黃建江

(湛江電力有限公司，廣東 湛江 524000)

提高脫硫電氣系統(tǒng)可靠性的優(yōu)化改造

黃建江

(湛江電力有限公司，廣東 湛江 524000)

針對脫硫電氣系統(tǒng)可靠性不高等問題，對脫硫6 kV、脫硫400 PVC段、脫硫400 V MCC段、公用400 V PC段、脫硫400 V公用保安MCC段、脫硫直流I，II，III，IV段進行優(yōu)化改造，提高了脫硫設備可靠性和脫硫效率，保障了機組的安全穩(wěn)定運行，對同類電廠具有借鑒意義。

脫硫；電氣系統(tǒng)；可靠性；快速切換;相互備用

0 引言

隨著國家環(huán)保部環(huán)保標準的要求越來越高，按照相關文件的要求，在“十二五”期間各現(xiàn)役火電廠取消了脫硫旁路系統(tǒng)。某電力公司積極落實文件精神，自2012年3號機組大修后，取消3號機組脫硫煙氣旁路系統(tǒng)，至今已取消所有機組脫硫煙氣旁路。取消脫硫旁路系統(tǒng)后，脫硫系統(tǒng)重要性與主機一樣，因脫硫設備故障可能造成機組跳閘，所以必須充分優(yōu)化脫硫電氣系統(tǒng)可靠性，以保障脫硫設備穩(wěn)定運行，脫硫效率達到要求，進而確保機組的安全穩(wěn)定運行。

1 脫硫電氣系統(tǒng)改造前的設備狀況

某電力有限公司原脫硫電氣系統(tǒng)的設計重點考慮脫硫效率，未充分考慮脫硫設備可靠性以及對機組安全運行的影響，因此在脫硫電氣系統(tǒng)主接線設計、備用電源、負荷分配原則等方面存在一些問題。

1.1 脫硫電氣系統(tǒng)主接線

脫硫6 kV母線采用單段設計，6 kV 2路電源線路之間互為備用，但不能并列運行，采取“先分后合”的原則，電源自投時間長，沒有實現(xiàn)快速切換，在切換時容易造成脫硫系統(tǒng)跳閘。

脫硫6 kV系統(tǒng)按照每臺鍋爐設置1段母線，開關柜采用單母線接線，共4段。4段母線之間沒有電氣聯(lián)系。每段母線有2路電源電纜進線，分別來自1，2，3，4號機組單元變壓器的6 kV工作母線段，2路電源線路之間互為備用，但是不能并列運行。

脫硫段工作電源取自6 kV工作B段，備用電源取自6 kV工作A段，6 kV工作段與脫硫6 kV段的距離約650 m。根據(jù)《防止電力生產(chǎn)重大事故二十五項重點要求》中繼電保護實施細則第7.8條：“對于長電纜跳閘的回路，要采取防止長電纜分布電容影響和防止出口繼電器誤動的措施，如不同用途的電纜分開布置、增加出口繼電器的動作功率、或通過光纖跳閘通道傳送跳閘信號等措施。”

基于此，在初步設計時沒有在6 kV工作段脫硫電源開關與6 kV脫硫段電源進線開關之間敷設二次電纜。因此，無法實現(xiàn)脫硫工作電源與備用電源的聯(lián)鎖自投和硬連接的直接聯(lián)鎖，而是通過6 kV工作段脫硫電源開關跳閘后，脫硫6 kV段進線低電壓保護跳閘后再聯(lián)投備用電源。因備用電源自投時間長，致使自投過程脫硫設備跳閘，影響機組安全穩(wěn)定運行。

1.2 脫硫電氣系統(tǒng)備用電源

400 V脫硫PC段無獨立的備用電源，采用機組之間的400 V脫硫PC段相互備用的方式，雜用電源均取自脫硫PC段，增加了脫硫PC段的運行風險。

目前1號機脫硫PC段與2號機脫硫PC段設有聯(lián)絡開關聯(lián)01，通過聯(lián)01開關，1，2號機脫硫PC段相互備用。3號機脫硫PC段與4號機脫硫PC段設有聯(lián)絡開關聯(lián)02，通過聯(lián)02開關，3，4號機脫硫PC段相互備用。

