文献标识码：B文章编号：1003-0492（2024）04-078-03中图分类号：TP206.3

★张磊，王世云，何永君，林特（浙江浙能乐清发电有限责任公司，浙江温州325609）

关键词：热控系统电源故障；可靠性预控

近年来，火电机组由于热控系统电源故障引起机组运行异常的案例虽有所减少，但仍屡有发生。通过对部分热控系统电源故障典型案例的统计分析，我们可得出设计安装阶段未落实电源系统的标准及相关反事故措施和可靠性，以及检修维护和试验不当是导致该类隐患发生的主要原因。本文对三例电源系统引起机组跳闸案例的原因和暴露出的问题进行了分析，并提出了完善、优化电源系统的预控措施，供同行作为提高电源系统运行可靠性的工作参考。

1　电源引起机组安全运行案例原因查找与分析

1.1　磨煤机分离器出料阀电源所配置的双电源切换装置异常导致机组跳闸

某电厂其中1号机组A、B、C、D、E、F磨煤机分离器出料阀电磁阀电源均取自交流220V锅炉热控电源盘10CSB01，柜内采用两路电源冗余配置，一路取自机组保安段，另一路取自机组UPS，两路电源通过双电源切换装置进行主备切换，双电源切换装置主板为GE生产的MX150微控制器转换开关控制板。

某日19时50分，机组负荷550MW，协调控制方式，AGC投入，汽轮机顺序阀运行，A、B空预器和A、B引/送/一次风机运行，引风机/一次风机自动，送风机手动，A、B、C、D、E、F磨煤机运行，机组参数稳定运行。3分钟后机组跳闸，MFT首出为“锅炉失去全部火焰”。

事件后检查，在机组停运前有“锅炉热控电源盘10CSB01电源异常”报警信号发出，检查1号炉13.7米层锅炉热控电源盘10CSB01的双电源切换装置控制面板显示异常，机械装置指示在跳闸位，该盘柜内切换装置后电源输出电压值为0。检查锅炉热控电源盘10CSB01的两路进线电源电压正常，盘内线缆回路检查无异常。操作双电源切换装置控制面板按键无任何响应，多次进行切换试验也无法正常运行，随后更换该装置主板，送电后进行电源切换试验正常，确认故障部件为双电源切换装置主板。

检查锅炉热控电源盘10CSB01环境条件，因该盘柜位于室外的1号炉13.7米层，靠近锅炉本体，盘柜周围灰尘较多，柜体、滤网及柜内虽定期进行维护但仍存在一定积灰。此外，无有效的温湿度控制措施。

拆下锅炉热控电源盘10CSB01双电源切换装置主板，检查发现该主板上U124电容有明显灼烧痕迹、MOV12元器件和K4继电器背部印刷线存在腐蚀、锈蚀痕迹。查阅说明书和咨询设备厂家，这可能影响转换开关的电压转换，需返厂进行进一步检测。

六台磨煤机分离器出料阀（气动门）电磁阀电源全部取自锅炉13.7米层锅炉热控电源盘10CSB01，配电柜两路进线电源仅通过一套双电源切换装置进行切换，双电源切换装置主板故障，导致盘柜切换装置后电源失电，其所带的所有磨煤机分离器出料阀电源失电后关闭，全开信号消失，所有“煤燃烧器无火”信号发出，“所有磨组失去火焰（3/4）”条件满足动作，最终触发“锅炉失去全部火焰”保护动作，MFT跳闸停机。

1.2　AST电磁阀供电电源配置设计不合理导致机组跳闸

某电厂300MW国产亚临界燃煤机组，ETS柜双回路AST跳闸电源均取自机组220V直流母线。该220V直流系统配置一套直流充电器和一段220V直流母线。

某日10时28分49秒，某机组负荷190MW，机组协调控制方式，A、B、D三台磨煤机运行，机组各运行参数均正常，3号机组220V直流母线失电，3号机组高中压主汽阀、调阀关闭，汽轮机跳闸，锅炉MFT。

