光隔控制回路可靠性研究

樊士渤 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司

光隔控制回路可靠性研究

樊士渤 神華寧夏煤業(yè)集團(tuán)烯烴一分公司

隨著化工企業(yè)供電系統(tǒng)自動(dòng)化水平的提高，變電站中內(nèi)交直流混聯(lián)引發(fā)的各種干擾，將不可避免地影響控制系統(tǒng)的正常工作，本文針對ABB ZS1系列開關(guān)柜控制回路可靠性進(jìn)行研究。

控制回路 光隔翻轉(zhuǎn) 可靠性 改造

1 現(xiàn)狀

2011年11 月16日，某電廠1#爐6kV段高壓電動(dòng)機(jī)運(yùn)行信號突然消失，同時(shí)運(yùn)行中的1#爐、3#爐、4#爐、5#爐（2#鍋爐停運(yùn)），6kV段高壓電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)同樣現(xiàn)象，經(jīng)檢查該部分電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)群體性跳閘，四臺鍋爐在同一時(shí)間滅火，6#爐水位高高保護(hù)動(dòng)作，6#爐MFT動(dòng)作停爐，四臺發(fā)電機(jī)停機(jī)。

2 原因分析

對每臺鍋爐的事故記錄及SOE記錄進(jìn)行了查看，記錄與首出一致；在事件記錄中發(fā)現(xiàn)1#爐、3#爐、4#爐、5#爐鍋爐的MFT是由送風(fēng)機(jī)或引風(fēng)機(jī)全停引起的，而且在鍋爐MFT之前鍋爐的大部分輔機(jī)及公用側(cè)輔機(jī)都發(fā)生跳閘，DCS系統(tǒng)未發(fā)出跳閘指令。對DCS的系統(tǒng)報(bào)警、機(jī)柜供電、卡件及卡件通道接線進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常。

初步判定，DCS系統(tǒng)分四個(gè)網(wǎng)絡(luò)獨(dú)立運(yùn)行，同時(shí)故障誤發(fā)MFT信號致使如此大面積設(shè)備停運(yùn)的情況可以排除。對鍋爐側(cè)和汽機(jī)側(cè)所有高壓電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常；其次對高低壓開關(guān)柜進(jìn)行了檢查，發(fā)現(xiàn)#1爐#2一次風(fēng)機(jī)、#1爐#2送風(fēng)機(jī)、#1爐#4磨煤機(jī)、#3爐#4磨煤機(jī)、#3爐#3磨煤機(jī)、#1脫硫島#2漿液循環(huán)泵、#3爐#2一次風(fēng)機(jī)、#2化工區(qū)中壓給水泵、#4爐#2磨煤機(jī)、#2增壓風(fēng)機(jī)共10臺電動(dòng)機(jī)的REF542測控裝置報(bào)“過流速斷動(dòng)作”，#4爐6kV B段廠用電快切未成功，其它設(shè)備未發(fā)現(xiàn)電氣保護(hù)動(dòng)作。

對各爐高壓電動(dòng)機(jī)搖測絕緣均合格；6臺爐主廠房工作變和6臺爐除塵變運(yùn)行正常（各爐主廠房工作變在其廠用6kV A段，各爐除塵變在其廠用6kV B段），低壓備自投未動(dòng)作，低壓設(shè)備運(yùn)行正常，由此初步判斷動(dòng)力站6kV廠用段并未失壓，隨后又對4臺發(fā)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁變及電抗器進(jìn)行了檢查，均未發(fā)現(xiàn)異常，同時(shí)檢查發(fā)現(xiàn)供6kV控制電源的直流系統(tǒng)發(fā)生接地。

3 試驗(yàn)論證

經(jīng)過事故調(diào)查組取證分析，發(fā)生本次設(shè)備群起、群分事故，可能出現(xiàn)在四臺鍋爐公共部分，經(jīng)過排查四臺鍋爐6kV控制電源是來自同一個(gè)直流電源屏，可能原因是直流受到交流干擾或交流串入直流系統(tǒng)，觸發(fā)了6kV開關(guān)DCS分、合閘回路所致（見圖1），參考資料《REF542保護(hù)技術(shù)參考》、《REF542保護(hù)操作說明》、《REF542保護(hù)安裝調(diào)試手冊》及相關(guān)技術(shù)資料和圖紙，特進(jìn)行如下試驗(yàn)：