由于設計時考慮的重點不同，聯(lián)絡開關只有在差動保護動作跳開PC段工作電源開關時才會自動合閘，同時400 V脫硫MCC段等電源也取自脫硫PC段，而MCC段所接負荷較雜，除了脫硫機組負荷外還接有公用負荷，如照明、空調(diào)、檢修電源、吊軌等。因有多起因公用負荷故障引起PC段跳閘的事件，所以可能造成PC段失電的風險點增多。如2010-03-04，因石膏脫水車間單軌吊葫蘆電機短路造成脫水系統(tǒng)PC側工作電源進線開關跳閘；2011-06-29，1號吸收塔漿液循環(huán)泵房檢修電源箱所接單相負荷過大，造成1號機400 V脫硫MCC段PC側工作電源開關跳閘。

1.3 脫硫MCC段母線負荷分配

400 V脫硫MCC段母線負荷的抽屜柜開關只配置空氣開關和熱過載保護，當負荷側發(fā)生接地故障時，不能快速切除，只能由變壓器低壓側零序保護動作，從而越級跳閘電源開關造成MCC段瞬時失電。同時由于MCC段備用電源自投采取“先分后合”原則，即使備用電源自投成功，因設備已跳閘，也會影響脫硫機組的正常穩(wěn)定運行。

另外，MCC段上的抽屜開關殼體材料全部為塑料，耐燃性能極差，設備內(nèi)部空間狹小，內(nèi)部元件布置擁擠，大多已經(jīng)老化破損，運行檢修人員在操作及檢修時必須非常小心，否則極易損壞開關殼體及元件。

1.4 400 V脫硫MCC段

脫硫系統(tǒng)設置1段脫硫400 V公用保安MCC段，4臺機組的脫硫公用負荷均接于此段；因此段單段設計，一旦失電，將可能引起4臺機組脫硫系統(tǒng)或機組停運。如脫硫工藝水泵A，B，C 3臺泵全接于公用保安MCC段，若此段母線檢修或故障，將會造成脫硫工藝水的中斷。而脫硫工藝水擔負著脫硫吸收塔的補水，除霧器的沖洗，制漿系統(tǒng)、脫水系統(tǒng)以及泵的軸承冷卻水的作用等，工藝水中斷必然影響脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

1.5 脫硫直流系統(tǒng)配置

脫硫直流系統(tǒng)配置脫硫直流I段和脫硫直流II段，其中脫硫直流I段電源取自1號機400 V脫硫MCC段及400 V脫硫保安MCC段，脫硫直流II段電源取自3號機400 V脫硫MCC段及400 V脫硫保安MCC段。因脫硫直流I段提供1，3號機脫硫系統(tǒng)直流電源，脫硫直流II段提供2，4號機脫硫系統(tǒng)直流電源，一旦直流系統(tǒng)中有1段母線發(fā)生故障，將會影響2臺脫硫機組安全運穩(wěn)定運行。

1.6 熱工DCS電源配置問題

脫硫系統(tǒng)原設計配置1臺UPS裝置A、1臺UPS裝置B及1臺備用UPS。其中，UPS裝置A提供1，2號機組脫硫熱控DCS電源；UPS裝置B提供3，4號機組脫硫熱控DCS電源；備用UPS作為UPS裝置A和UPS裝置B的旁路電源。這樣配置會存在1臺UPS故障影響2臺機組安全運行的風險。

2 改造方案

2.1 改造原則

對原先的脫硫電氣系統(tǒng)進行改造，需遵循以下幾個原則。

(1) 節(jié)約原則。盡可能利用現(xiàn)有設備及其接線方式，以最大限度節(jié)約經(jīng)費。

(2) 可靠原則。保證各電壓等級電氣系統(tǒng)電源在各種運行方式和特殊情況下安全可靠運行。

(3) 空間利用原則。利用現(xiàn)有建筑空間，盡量不再增加新建筑。

2.2 脫硫6 kV系統(tǒng)解決方案

在脫硫段工作進線與備用進線間增加微機廠用電源快速切換裝置。脫硫段共有4個6 kV段，每段配置1套微機廠用電源快速切換裝置?？烨醒b置可以采用“先合后分”或具有同期捕捉功能的產(chǎn)品，以有效抑制負荷或電動機的惰性對快切的影響，也可以加裝涌流抑制器，以減少合閘沖擊對快切成功的影響。