事件后检查现场发现该机组220V直流蓄电池双投刀闸QS2在断开位置，蓄电池未与直流母线并列运行，而220V直流充电器的直流输出保险熔断，从而导致机组的220V直流母线失电。进一步检查机组临修完成后，运行人员未对220V直流系统运行方式进行检查恢复，导致直流系统处于非正常运行方式。同时运行人员巡视设备不到位，机组运行后未及时发现蓄电池未与直流母线并列运行，汽机直流润滑油泵启动时，造成充电器输出保险熔断。

1.3　燃机调压站ESD阀电源设计不可靠导致全厂机组停运

某燃机电厂机组二拖一（1号、3号机组）运行，1号燃机197MW，3号汽机108MW，机组群出力305MW；4号、5号机组一拖一运行，4号汽机112MW，5号燃机191MW，机组群出力303MW；全厂机组总负荷608MW。某日10时52分，运行人员监盘发现1号燃机、3号汽机、4号汽机、5号燃机负荷到0MW，机组跳闸。

查报警画面，10时51分36秒，“调压站入口过滤器前关断阀已关”报警信号，1号燃机、5号燃机P2压力低保护动作，余热锅炉保护动作联跳3号、4号汽机。检查DCS画面上“调压站入口过滤器前关断阀”显示黄色故障，调压站对比计量表压力、流量等参数变为坏点。

事件后，现场检查发现ESD阀（调压站入口过滤器前关断阀，该阀门安装在调压站内燃气公司管辖的区域，设备资产归属于燃气公司）关闭，联系燃气调度派人检查，共同就地确认ESD阀处于失电关闭状态。

ESD阀的电源取自电加热器控制柜，控制柜的两路电源均接在工业废水MCC段上，检查发现工业废水MCC段失电。经检查确认为该段所带1号排水泵发生接地故障，引发零序保护动作，导致整段失电。

2　故障案例反映的电源问题与预控措施

2.1　电源可靠性问题

（1）电源配置存在重大隐患

案例1电源负载分配和锅炉热控电源盘柜安装位置及电源切换设计，不能满足电源安全可靠运行的要求，六台磨煤机分离器出料阀（气动门）电磁阀电源全部取自锅炉13.7米层锅炉热控电源盘10CSB01，配电柜两路进线电源仅通过一套双电源切换装置进行切换，切换装置故障将引起所有磨煤机分离器出料阀电磁阀电源失电而自动关闭，全开信号消失，进而引发全部燃料中断、机组跳闸。

案例2的AST电磁阀电源设计取自同一条220V直流母线，不符合《火力发电厂热工自动化系统可靠性评估技术导则》中6.4.2.1电源配置要求第（4）款“采用双通道设计时，每个通道的AST电磁阀应各由一路进线电源供电”的规定。

案例3，ESD阀控制电源设计不可靠。ESD阀控制电源取自电加热器控制柜，该柜两路电源均取自工业废水MCC段。由于工业废水MCC段所带1号排水泵发生接地，导致工业废水MCC段整段失电。

（2）热控电源盘现场环境条件不满足要求电源盘现场环境条件未做好防护工作，柜内易积灰和受潮，夏季温度较高，影响柜内双电源切换装置主板等电子元件设备可靠性和使用寿命。

（3）设备隐患排查不彻底防止机组非正常停机的技术措施针对性不强。案例1，六台磨煤机分离器出料阀电磁阀电源全部取自锅炉热控电源盘10CSB01的双电源切换装置后，属于“单一设备故障引发机组非计划停运”隐患。

案例2运行人员检查不到位，机组开机前和试运直流润滑油泵试启时，未能检查到220V直流系统处于非正常运行方式，引起220V直流充电器直流输出保险熔断造成220V直流母线失电。

案例3对安全生产极端重要性的认识不到位，未将ESD阀纳入厂内设备管理范围，关口未能前移，对该阀门电源设计和实际接线方式不掌握，基建期设计、验收把关不严，生产期隐患排查工作不严不细造成此次全厂停止对外供电。

