帶式輸送機控制回路改造分析

陳京靜

（馬鞍山當涂發電有限公司，安徽 馬鞍山 243102）

0 引 言

在火電廠輸煤系統中，帶式輸送機（又簡稱皮帶機）在煤粉傳送環節必不可少。它的運行狀況與電力生產、設備安全、人員生命密切相關。帶式輸送機控制回路的可靠性和保護裝置的穩定性對其安全穩定運行起著決定性作用。所以，某發電公司繼電保護班決定對全廠帶式輸送機的控制回路進行梳理排查，從控制與保護的角度出發，消除回路隱患，保證帶式輸送機能夠穩定、可靠運行，從而保障設備安全[1]。

1 帶式輸送機開關簡介

1.1 主回路

某發電公司輸煤系統由#1A（#1B）～#12（#12B）共計24條輸煤皮帶貫穿，其中#1A、#1B、#2A、#2B、#7A、#7B皮帶較長，由6 kV電機傳動，其余皮帶由380 V電機傳動。它們均有獨立的保護裝置對開關進行監控和保護。

圖1 6 kV帶式輸送機控制回路（跳閘部分）（#1、#2、#7）

1.2 控制回路

該公司帶式輸送機開關控制回路如圖1、圖2所示，其中拉繩開關控制部分已在圖中標明。

圖2 380 V帶式輸送機控制回路

從標注可以看出，#1A、#1B、#2A、#2B帶式輸送機開關跳閘回路由開關柜就地指令、熱控PLC遠程指令、拉繩開關動作、380 V電動機控制中心、母線低電壓保護、熱控PLC皮帶保護（拉繩開關、跑偏開關、打滑開關、撕裂開關……）和綜合保護裝置K01動作實現；其余帶式輸送機開關跳閘回路由開關柜就地指令、帶式輸送機就地緊急跳閘、熱控PLC遠程指令（打滑、撕裂、跑偏等皮帶保護動作邏輯也在該出口設定）和拉繩開關動作實現。

1.3 皮帶保護

就地皮帶保護主要分熱控和電氣保護兩類。熱控皮帶保護由就地的拉繩保護、跑偏保護、打滑保護和撕裂保護等接點實現，而電氣皮帶保護由就地拉繩開關接點實現。現繼電保護班重點分析拉繩開關回路。

拉繩開關本質上是一種機械保護裝置，在火電廠輸煤系統中廣泛應用。在帶式輸送機附近發生重大缺陷異常時，它可實現帶式輸送機得緊急停機。目前，廣泛應用的拉繩開關為無源機械式雙向拉繩開關。沿帶式輸送機沿線，每隔40 m安裝無源機械式雙向拉繩開關于雙側的固定支架。拉繩開關之間系上拉繩，在緊急情況下，在帶式輸送機沿線任意位置拽動拉繩，觸發拉繩開關來實現緊急停機。拉繩開關通常由2副常開接點輸出，分別送至熱控PLC回路和電氣控制回路。由于拉繩開關數量較多，若各自獨立送至控制中心，即浪費控制電纜、接線端子，也增加了檢修人員的維護量。因此，設計一種輸送機將所有拉繩開關的常開接點并聯在皮帶尾部，將2組接點由一根電纜送至380 V電動機控制中心，并將拉繩開關送至電氣控制回路的接點，單獨送至帶式輸送機6 kV廠用電配電裝置控制回路（或者380 V動力中心開關控制回路）實現電氣保護；而拉繩開關送至熱控PLC遠程站的接點與跑偏保護、打滑保護、撕裂保護的輸出接點一并，通過一根電纜送至熱控PLC遠程站。由熱控PLC遠程站綜合判斷輸煤皮帶的實時狀況后，控制帶式輸送機的控制回路，實現熱控保護。

