交流不接地系統(tǒng)在發(fā)電機機組控制回路的使用實踐

常新海，閆占智，曹 強

（酒鋼（集團）公司能源中心，甘肅嘉峪關 735100）

1 概述

某電廠4臺350 MW機組設計為發(fā)-變-線單元機組，鍋爐采用燃煤超臨界參數變壓運行螺旋管圈直流爐。制粉系統(tǒng)采用正壓直吹式冷一次風制粉系統(tǒng)（無中間粉倉），配5臺ZGM95G-Ⅱ中速磨煤機。DCS控制系統(tǒng)設置RB保護(輔機故障減負荷)，單臺磨煤機跳閘時快速減20 MW負荷。兩臺磨煤機跳閘時快速減100 MW負荷。

磨煤機油站采用交流控制系統(tǒng)，控制電源取自動力電源（TN-C），系統(tǒng)電源采用中性點直接接地（TN-C）接線方式。控制回路發(fā)生接地故障時形成單相短路,由于控制回路電源空開無法實現選擇性，分支電源線路故障會造成控制系統(tǒng)總電源跳閘，導致磨煤機油站跳閘并致系統(tǒng)停運。

2 存在問題及原因分析

2.1 存在問題及運行統(tǒng)計

該電廠4臺350 MW機組自投運以來，運行中曾多次出現由于磨煤機就地控制柜控制電源接地短路故障，造成主機跳閘，運行統(tǒng)計數據見表1。

表1 磨煤機油站事故跳閘統(tǒng)計表（刪除相同原因后的不完全統(tǒng)計）

2.2 原因分析

磨煤機油站包括1#、2#稀油站電機、稀油站電加熱器、液壓站加載油站電機、液壓站電加熱器、油系統(tǒng)電磁閥等。油站系統(tǒng)設備較多，控制系統(tǒng)復雜，油站控制回路總電源取自主電源回路，分支控制電源回路裝設單相空開。

該廠運行中造成磨煤機油站控制回路接地故障的原因較多，包括電源電纜絕緣破損(振動磨損、機械損傷、絕緣過熱損傷)、檢修維護不當、元件短路故障等?？刂苹芈钒l(fā)生任何形式的相線接地，都形成單相短路，由于控制電源空開選型無法實現級差配合和保護選擇性，該廠機組運行中基于以上原因造成控制系統(tǒng)總電源跳閘，造成磨煤機油站停止工作聯(lián)跳運行磨煤機，給電廠安全生產造成較大影響。

3 解決方法

3.1 解決控制回路接地跳閘的方法

（1）使用直流控制電源：重新敷設電源電纜，控制回路元件全部選用直流元件進行改造。原交流控制回路元件全部拆除。

（2）使用交流不間斷電源UPS：核算交流不間斷電源UPS備用容量是否滿足要求改造。

（3）使用交流不接地系統(tǒng)（IT）控制電源：使用隔離變壓器將交流接地系統(tǒng)TN-C電源改變?yōu)榻涣鞑唤拥叵到y(tǒng)（IT）。

表2 解決方法對比表

經技術經濟綜合分析比較，選擇方案三進行整改。在原控制回路增加隔離變壓器，將交流接地系統(tǒng)TN-C電源改變?yōu)榻涣鞑唤拥叵到y(tǒng)（IT）；控制電壓維持不變，控制元件保持原設計配置；增加交流電網絕緣電阻監(jiān)測儀F96-BMΩ，實現交流不接地電源系統(tǒng)絕緣在線監(jiān)測報警功能。改造接線原理框圖見圖1。

圖1 磨煤機油站控制回路改造接線原理框圖

3.2 絕緣監(jiān)察裝置功能

（1）控制系統(tǒng)采用交流不接地系統(tǒng)（IT）作為控制電源，裝設絕緣監(jiān)察裝置。發(fā)生一點接地時不構成短路回路，不產生故障電流，控制回路不會跳閘可以繼續(xù)運行。

（2）設定接地報警值。絕緣電阻小于0.5 MΩ時裝置報警。

（3）設計聲光報警功能，將絕緣監(jiān)察裝置報警信號轉換為聲光報警信號，告知值班人員及時處理。

3.3 改造效果

截至2018年1月25日,電廠20臺磨煤機油站已全部改造完畢，已經準確報警4次，避免了3次磨煤機跳閘事件。

表3 改造后運行故障情況統(tǒng)計表

4 結束語

交流不接地控制電源系統(tǒng)在磨煤機油站控制回路上的應用，能夠有效避免磨煤機因控制電源接地構成短路造成的跳閘事件發(fā)生。設計原理簡單投資少，隨著設備電氣元件和電纜的長期運行和老化，該系統(tǒng)的應用對于電廠機組安全運行具有重要意義。

火力發(fā)電廠廠用重要輔機的安全運行是機組安全穩(wěn)定的基礎，這種基于運行實際提高重要輔機運行可靠性的供電方式選擇和設計思路，對于電廠連續(xù)運行的重要轉機，如給煤機、抗燃油泵、高壓旁路門EH油站、引風機油站等具有推廣應用價值，同時對于火力發(fā)電廠、電力工程設計單位和設備成套供應單位的設計、制造和改進具有良好的參考借鑒意義。