（4）对重要电源系统隐患排查处理不及时

案例2对重要电源系统进行隐患排查，已发现ETS柜双路直流电源均取至同一条直流母线，存在可靠性低的隐患，但没有及时整改。

对ESD阀关闭后可能造成的严重后果认识不到位，未将其纳入到防止全厂停电的隐患排查内容，也没有协同燃气公司有效地开展共用设备的隐患排查工作。重大隐患长期存在，生产管理出现明显漏洞。

2.2　提高电源可靠性的预控措施

影响电源系统可靠性的因素来自多方面，如电源系统供电配置及切换装置性能、电源系统设计、电源装置硬件质量、电源系统连接和检修维护等，都可能引起电源系统工作异常而导致控制系统运行故障。我们在总结电源故障案例基础上，提出以下电源可靠性的预控措施：

（1）电源配置

排查重要电源系统、双路电源切换装置、设备电源负载集中布置隐患，保证所有冗余设备电源直接取自相互独立且非同一段的二路电源供电，就地远程柜电源直接来自DCS总电源柜的二路电源。

对保护连锁回路失电控制的设备，如AST电磁阀、磨煤机出口闸阀、抽气逆止门、循泵出口蝶阀等若采用交流电磁阀控制，应保证电源的切换时间满足快速电磁阀的切换要求。

此外，应在运行操作员站设置重要电源的监视画面和报警信息，冗余电源的任一单个电源故障应及时报警；重要设备的电源报警应设置为一级报警，在线监视进线电压，以便问题能及时发现和处理。

（2）UPS可靠性要求

UPS供电主要技术指标应满足厂家和DL/T774规程要求，并具有防雷击、过电流、过电压、输入浪涌保护功能和故障切换报警显示，且电源电压宜进入故障录波装置和相邻机组的DCS系统以供监视。UPS的二次侧不经批准不得随意接入新的负载。

UPS和热控各系统的电源切换试验，应按照DL/T774或DL/T261规程要求进行。试验过程中，在允许的最低工作电压范围内，应可靠切换，各项参数和状态应无扰且示波器记录切换时间应不大于5ms，以确保运行中发生电源异常时控制器不被初始化。

切换装置切换的电压，应保证高于控制器正常工作电压一定范围，避免电压低时，控制器早于电源切换装置动作前重启或扰动。

（3）整治电源设备现场环境

完善电源系统图，从根本上改善现场热控配电柜的环境条件（如机柜移位、增设隔离小间并配套配置温湿度可控制的空调设备等措施），提高电子元件设备可靠性和使用寿命。

（4）落实巡检、维护责任制

应健全电源测试数据台账，将电源系统巡检列入日常维护内容，可利用红外测温方法加强电源卡件、接线端子等的巡检，巡检时关注电源的变化，机组停机时测试电源数据进行溯源比较，发现数据有劣化趋势，及时查明原因或更换模块。

加大风险辨识培训工作力度，提高人员对风险、隐患的辨识能力和技能水平。

加强热控配电柜双电源切换装置的检修和维护力度，将热控配电柜双电源切换装置的切换试验列为重点检修项目。

健全外部协调机制，了解掌握燃气公司负责设备的运行方式和定期维护及管理内容，协商共同管理的设备监督内容及方式。

3　结束语

本文通过对案例的分析和总结提出了电源系统可靠性预控建议，包括电源的配置要求、UPS可靠性要求、UPS切换试验要求、落实巡检维护责任制等，并提出了以下建议：

（1）针对电源模块内电容的失效问题，应记录电源的使用年限，并进行电源模件劣化统计与分析工作，宜在5-8年左右进行更换。

（2）机组C级检修时应进行UPS电源降压切换试验，机组A级检修时应进行全部电源系统切换降压试验，并通过录波器记录，确认工作电源及备用电源的切换时间和直流维持时间满足要求；测试两路电源静电电压小于70V。

作者简介：

张磊（1989-），男，工程师，学士，现就职于浙江浙能乐清发电有限责任公司，主要从事火电厂运行管理方面的工作。

参考文献：

[1]孙长生,尹峰.发电厂热工自动化技术丛书电厂热控系统故障分析与可靠性控制[D].北京:中国电力出版社,2016.

摘自《自动化博览》2024年4月刊