厂用保安电源系统安全性探讨

孙自岭

摘要：电厂保安电源系统是电厂电气系统重要的组成部分，是当出现全厂停电的重大故障时，为保证锅炉、汽轮机组顺利停炉停机，不至于损坏设备而设置的电源。由于保安电源的负载用户均是重要设备，保安电源作为保护主机等重要设备的最后防线显得至关重要。保安电源系统稳定可靠的供电，对保证电厂稳定运行及设备安全有着重大意义。

关键词：电厂；保安电源系统；安全性；电气系统；汽机保安段；锅炉保安段 文献标识码：A

中图分类号：TM621 文章编号：1009-2374（2015）30-0107-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.30.056

下面结合某厂300MW机组的保安电源系统，对电厂保安电源系统DCS的控制及其安全可靠性做一探讨。

1 设备情况介绍

该厂厂用电保安系统如图1所示。

保安电源分为汽机保安段和锅炉保安段。其中，锅炉保安段电源有三路电源进线，分别来自：（1）由6kV锅炉A变供电的锅炉PC A段，该线路供电由炉保421甲开关（近锅炉PC A段，以下简称1ZKK开关）和炉保421乙开关（近锅炉保安PC段，以下简称3ZKK开关）控制。（2）由6kV锅炉B变供电的锅炉PC B段，该线路供电由炉保422甲开关（近锅炉PC B段，以下简称2ZKK开关）和炉保422乙开关（近锅炉保安PC段，以下简称4ZKK开关）控制。（3）柴油发电机。柴油发电机出口通过柴备02开关，炉备021甲刀闸，炉备021乙开关（近锅炉保安PC段，以下简称5ZKK）接引至锅炉保安PC段。

其中，1ZKK、2ZKK、5ZKK可在DCS控制。3ZKK、4ZKK就地控制，状态可在DCS画面显示，3ZKK与1ZKK联动（1ZKK合闸时联合3ZKK，分闸时联跳），4ZKK与2ZKK联动。炉备021甲刀闸状态与控制均不进入DCS，由就地装置控制其合分。

汽机保安段电源有三路电源进线，分别来自：（1）由6kV汽机A变供电的汽机PC A段，该线路供电由炉保423甲开关（近汽机PC A段，以下简称6ZKK开关）和炉保423乙开关（近汽机保安PC段，以下简称8ZKK开关）控制。（2）由6kV汽机B变供电的汽机PC B段，该线路供电由炉保424甲开关（近汽机PC B段，以下简称7ZKK开关）和炉保424乙开关（近汽机保安PC段，以下简称9ZKK开关）控制。（3）柴油发电机。柴油发电机出口通过柴备02开关，炉备021甲刀闸，炉备021乙开关（近汽机保安PC段，以下简称10ZKK）接引至汽机保安PC段。

其中，6ZKK、7ZKK、10ZKK可在DCS控制，8ZKK、9ZKK就地控制，状态可在DCS画面显示，8ZKK与6ZKK联动（6ZKK合闸时联合8ZKK，分闸时联跳），9ZKK与7ZKK联动。机备023甲刀闸状态与控制均不进入DCS，由就地装置控制其合分。

2 逻辑设计、调试及分析

为保证在出现类似于锅炉、汽机PC段故障，各段PT测量装置故障，发电机故障无法提供厂用电甚至全厂停电等各种非正常情况下保证厂用电保安段电源顺利切换，

保证一些关键重要设备的运行，设计了以下的联锁逻辑：

2.1 1ZKK的联锁

（1）3ZKK事故跳闸，联锁分闸1ZKK；逻辑处理上，该条件使用了3ZKK开关分闸和合闸信号延时断开（TD-OFF）5s相与，同时由可在画面上投退的炉保进线联锁开关，控制投退，防止误动。条件满足时，触发2s脉冲。（2）锅炉保安PC段电压低（U?ca<65V），联锁分闸1ZKK。该条件由炉保进线联锁开关控制。延时1s，防止信号波动。条件满足时，触发2s脉冲。（3）锅炉PC A段电压低（U??ca<65V），联锁分闸1ZKK。该条件由炉保进线联锁开关控制。延时1s，防止信号波动。条件满足时，触发2s脉冲。（4）2ZKK事故跳闸，且锅炉PC A段电压正常（U??ca>300V），联锁合闸1ZKK；该条件使用了2ZKK开关分闸和合闸信号延时断开（TD-OFF）5s相与，同时由炉保进线联锁开关控制，防止误动。条件满足时，触发2s脉冲。

2.2 2ZKK的联锁

（1）4ZKK事故跳闸，联锁分闸2ZKK；逻辑处理上，该条件使用了4ZKK开关分闸和合闸信号延时断开（TD-OFF）5s相与，同时由可在画面投退的机保进线联锁开关控制，防止误动。条件满足时，触发2s脉冲。（2）锅炉保安PC段电压低（U??ca<65V），联锁分闸2ZKK。该条件由机保进线联锁开关控制。延时1s，防止信号波动。条件满足时，触发2s脉冲。（3）锅炉PC B段电压低（U??ca<65V），联锁分闸2ZKK。该条件由机保进线联锁开关控制。延时1s，防止信号波动。条件满足时，触发2s脉冲。（4）2ZKK事故跳闸，且锅炉PC B段电压正常（U??ca>350V），联锁合闸2ZKK；该条件使用了2ZKK开关分闸和合闸信号延时断开（TD-OFF）5s相与，同时由机保进线联锁开关控制，防止误动。条件满足时，触发2s脉冲。

