磨煤機潤滑油站電源開關保護和控制方式改進

吳福雨

(鶴壁同力發電有限責任公司，河南 鶴壁 458000)

0 概述

某電廠2×300 MW燃煤機組共配有4套磨煤機潤滑油站，為1，2號鍋爐8臺臥式磨煤機軸瓦提供潤滑，其中2臺磨煤機共用1套潤滑油站。每套油站設有1面就地電控柜，集中控制油站動力設備，油站電源(即電控柜電源)取自相應機組的380 V廠用電系統鍋爐保安PC配電段。1套潤滑油站及其電控柜對應配電段內1臺電源開關。

1 設備存在的缺陷

(1) 由磨煤機潤滑油站電氣設備及其檢修、運行記錄可知:油站就地控制柜內電氣保護元件為熱過載繼電器，保護范圍窄，精度低、可靠性差，保護拒動、設備損壞停運現象時有發生。

(2) 鍋爐保安段內磨煤機油站電源開關為抽屜結構、空氣斷路器型式，具有過載保護功能，但堵轉過流、接地、缺相、欠壓等保護功能不靈敏。

(3) 當磨煤機油站電氣設備發生故障，特別是電纜和電機繞組接地時，熱繼電器輔助觸點和空氣斷路器主觸頭都不能快速可靠斷開，切斷故障電路，解列故障設備，導致鍋爐保安段進線電源開關保護動作、開關越級跳閘，保安段母線失壓，進而引起接于保安段的2臺送風機油站斷電、油站油泵停運，風機跳閘，鍋爐滅火保護動作，鍋爐滅火，危及發電機組整體安全運行。

2 設備改進

2.1 改進方案

完善380 V鍋爐保安PC段內磨煤機油站電源開關電氣保護，保護方式由空氣斷路器實現的過載單一保護，改為帶有馬達控制器實現的接地、過載、欠載、缺相、堵轉、過壓、欠壓等多種保護;將油站電源開關的控制納入機組分布式控制系統（DCS），增加開關遠方控制功能。

2.2 改進措施

2．2．1 改進和完善開關電氣控制回路

重新設計鍋爐保安PC段內磨煤機油站電源開關一、二次電氣控制回路，使油站電源開關具有就地和遠方2種操作模式、手動和自動2種跳閘功能、電氣綜合保護功能以及開關運行狀態、故障報警、工作電流集控室遠方顯示功能。

(1) 在油站抽屜式電源開關內部增加接觸器、馬達控制器、顯示單元、穩壓電源模塊、帶燈按鈕、控制保險等電氣元件，按新設計圖配線。

(2) 增加油站電源開關DCS遠方控制電纜(油站電源開關柜至機組DCS機柜)，用于控制DCS遠方操作電源開關，以及將電源開關的分/合閘運行狀態、報警信號和工作電流反饋到DCS并顯示在其畫面上。

(3) 機組DCS增加油站電源開關測點并組態。利用機組DCS機柜現有備用模塊和通道，在DCS上新增DO信號測點:油站電源開關合閘指令、分閘指令信號;新增DI信號測點:油站電源開關合閘狀態、分閘狀態、工作位置、保護動作告警、保護裝置故障告警信號;新增AI(模擬量輸出)信號測點:油站電源開關工作電流信號。編寫油站電源開關控制邏輯程序，并錄入到DCS邏輯程序中。

改進后的油站動力電源開關電氣控制原理如圖1所示。

2．2．2 整定計算并設置開關內部馬達控制器參數

馬達控制器參數整定計算依據油站負載的功率和電流。油站負載主要有低壓油泵電機2臺、高壓油泵電機4臺、油箱電加熱器3只(按1套油站統計)。

(1) 低壓油泵電機“額定功率”及“滿負載電流”的整定計算。每臺低壓油泵電機額定功率為5．5 kW，額定電流為11．6 A。按系統油壓低I值發出后聯啟備用泵、2臺油泵同時運轉考慮，低壓油泵總功率為2×5．5 kW=11．0 kW，總電流為2×11．6 A=23．2 A。

