郭涛
（华能山东发电有限公司众泰电厂 山东泰安 271219）
摘要：汽轮机危急遮断系统是确保机组安全运行的最后一道自动保护装置，因此，对系统的可靠性有非常高的要求。本文针对华能山东发电有限公司众泰电厂ETS系统双路电源切换存在的问题，即ETS系统电源以厂用电为主，厂用电电压波动时电磁阀失电，油路泄压，主气门、调门关闭，机组跳闸，重点针对ETS系统电源供电方式进行可靠性分析，并对现有的供电方式进行改进，提高了电源系统的工作可靠性，对同类机组保护系统的电源设计提供参考。
关键词：ETS系统电源；可靠性分析与改进
引言
汽轮机危急遮断系统ETS（Emergency Trip System）是在汽轮发电机危急情况下的保护系统，它接收来自汽轮发电机组安全监视仪表系统（TSI）、数字电液控制系统（DEH）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）及其它系统主要参数，进行逻辑处理后，统一输出停机、停炉、快关主汽门、调门等保护信号及各种报警信号。ETS是电厂热控设备中最重要的保护系统之一，无论其拒动或误动都将造成非常严重的后果，提高汽轮机ETS的准确性、快速性和可靠性是非常必要的。目前国内机组配备的汽轮机危急遮断系统，多数采用冗余PLC实现保护逻辑代替采用分立元件搭建的跳闸逻辑回路，使得保护逻辑回路的故障率大大降低，ETS装置可靠性有了较大提高，相对来说ETS系统AST电磁阀回路及电源回路的故障率相对较高。如果电源回路考虑不周全，容易造成保护系统可靠性降低。因此提高ETS控制系统AST电磁阀回路及电源回路供电的可靠性对ETS系统的安全、稳定运行就显得十分重要。
1我厂ETS系统概述
华能山东发电有限公司众泰电厂2台150MW机组，当机组出现危急情况满足跳闸条件时，ETS系统保护动作，迅速遮断停机，保证机组设备的安全。ETS系统按双通道逻辑回路设计，允许运行中在线试验。ETS系统以PLC为基础，主要由电源系统、I/O系统、停机电磁阀及PLC控制系统组成。
ETS系统紧急停机信号接收EH油压低、润滑油压低、凝汽器真空低、低压缸差胀大、汽轮机组振动大、轴向位移大、轴瓦金属温度高、推力瓦金属温度高、ETS电超速、DEH失电以及遥控遮断等保护信号。ETS系统接收到停机保护信号后，迅速遮断停机。
我厂ETS系统采用施耐德公司昆腾系列PLC双机热备控制系统，PLC品牌为Modicon，设有1个PLC主站、1个PLC副站、1个公用I/O站。ETS系统工作电源设计为两路，一路是厂用电，一路是UPS。两路电源经切换装置切换后，主PLC、副PLC电源、I/O模块电源都以厂用电为主，厂用电故障时切换为UPS。电源切换装置为两个继电器，继电器型号：RR3P-UL。
危急遮断控制块将4个AST危急遮断电磁阀和2个OPC超速电磁阀做成一体。4个AST电磁阀均为110VAC二位二通常开电磁阀，汽机挂闸后均励磁关闭。ETS动作时，四个电磁阀均失磁开启，泄去安全油压，关闭主汽门、调节汽门。AST电磁阀设计为串并联，示意图如下：
图中AST1、AST3并联，AST2、AST4并联，两者再串联。AST1、AST3的电源取自厂用电变压，AST2、AST4的电源取自UPS变压，其中一组电磁阀失电不会导致汽机跳闸。ASP压力开关两个，监视安全油压。
2 改造前ETS电源切换部分存在的问题
#1、#2机组检修时汽轮机挂闸做电源切换试验合格，即停掉厂用电或UPS中的一路，主汽门、调门开启状态保持不变，这说明一路电源掉电时ETS电源切换部分是能够满足生产要求的。
但我厂曾发生这样一个案例。燃料运行人员启动输煤系统细碎机，6KV的细碎机电机在启动时烧坏，6KV电压波动，#1机组跳闸。#1机组跳闸时ETS首出面板没有显示任何首出原因，后查阅可导致机组跳闸的全部信号，也未发现异常。经调阅DCS的SOE记录，判断是汽轮机首先跳闸导致机组解列。
查阅我公司ETS电源接线图，ETS柜工作电源有两路，一路UPS，一路厂用电。两路电源经切换装置切换后，主PLC电源、副PLC电源、I/O模块电源都以厂用电为主，厂用电故障时切换为UPS。改造前ETS电源切换图如下：
