MFT保護回路雙電源改造

慕洪峰 李越文 李磊

摘 ?要：文章針對本廠長期存在的MFT保護回路直流雙電源系統形成了環路的重大安全隱患進行改造， 通過雙電源切換裝置將兩路直流電源進行隔離，保證了熱控直流電源的安全運行，實現了兩路熱控直流電源系統的完全隔離。

關鍵詞：MFT;直流電源;隔離;改造

中圖分類號：TM621.7 ? ? 文獻標識碼：A ? ? ?文章編號：1006-8937（2016）26-0114-02

1 ?改造的必要性

MFT（主燃料跳閘）是保證鍋爐安全運行的核心內容，在出現任何危及鍋爐安全運行的危險工況時，MFT動作，所有進入爐膛的油和煤將被快速切斷，以保證鍋爐安全，避免事故發生或限制事故進一步擴大。

為了有效地提高MFT動作的可靠性，MFT設計成軟、硬兩路冗余。當出現跳閘條件時，MFT除了通過軟件動作相關設備，同時還通過硬件即跳閘繼電器板將此信號發往其它系統，跳閘相關設備。我公司設計有MFT繼電器盤，為了減少誤動，防止拒動，MFT信號在硬件上進行3取2，最大限度的保護全廠設備。當MFT發生后， 繼電器動作，通過硬接線使相關設備跳閘，這就要求MFT繼電器的電源必須可靠，一旦發生故障，不能及時跳閘相關設備，將直接影響機組的安全運行，給主、輔設備造成重大損壞。

根據《防止電力生產事故的二十五項反措》要求，火力發電廠機爐保護跳閘回路所用電源應可靠，以保障保護不發生拒動、誤動。我公司#1-#6機組MFT跳閘回路所用兩路220VDC電源經二極管并列運行，形成了環路，與反措要求相違背，因此需通過雙電源切換裝置將兩路直流220V電源進行隔離。

2 ?原直流電源系統存在的問題

2.1 ?系統原理

原MFT的直流電源是由兩路電氣直流電源Ⅰ、Ⅱ并聯提供，如圖1所示，兩路電源的正極各串接了1個二極管，負極各串聯了一個與正極反向二極管，經二極管自動高選后輸出一路。根據二極管的工作特性，正常情況下，兩路直流電源有一路始終處于工作狀態，當此路電源出現故障，另一路電源二極管經短時間導通進入工作狀態，實現無擾切換，保證熱控電源的不間斷。

2.2 ?安全隱患

原直流電源系統中，熱控直流電源的正極是通過二極管把兩路電氣直流電源Ⅰ、Ⅱ的正極連在一起，負極通過反向二極管連接在一起，這種系統結構使得兩路直流電源形成環路，沒有完全獨立，使機組的安全運行存在隱患。原系統結構只要發生直流接地故障，不論在何位置，兩路直流系統會同時接地，電氣的接地選線裝置將無法正確判斷接地點的位置，給故障查找及事故處理工作帶來很大困難。同時，在查找接地點的過程中，熱控電源有全部喪失的風險，可能引發更嚴重后果，嚴重威脅機組的安全運行。

3 ?改造方案

①每臺機組MFT跳閘回路電源系統增加2套直流雙電源切換裝置，兩套雙電源切換裝置分別命名為#1、#2。電源切換裝置安裝在DCS網絡機柜內。

②現MFT跳閘回路所用兩路電源為#1雙電源切換裝置提供電源，電氣專業再分別從直流Ⅰ段和直流Ⅱ提供兩路電源供#2雙電源切換裝置。

③日常運行時，兩套雙電源切換裝置輸出應為同一直流段，即可避免直流供電系統行程環路。

④雙電源切換裝置工作電源應在85～270 V DC，切換時間小于8 ms，額定電流不小于30 A。

⑤由切換裝置提供電源監視、裝置故障報警點輸出。

⑥改造工作在機組檢修時進行。

4 ?改造后直流電源系統

4.1 ?改造后直流電源系統工作原理

改造后直流雙電源轉換裝置采用進口大功率直流真空接觸器作為轉換開關，同時輔助以大功率DC/DC轉換電路，保證在轉換開關開斷瞬間輸出電壓穩定。

裝置基本原理框圖，如圖2所示，輸入電源回路Ⅰ（簡稱主電）以及輸入電源回路Ⅱ（簡稱備電）分別經二極管、接觸器并聯到輸出端。兩個輔助電源的輸入端分別取自回路Ⅰ和回路Ⅱ，且相互獨立，裝置內部的邏輯回路由兩個輔助電源同時供電，當任何一路輸入失電時，裝置內部邏輯都不會受影響。