以上逻辑保证当出现近保安段侧进线开关误动偷跳情况或者某段锅炉PC段出现失电的情况下，锅炉保安PC段进线电源可顺利完成切换。作为保安电源最后一道保险，柴油发电机在某段保安电源失去甚至全厂失电的情况下需要自动启动提供保安段电源。为此，设计如下逻辑：（1）1ZKK开关分闸或锅炉PC A段电压低

（U?ca<65V）。（2）2ZKK开关分闸或锅炉PC B段电压低（U??ca<65V）。（3）锅炉保安PC段电压低（U?ca<65V）。以上三个条件相与，联锁启动柴油发电机。

或者：（1）6ZKK开关分闸或汽机PC A段电压低（U??ca<65V）。（2）7ZKK开关分闸或汽机PC B段电压低（U??ca<65V）。（3）汽机保安PC段电压低（U??ca<65V）。以上三个条件相与，联锁启动柴油发电机。endprint

上述两个联锁条件均由一个可在画面投退的柴备联锁开关控制，条件满足且联锁开关投入的情况下，触发2s脉冲启动柴油发电机。为防止信号误动，在上述条件中判断开关分闸的情况，均使用了“不在合位且在分位”的逻辑。同时，考虑到与前面所述1ZKK、2ZKK和3ZKK、4ZKK开关之间切换逻辑的配合，留出当锅炉/汽机某段PC电压低时向保安段供电电源的切换时间，避免误启动柴油发电机，防止出现保安段同时由两个电源供电引起电压、相位不一致等故障，增加了一个由炉（机）保进线联锁开关控制的切换开关，当炉（机）保进线联锁开关投入时，认为即使锅炉/汽机某段PC电压低，引起保安段失压，仍有切换到另一锅炉/汽机PC段从而恢复向保安段供电的可能，因此，延时5s（根据备用电源进线开关的合闸时间），联锁启动柴油发电机。炉（机）保进线联锁开关未投入时，不延时，联锁启动柴油发电机。柴油发电机启动，三相电压建立后，柴备02开关由柴油机控制回路联锁合闸。

2.3 5ZKK的联锁

锅炉保安段电压低（U?ca<65V）且柴油发电机电压已建立（三相电压高于350V），且柴备02开关合闸，联锁合闸5ZKK开关。该逻辑由可在画面投退的炉备进线联锁开关控制。条件满足时，触发2s脉冲。

2.4 10ZKK的联锁

汽机保安段电压低（U?ca<65V）且柴油发电机电压已建立（三相电压高于350V），且柴备02开关合闸，联锁合闸10ZKK开关。该逻辑由可在画面投退的机备进线联锁开关控制。条件满足时，触发2s脉冲。调试过程中，根据现场实际情况（汽机保安段及锅炉保安段所带负载的分布等）以及考虑到柴油发电机的瞬间带载能力。决定控制方式为：如果汽机保安段及锅炉保安段同时失电，先合10ZKK开关，10ZKK开关合闸5s后，合5ZKK开关。使柴油发电机向两段保安段送电时间有所间隔，避免柴油机过载而出现故障。同时，考虑到一些特殊情况，例如两段保安段同时失电，而机备进线联锁开关未投入的情况下以及10ZKK开关故障导致合闸失败时，不应影响5ZKK的合闸。逻辑上的处理为10ZKK开关在合位，延时5s或10ZKK联锁合闸指令发出，延时10s或机备进线联锁开关未投时，

不等待10ZKK的指令或状态，发联锁合闸5ZKK指令。

3 结语

该厂保安电源系统涉及可控设备较多，较为复杂，加之保安电源系统的重要性，设计一套可靠的控制策略对电厂的安全运行及故障情况下能否快速恢复起到非常重要的作用。

该套控制策略在设计及调试阶段主要有以下四点经验：（1）各联锁逻辑均设计有可在画面由运行人员投退的联锁开关，在调试阶段及今后检修时可方便进行各种试验，将联锁动作时对系统的影响范围缩小；（2）事故时的非正常工况最易发生设备损坏，也是考验设备及其控制逻辑最好的机会，仔细考虑各种可能出现的非正常情况，在调试阶段尽可能模拟出各种特殊工况，考验逻辑的适应性；（3）在保证安全性和正确性的前提下，结合设备实际情况，优化逻辑。如上述柴油机联启逻辑与锅炉（汽机）PC段进线开关切换的配合以及柴油发电机启动后保安段的带电顺序；（4）该逻辑中一些涉及到动作定值的选择，因为没有可以参考的权威资料，均是在工程调试阶段业主与调试技术人员讨论所得，其准确性及可靠性可能会根据设备的改变而失效。

综上所述，保安电源的控制逻辑设计应以安全可靠为基础，在一些细节上的处理可以保证系统能够更好地处理事故时的非正常工况，为事故时机组重要设备的安全提供重要的保障。

（责任编辑：黄银芳）endprint