2 直流回路接地危害

直流系統一般包括供給保護、控制、信號、計算機監控、事故照明、交流不間斷電源等重要負荷，因此對供電的可靠性要求很高。生產現場中，直流電纜分布于各大控制回路中，數量多、范圍廣，尤其是在煤灰、粉塵、水汽嚴重的復雜環境下，極易受塵土、潮氣的腐蝕，導致某些絕緣薄弱元件的絕緣性降低，甚至破壞絕緣造成直流系統接地。而直流接地故障中危害較大的是兩點接地，接地后可能造成嚴重后果[2]。直流兩點接地故障，因接地點的位置不同，可能造成保護和自動裝置誤動、拒動，或者燒毀繼電器接點，甚至使直流控制電源保險熔斷等。

繼電保護班從防范直流系統接地為著力點，制定并開展如下防范措施：

（1）對比歷次檢修記錄，重點關注回路絕緣下降，及時消除直流回路接地的缺陷；

（2）核對二次圖紙與現場接線，及時整改消除寄生回路，杜絕交直流回路共用電纜；

（3）依據國家能源局（國能安全[2014]161號）《防止電力生產事故的二十五項重點要求》第22、23條相關要求，核查現場的直流絕緣監測裝置，應具備實時監測交流竄入直流的故障測記和告警功能，不滿足者及時整改。

3 設計存在的問題

國家能源局（國能安全[2014]161號）《防止電力生產事故的二十五項重點要求》第18.7.5中規定：交流電流和交流電壓回路、交流和直流回路、強電和弱電回路，均應使用各自獨立的電纜[3]。GB/T 14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》6.5.3.4中規定：交流和直流回路不應合用同一根電纜[4]。現實應用中，近幾年由于各種原因造成交流竄入直流引發的誤動事故多次發生。

核查該公司6 kV開關柜控制回路均為直流控制，而所有輸煤皮帶的拉繩開關輸出2副接點都是由同一根電纜送至380 V電動機控制中心端子排，然后送至6 kV開關柜控制回路。因此，這就是問題所在——#1、#2、#7皮帶的拉繩開關2副接點由一根電纜送出，一副供熱控PLC邏輯判斷（交流），一副供電氣控制回路（直流）?？梢?，該設計存在交直流共用電纜的隱患，且輸煤系統電纜絕緣一旦下降，交流竄入直流，將直接威脅全廠直流系統，造成保護出口中間繼電器誤動，或者導致直流回路熔絲熔斷而發生保護拒動事故。

從保護裝置、電力系統二次部分等相關的規范要求中得知：交直流回路是兩個相互獨立的系統，直流回路是絕緣系統，而交流回路是接地系統，若共用一根電纜，將使電纜絕緣下降，兩者之間容易發生短路發生相互干擾，從而降低直流回路的絕緣電阻，威脅全廠直流系統的安全。所以，交直流回路不能共用電纜。

4 解決方案

發現問題后，經過專業人員深入討論后，決定在6 kV開關柜控制回路增加隔離繼電器，將交直流回路進行有效隔離。改造后控制回路如圖3、圖4所示，隔離繼電器KM1由交流220 V電源供電，由KM1擴展輸出接點作為拉繩開關跳閘接點。

圖3 改造后6 kV帶式輸送機控制回路1（#1、#2、#7）

消除隱患，刻不容緩。明確工作任務和技術要求后，技術人員及時編寫施工方案、填寫異動申請和履行審批程序，并與輔控運行溝通，逐臺停運#1、#2、#7帶式輸送機，在6 kV開關柜內增加隔離繼電器，將電氣回路（110 V DC）與熱控PLC回路（220 V AC）進行隔離，防止交流竄入直流系統，保障全廠直流系統的安全和機組的穩定運行。

圖4 改造后6 kV帶式輸送機控制回路2（#1、#2、#7）

5 結 論

帶式輸送機運行的穩定性對安全生產具有重要意義，而在現實應用中，由于環境復雜、電纜敷設問題、保護裝置自身的缺陷，絕緣不良現象時有發生。因此，杜絕交直流共用電纜，在輸煤系統中尤為重要。由于設計、調試和安裝的不正確，將給保護及二次回路帶來潛在的隱患且不易發現，威脅著機組的穩定運行。保護人員在日常設備管理中需認真學習各類反措文件，加強新設備的驗收與管理工作，將隱患排查落到實處。