圖1 DCS啟停原理圖

取電纜200m，模擬DCS信號線，按圖接入REF542對應(yīng)BI中（REF中BI可以自定義，其中一條信號線帶DC+110V電壓，定義為1#線，另外一根定義為2#線），如圖2示；

圖2 試驗(yàn)原理圖

在交流電源中取220V電壓模擬干擾源，通過點(diǎn)動(dòng)開關(guān)K1，串入直流1#線中，模擬交流串入直流系統(tǒng)（如圖所示）；REF542輸出為B05 BO6 BO7，分別在保護(hù)裝置中定義為：第一次分閘；第二次合閘；第三次分閘（這三盞燈定義在保護(hù)裝置中）；按下開關(guān)K1（保持3至5秒），此時(shí)交流串入DCS直流+110V系統(tǒng)中；觀察指示燈點(diǎn)亮情況：若指示燈亮，第一次分閘燈亮，說明間隔第一次分閘，第二次合閘燈亮，說明間隔第二次合閘，第三次分閘燈亮，說明間隔第三次分閘。

4 試驗(yàn)分析

試驗(yàn)表明，在DCS正極加交流，光隔翻轉(zhuǎn)；在負(fù)極加交流，如不通過電纜或即使通過長度小于10米的電纜，光隔則不動(dòng)作，否則就會(huì)翻轉(zhuǎn)，表明如交流串入直流回路，會(huì)引起開關(guān)動(dòng)作。

模擬直流正、負(fù)極接地，只要電纜長度大于50米，且有交流干擾，分合閘光隔均會(huì)翻轉(zhuǎn)，且無規(guī)律。事件發(fā)生后，直流絕緣監(jiān)測裝置的監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，在事件發(fā)生過程中有瞬時(shí)直流接地現(xiàn)象。通過對開關(guān)無規(guī)律動(dòng)作情況的分析，結(jié)合當(dāng)時(shí)直流系統(tǒng)發(fā)生瞬時(shí)接地的數(shù)據(jù)顯示，參考模擬試驗(yàn)結(jié)果，認(rèn)為本次事故的原因?yàn)椋褐绷飨到y(tǒng)瞬時(shí)接地且受到交流電壓的干擾，現(xiàn)場檢查時(shí)確實(shí)發(fā)現(xiàn)DCS控制電纜有兩端均無屏蔽接地的情況（如：#2爐A側(cè)引、送、一次風(fēng)機(jī)、#2爐B磨，#3爐B磨，屏蔽檢查完善工作還在進(jìn)行中）。光隔的翻轉(zhuǎn)與電纜的分布電容有關(guān)，其抗干擾能力差，起動(dòng)功率小（約0．2W），在不穩(wěn)定直流接地誘因下導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)群跳。

5 改造策略

交直流端子隔離，為防止在工作中交流串入直流，導(dǎo)致斷路器誤動(dòng)作，用絕緣隔板將交直流端子分開。端子屏蔽接地，檢查6kV開關(guān)柜至DCS控制電纜屏蔽接地情況，確認(rèn)儀表側(cè)有一點(diǎn)接地，然后在6kV開關(guān)柜本體上將本端屏蔽用焊錫點(diǎn)焊，確?？煽拷拥?。在DCS控制回路加裝重動(dòng)繼電器。

6 總結(jié)與展望

本文主要針對光隔控制回路為防止綜合保護(hù)裝置輸入干擾采用了加裝重動(dòng)繼電器的這一策略，僅僅解決了一部分干擾情況，對于降低保護(hù)裝置入口處的干擾仍是一個(gè)比較復(fù)雜的難題，還需要在大量的實(shí)踐中不斷總結(jié)找到解決的辦法。