经研究，因主PLC电源、副PLC电源、I/O模块电源都以厂用电为主，我们发现6KV电压波动，导致厂用电的电压波动，但ETS的电源切换继电器在切换时存在一个死区，即其切换点不能够精确到一个具体的电压值而仅能精确到一个电压区域。所以当厂用电电压波动时，由于继电器切换存在电压死区，电压切换不成功导致主、副PLC指令同时瞬间清零，AST电磁阀失电，#1机组跳闸。
3 ETS电源切换部分改进
我公司UPS电源正常情况下是由厂用电经整流、逆变后输出，电压稳定度为220VAC±1%。厂用电故障时，同步切换为蓄电池供电。因此UPS的供电质量比厂用电要高的多。
经过详细的调研、分析、讨论，利用原先电源切换继电器的剩余触点，改变ETS柜电源切换部分的内部配线，在不增加投资、不购买设备的情况下，我厂对ETS电源切换部分做了如下改造：
1、主PLC、I/O模块电源以UPS为主，故障情况下切为厂用电；
2、副PLC电源以厂用电为主，故障情况下切为UPS；
改造后ETS电源切换图如下：
这样当厂用电电压波动时，主PLC、I/O模块电源不经过电源切换过程，PLC指令不会清零，ETS能够连续工作。因UPS电压经过整流、逆变，其电压不会发生波动，若UPS掉电时，主PLC、I/O模块电源会经切换继电器切为厂用电，副PLC电源不经过电源切换过程，这种切换情况不同于电压波动时，经汽轮机挂闸做试验证明这种情况下主汽门、调门不会关闭，能够满足机组安全运行的要求。
4 ETS电源切换部分改造后的试验情况
ETS电源改造完成后进行了机组AST电磁阀切换试验、ETS电源切换试验，具体试验数据如下：
1、汽轮机挂闸后，AST母管压力14MPa，ASP压力6.5 MPa，OPC母管压力为11.4MPa，符合厂家设计要求；
2、把AST1、AST3电磁阀打开，AST2、AST4电磁阀关闭，AST母管压力由14 MPa下降至13MPa，ASP压力由6.5Mpa上升至12MPa，OPC母管压力为11.4MPa，符合厂家设计要求；
3、把AST2、AST4电磁阀打开，AST1、AST3电磁阀关闭，AST母管压力由14 MPa下降至13.5MPa，ASP压力由7Mpa下降至0MPa，OPC母管压力为11.4MPa，符合厂家设计要求；
4、停掉AK1电源（UPS电源），主PLC、I/O模块电源失电，主PLC、I/O模块的电源瞬间由UPS切为厂用电，副PLC电源仍为厂用电，机组挂闸状态保持不变；
5、停掉AK2电源（厂用电电源），主PLC、I/O模块电源为UPS保持不变，副PLC电源瞬间由厂用电切为UPS，机组挂闸状态保持不变；
通过试验数据分析，我厂的危急遮断控制系统各项数据良好，ETS系统能够满足机组安全稳定运行的要求。
5.结束语
ETS系统作为机组的主要保护手段，拒动或误动都会给机组运行造成极其严重的后果，ETS系统电源优化改造完成后，没再发生过因厂用电电压波动导致机组跳闸，经过机组长期连续运行检验，改造后的ETS系统电源较原设计更具可靠性、先进性，ETS系统的可靠性得到了显著的提高。
参考文献：
[1]赵燕平，《热工联锁保护系统配置优化技术》，中国电力出版社，2006
[2] 危急遮断系统（ETS）说明书，上海汽轮机有限公司
[3] DL/T 5428-2009，火力发电厂热工保护系统设计技术规定，国家能源局发布，2009
[4]陈宏，汽轮机危急遮断系统供电可靠性分析与优化，北极星电力网，2012
[5]陈红梅，胡新军，汽轮机ETS保护系统电源切换回路技术改造，电力安全技术，2003
作者简介：
郭涛，男，1980年5月，山东省平阴县，大学，山东大学，工程师，华能山东发电有限公司众泰电厂，研究方向：火力发电厂热工控制系统。
论文作者:郭涛
论文发表刊物:《河南电力》2018年10期
论文发表时间:2018/11/16
标签：电源论文; 系统论文; 机组论文; 汽轮机论文; 电磁阀论文; 电压论文; 危急论文; 《河南电力》2018年10期论文;