300MW發電機組熱工模件故障原因分析及處理措施

葉義新

（華能國際電力股份有限公司上安電廠，石家莊 050310）

1 設備概述

華能國際電力股份有限公司上安電廠二期工程建設2臺300MW凝汽式燃煤發電機組。鍋爐、汽機、發電機及輔助系統設備的監視與控制采用SYMPHONY分散控制系統。

2 發電機組熱工模件故障原因分析

2010年7月31日凌晨2時，3號機組負荷180 MW，A、B汽動給水泵、A、B送引風機跳閘，鍋爐MFT動作。

3號機組10號PCU柜為重要的閉環控制柜，包含小汽輪機控制部分、風煙系統控制部分等，該控制柜模件故障，現場設備失去控制，導致2臺汽動給水泵跳閘，風煙系統無法調節或送引風機跳閘。模件故障時在線測量母線排電壓，電源故障復位“PFI”信號異常，模件正常后，該信號電壓值也恢復正常。“PFI”是電源故障中斷的英文縮寫，“PFI”信號是ABB公司DCS系統為保護模件設計的一種安全措施，在模件供電電源故障時首先停止模件工作，以保證模件不致于因電源電壓的不正常而損壞，出現PFI信號跳變時所有模件均轉至非工作狀態。“PFI”信號（電壓）異常會導致該PCU柜內所有主模件故障。

2.1 現場檢查情況

該廠使用的ABB公司的DCS系統由若干個PCU柜組成，每個PCU柜又分為模件柜與端子柜。模件柜是安裝所有控制主模件與子模件的控制柜，它的供電由三型電源系統提供，如圖1所示。雙路冗余的交流110V電源接入電源轉換模塊，轉換為＋5V、＋15V、－15V、24V和125V直流電源，通過直流母線排分配到各個模件安裝機架（MMU）。

圖1 ABB三型電源系統結構

該直流母線排，由中間夾有1 000V等級的絕緣層的8片導電極板壓制而成。這8片導電極板分別是＋5V、＋15V、－15V、24V、MCOM、I/O COM、“STATUS”信號和“PFI”信號，如圖2所示。母線排上有8個安裝螺絲孔，通過4個鐵質自攻螺絲安裝在機柜內部，如圖3所示。

圖2 實際母線排的上半部分

圖3 放大后的母線排安裝孔

將拆下的10號PCU柜內直流母線排，進一步檢查發現，母線排固定螺絲孔內沒有用絕緣樹脂進行封閉，廠家在使用鐵質自攻螺絲固定時如發生偏移，就可能造成螺絲孔處極板間絕緣性能降低，導致“PFI”信號發生跳變引起模件故障。所有PCU柜內的直流母線排均是由廠家成套提供，測試3號機組所有PCU柜電源母線，除10號PCU、15號PCU“PFI”信號母線層絕緣不好，其它均正常，分析認為10號PCU“PFI”信號母線層絕緣不好，與出廠時質量有關。

2.2 機組跳閘保護動作

經檢查，熱工10號PCU柜4對控制主模件BRC300狀態異常，不時出現無規律的離線或故障狀態，檢查母線排上各個等級電壓均在正常范圍內。將該PCU柜停電，檢查電源、機架、模件未發現異常，重新上電后，電源模件狀態正常。進一步檢查10號PCU柜“PFI”信號，將母線排上該信號跨接連線全部拆除，使得母線排“PFI”信號對地浮空，測量其電壓值為－12.6V。測量其他正常PCU柜，電壓值為±0.03V以內。拆下10號PCU柜母線排，測量“PFI”信號與－15V端阻值為2MΩ以內（正常為無窮大）且不穩定，分析認為模件故障是母線排“PFI”信號母線層絕緣不好造成的。“PFI”信號（電壓）異常會導致該PCU柜內所有主模件故障。更換10號PCU柜內直流母線排，并測試3號機組所有PCU柜電源母線排各信號電壓，均在正常范圍內。

2.3 環境因素

當時，該地區出現了多年不遇的連續多天的“桑拿”天氣，環境悶熱、潮濕，3號機組PCU間濕度在78%左右，懷疑模件故障是濕度偏大引起，采取了通風、降濕度的辦法，但效果不明顯。該廠二期PCU間內集中空調制冷系統除濕能力差，濕度偏大導致原本絕緣性能就不高的10號PCU“PFI”信號母線層絕緣降低。

2.4 人為因素

運行、檢修人員雖然都對PCU間定期進行巡視，但巡視時只關注溫度卻忽視了濕度，對濕度大的危害認識不足，沒有及時高度關注，錯失了采取補救措施的時機。

3 處理及防范措施

a.更換10號、15號PCU柜內直流母線排，并測試3號機組所有PCU柜電源母線排各信號電壓，均在正常范圍內。

b.與廠家進一步協商解決直流母線排固定螺絲孔的絕緣問題。

c.將二期所有PCU柜內增加除濕劑，并在PCU間內增加空調柜機，加強除濕能力。

d.舉一反三，檢查其它機組DCS系統PCU類似問題，確保不再發生共性問題。

e.嚴格執行定期巡回檢查制度和缺陷管理制度，提高巡視質量，做好設備維護消缺工作。

4 結束語

熱工模件在電廠發電過程中起到監視與控制作用，熱工模件發生故障對發電廠會引起嚴重后果。此次故障主要是熱工直流母線排固定螺絲孔絕緣不好引起模件故障，繼而引起機組跳閘。經過分析，如果在發電機組正常運行期間，嚴格控制熱工模件所處的環境溫度、濕度以及運行、檢修人員認真執行相關管理制度，可以避免發電機組的緊急跳閘，進而減小對電網系統的影響。