裝置正常工作時，主電源經防反二極管直接輸出，備用電源處于斷開狀態。當處于工作狀態的主電源由于故障造成電壓跌落或失電時，裝置內電壓檢測回路檢測到輸入端電壓變化，當電壓值跌落到額定電壓的75%～80%時，裝置判斷該路電源出現故障，發出電源切換指令，輸出電壓即切換到備用電源上，整個切換過程約為15～30 ?ms，在切換過程中，裝置的輸出端電壓經DC/DC回路維持在額定電壓的90%～95%左右。

當主電源直流系統故障排除，恢復供電時，裝置面板對應電源指示燈亮，裝置自動切換回主電源供電。

裝置切換過程中，面板上紅色告警指示燈會有瞬間閃爍，屬于正常現象。裝置告警端子Ⅰ為常閉接點，當裝置主電源輸入、備用電源輸入、以及電源輸出3個端口中任意一路電壓低于額定值的80%時，常閉接點打開，通知裝置失電;端子Ⅱ為常開接點，當裝置內部出現嚴重故障時，接點閉合，通知裝置出現故障。

在裝置運行過程中，實時監視裝置的運行狀態是保證可靠供電的基礎;因此要求將告警端子接到監控系統，當有故障發生時能得到及時有效的處理。

4.2 ?造后系統試驗

4.2.1 ?通電前檢查

①檢查裝置輸入端、輸出端極性正確;

②確認輸入電源電壓范圍滿足裝置要求;

③確認輸入端空開處于斷開位置，輸出端負載斷開。

4.2.2 ?裝置通電檢查

①合上主回路電源空開，觀察裝置面板上的指示燈，Ⅰ路電源指示燈和Ⅰ路工作指示燈應點亮;第一路報警指示燈亮起，約幾十秒后裝置自檢結束后熄滅;

②合上備用電源空開，Ⅱ路電源指示燈點亮;

③測量輸出電壓幅值、極性正常;

④輸出端帶載，測量輸出電壓正常。

4.2.3 ?改造后試驗

①確定裝置輸入為雙路正常電壓，輸出帶正常負荷;

②觀察面板指示燈狀態，將主電源空開斷開，裝置立即切換到備用電源上，切換時間為0.42 ms，符合改造方案中切換時間小于8 ms要求。運行燈和電源燈也相應變化。

③測量輸出電壓為230.8 V，比輸入電壓232低1.2 V屬于正常范圍。

④將主回路空開合上，對應的電源指示燈亮起，電源切換到主回路。

⑤斷開備用電源空開，裝置Ⅱ路電源指示燈熄滅，裝置無切換動作。

⑥再次測量輸出電壓為230.8處于正常值。

⑦合上備用電源空開，試驗結束。

整個試驗過程中，裝置可靠切換，負載設備沒有異常情況，面板無異常告警狀態。

5 ?結 ?語

本次改造解決了MFT保護回路直流雙電源系統形成了環路的重大安全隱患，通過雙電源切換裝置將兩路直流電源進行隔離，改造后的電源切換裝置有故障報警和失電報警輸出功能，報警信號被引至監視系統，熱控電源的運行狀態實現了實時監視，便于及時發現和處理問題。經過半年時間的運行，裝置工作穩定可靠，狀態良好，本次改造成功。

參考文獻：

[1] 望亭發電廠.660 MW超超臨界火力發電機組培訓教材（熱控分冊）[M].

北京：中國電力出版社，2011.

[2] 國能安全[2014]161號，防止電力生產事故的二十五項重點要求[S].