统上位机报警列表进行查询，报警为“2号电解海水制氯系统冲洗水门关反馈消失”。在未对2号电解海水制氯系统冲洗水电动门进行任何检查处理的情况下，联系运行人员对其进行开关操作，开关操作正常且反馈均正确。随即对电动阀门装置反馈信号接线回路进行检查，未见异常，分析判断为阀门关反馈限位开关（微动开关）瞬间“抖动”致使系统检测到阀门“关反馈”消失并误判断为该阀门已打开从而联锁系统跳闸。

2.1.2 该项保护存在的问题

2.1.2.1 该项保护属于典型“单点保护”不符合热工保护的一般设计原则，不利于系统的安全、稳定运行；2.1.2.2 电动阀门的位置反馈开关为机械式微动开关，在系统正常运行时由于接线短路、现场震动或管道内工质在一定压力下对阀门的冲击等一些列不可预知的原因会导致阀门反馈开关瞬间出现 “抖动”从而造成控制系统误判断以至于系统跳闸。

图1 保护原理附

2.2 2011 年08月08日“02电解海水制氯运行中跳闸，整流柜故障报警。”

2.2.1 跳闸原因判断及现场检查处理过程：现场对PLC控制系统上位机报警列表进行查询，报警为“2号电解海水制氯系统整流柜综合故障”。“整流柜综合故障”共计包括6项并列的跳闸条件（见附图2）。需具体检查、判断的故障点合计达15个左右。随即安排专业人员进行逐一排查，检查情况如下：

2.2.1.1 快速熔断器熔断（若该保护动作则驱动中间继电器10K）：共计6个熔断器，检查未见异常，熔断器所带微动开关接点未接通（可排除此项保护未动作过。）

2.2.1.2 散热器元件温度过高（若该保护动作则分别驱动中间继电器6K、7K）：两组共计6个JUC温度继电器，经检查各继电器接点未接通（由于系统跳闸停运后，其温度在逐步下降故不能排除其是否动作过。）

2.2.1.3 变压器温度过高（若该保护动作则由数显温度表送出一对接点WK）：检查输出接点未接通（系统跳闸停运后，系统失电，导致数显温度表停电故无法判断接点是否接通过。）

2.2.1.4 风机故障（若该保护动作则分别驱动中间继电器9K）：检查RJ继电器未动作（可排除此项保护未动作过。）

2.2.1.5 直流过流（若该保护动作则驱动中间继电器8K）：需通过整流柜控制板上OC发光二极管只是状态判断（系统跳闸停运后，控制系统失电，控制板各故障指示灯状态无法判断。）

2.2.1.6 相序错误或缺项（若该保护动作则驱动中间继电器8K）：需通过整流柜控制板上PH发光二极管只是状态判断（系统跳闸停运后，控制系统失电，控制板各故障指示灯状态无法判断。）

综上所述部分跳闸条件在系统跳闸停运后，无法准确判断其是否动作过，从而导致缺陷分析、判断的难度加大且耗费时间较长。

2.2.2 该项保护存在的问题

2.2.2.1 该项保护中的6个跳闸条件任意动作时，都会分别通过各自的中间继电器送出接点来驱动继电器5K（整流柜综合故障继电器），每个中间继电器都设计有自保持回路，但当跳闸条件满足而使系统跳闸后，整个系统的高、低压回路分别断电，所有中间继电器就会失电释放，继电器自保持回路无法自保持，因此也就无法记录具体为那一项跳闸条件导致系统跳闸的。

可以看出系统跳闸后控制电源失电是导致无法准确判断系统跳闸原因的主要问题所在。

原保护系统原理图（附图2）

2.3 解决方案

2.3.1 针对系统运行过程中冲洗水电动阀门“关反馈”瞬间消失导致系统保护误动，专业人员提出以下几个解决办法：

2.3.1.1 办法1对该项保护的PLC内部逻辑进行完善：系统运行且阀门“关反馈”消失→保护动作变更为系统运行且阀门“关反馈”消失且“开反馈”出现→保护动作；因控制系统同时控制1、2号电解海水制氯系统，若要修改逻辑则需将两套系统同时停运，运行条件不满足，暂时无法施行。

2.3.1.2 办法2通过修改外回路来实现对阀门“关反馈”瞬间消失的屏蔽防止保护误动，如图所示：

说明：当阀门处于关闭状态时，“关到位（微动开关）”接点闭合，“关中间继电器”励磁，其开接点闭合，系统确认阀门处于关闭状态，若此时“关到位（微动开关）”出现瞬间抖动时，L线会通过“开中间继电器”闭接点和“关中间继电器”的另一个开接点保持给线圈供电避免“关中间继电器”失磁，从而避免了“关反馈”丢失。

结论：经专业人员讨论决定，暂时通过修改外回路的办法来确保保护不再误动，待系统整体停运时再对内部逻辑依据办法1进行修改并将外回路接线恢复为原接线方式。

2.3.2 针对系统报“整流柜综合故障”而保护动作跳闸后控制系统电源失去，专业人员提出以下办法：

2.3.2.1 修改整流柜控制电源回路使其在保护动作联锁高压回路跳闸失电后低压控制回路不失电，这样各项保护条件驱动的中间继电器即可通过自保持回路实现自保持从而能够快速、准确的判断跳闸原因。但在与厂家技术人员沟通后，确认此办法不可行，因为为了确保系统跳闸后系统设备的安全控制系统必须断电。

2.3.2.2 将“整流柜综合故障”所包含的6项跳闸条件全部送至PLC控制系统：从各中间继电器各取一对接点送至PLC进行逻辑判断，通过PLC的报警记录来对系统跳闸原因进行记录。但此办法需在整流柜和PLC控制柜之间新敷设电缆且PLC中亦需增加DI通道并需进行逻辑修改及下装，工作量大、耗时长且外部系统运行条件限制，故此办法不可行。

2.3.2.3 加装整流柜综合故障保护动作的首出记忆回路：加装一小型PLC控制器，在其内部进行逻辑组态实现保护首出记忆功能（供电电源取自PLC控制柜内的备用电源），为各跳闸条件分配DI通道，然后从各保护条件驱动的中间继电器分别取开接点一对接至加装的PLC控制器对应的DI通道，这样在系统跳闸高低压回路均失电后，保护动作首出记忆回路仍可记录下最先动作的保护条件从而实现了对故障点的快速、准确判断并及时消除缺陷保证系统快速恢复运行。保护首出记忆原理图如下：

3 改造后实际运行效果

3.1 改造后系统如出现故障而导致系统跳闸时，专业人员可以快速、准确判断跳闸条件及故障点并及时消除缺陷迅速恢复系统运行；

3.2 改造后系统运行可靠，运行至今未出现保护误判断而导致系统跳闸现象。

［1］LHB电解海水次氯酸钠发生装置使用说明书[Z].

［2］KHF风冷系列电解电源安装使用说明书[Z].