(2) 高壓油泵電機“額定功率”及“滿負載電流”的整定計算。每臺高壓油泵電機額定功率為2．2 kW、額定電流為5．0 A，按4臺油泵同時工作考慮，高壓油泵總功率為4×2．2 kW=8．8 kW，總電流為 4×5．0 A=20．0 A。

(3) 油箱電加熱器“額定功率”的整定計算。油箱電加熱器共3只，額定功率4 kW/只，總功率3×4 kW=12 kW。冬季油站啟動前，若油箱油溫過低，加熱器才投入(其他季節不投入);待油箱油溫升至正常、加熱器停運后，油站高、低壓油泵電機才會啟動。由于加熱器的功率、電流均小于高、低壓油泵電機合計功率和合計電流，故馬達控制器保護定值的整定計算不考慮加熱器因素。

(4) 馬達控制器參數的設置。由以上分析計算可知，高低壓油泵電機合計功率19．8 kW(11．0 kW+8．8 kW），合計電流 43．2 A(23．2 A+20．0 A)，故馬達控制器額定功率設定值為19．8 kW，滿負載電流設定值為43．2 A，馬達控制器規格選用100 A(25—100 A)。

2．2．3 馬達控制器保護配置及參數設置

油站電源開關新裝電氣保護元件（馬達控制器）配置的保護類型多，功能齊全，保護具體配置和參數設置如下。

圖1 磨煤機潤滑油站電源開關電氣控制原理(改進后)

(1) 接地保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:動作電流值90 % Ie，(馬達)啟動中延時動作整定值0．35 s，(馬達)正常運行中延時動作整定值0．2 s。動作時間定值須與本設備上級電源開關(即保安段進線電源開關)的接地保護定值相配合，不能大于 0．5 s。

(2) 過載保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:k系數為130，冷卻時間10 min，冷熱曲線比40 %。

(3) 缺相保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:動作電流值60 % Ie，動作時間整定值5．0 s。

(4) 堵轉過流保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:動作電流值500 % Ie，動作時間整定值5．0 s。

(5) 過壓保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:動作電壓值 440 V，動作時間整定值1．0 s。

(6) 欠壓保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:動作電壓值 320 V，動作時間整定值1．0 s。

(7) 啟動加速超時保護。保護執行方式:跳閘;保護參數:啟動時間15．0 s。

(8) 欠載、欠功率、過熱、相序、外部故障等其他保護。其他保護執行方式全部設置為報警。

3 設備改進后的運行效果

改進后的1號、2號機組4臺磨煤機潤滑油站電源開關已運行2年。據統計，這期間開關保護無拒動、誤動現象，保護正確動作合計20次，其中堵轉過流保護動作6次，缺相保護動作3次，接地保護動作11次，未發生一起因油站電氣設備故障引起的鍋爐保安段進線電源開關越級跳閘、母線斷電、油站停運、送風機跳閘、鍋爐滅火系列事故，保證了鍋爐制粉系統及機組整體安全穩定運行，效果顯著。

4 結束語

本次設備改進中，新設計的油站電源開關控制回路簡單、合理，設備操作、維護方便;所選用的電氣保護元件、馬達控制器，具有保護范圍寬、動作速度快、靈敏度高、可靠性強等優點，保護動作正確率、成功率很高，設備保護效果好;新增的電氣元器件數量少、價格低，成本小，收益大。油站電源開關納入機組DCS控制后，運行人員能夠實時監控油站電源開關，及時發現油站異常運行情況，迅速采取相應處理措施。

因此，本次設備改進達到了預期目的。其他類似設備，也可借鑒此方法進行整改，進一步完善電氣控制功能，保證設備及相關系統安全、穩定、經濟運行。