快切裝置的基本功能：正常情況下實現(xiàn)工作電源與備用電源之間的雙向切換，事故、母線低電壓、工作電源開關偷跳情況下實現(xiàn)工作電源至備用電源的單向切換；具備快速切換、同期判別切換、殘壓切換、長延時切換4種切換方式，2段式定時限低壓減載功能等。事故情況下切換時間約100 ms。

通過增加快切裝置，保證了電源切換過程中設備安全可靠運行。

2.3 400 V脫硫PC段的解決方案

為了保證400 V脫硫PC段的安全可靠性，考慮增加脫硫400 V公用PC段。400 V公用PC段按分段設計，設計400 V公用PC段A分段和400 V公用PC段B分段。其中，400 V公用PC段A分段正常情況下作為1，2號機組脫硫PC段的備用電源，同時作為1，2號機組400 V脫硫MCC段的備用電源；400 V公用PC段B分段正常情況下作為3，4號機組脫硫PC段的備用電源，同時作為3，4號機組400 V脫硫MCC段備用電源。

考慮原2臺機組PC段相互備用的方式，低壓脫硫變?nèi)萘堪赐瑫r帶2臺機組PC段考慮，因此公用PC段低壓脫硫變的容量與原低壓脫硫變的容量一致即可。因400 V公用PC段A分段的電源取自1號啟備變，400 V公用PC段B分段的電源取自2號啟備變，所以在400 V公用PC段A分段和400 V公用PC段B分段之間設聯(lián)絡開關，作為1號啟備變或2號啟備變檢修時代路用。

2.4 400 V脫硫MCC段的解決方案

對脫硫MCC段進行擴大性改造。將脫硫MCC段重要負荷移至保安MCC段，且脫硫MCC段按雜用負荷和機組負荷分類分段設計，增加脫硫公用MCC段，并將機組雜用負荷改接至此段。

改造后5 kW以上的負荷均配置綜合保護，以保護負荷故障時正確可靠切除故障，防止越級跳閘，造成整段失電；MCC段采用交流控制，配置簡易的快速保護(如選用塑殼開關自帶的簡易保護等)。將MCC段備用電源改接自公用PC段，并且將備用電源自投原則改為“先合后分”，保證設備在備用電源自投過程中穩(wěn)定運行。目前保安MCC段接線方式相對可靠，工作電源取自PC段，備用電源由脫硫系統(tǒng)柴油發(fā)電機供電，保安段接線方式不變。

改造后的MCC段備用電源從公用PC段接取，原有的脫硫MCC段只接機組的脫硫低壓輔機。對未進行引增合一的增壓風機的相關輔機，如液壓油泵、潤滑油泵、擴散筒密封風機及進氣箱密封風機(即軸承冷卻風機)電源重新配置，將原取自同一母線段的輔機電源分別配置在機組的脫硫MCC段及脫硫保安MCC段。同時，為防止照明、空調(diào)、檢修電源、吊軌、電梯等電源對MCC段供電可靠性的影響，將以上電源從400 V脫硫MCC段移出，設計一段新的400 V脫硫公用MCC段，其電源取自脫硫公用PC段。經(jīng)此改造，將大大降低公用負荷對機組運行的影響。

2.5 脫硫公用保安MCC段的解決方案

將脫硫400 V公用保安MCC段由單段改造為A，B分段，并設分段聯(lián)絡開關。改造后的A分段和B分段電源分別從400 V公用PC段A分段和400 V公用PC段B分段接取，減少機組停機檢修時對公用保安段的影響。

2.6 直流系統(tǒng)解決方案

新增2個直流段：脫硫直流III段和脫硫直流IV段，再加上原有的脫硫直流I段和脫硫直流II段，這4段直流母線可分別提供1，2，3，4號機的脫硫系統(tǒng)直流電源。同時對脫硫直流系統(tǒng)電源重新進行分配。直流I段電源仍取自1號機400 V脫硫MCC段及脫硫保安MCC段，直流II段電源取自2號機400 V脫硫MCC段及脫硫保安MCC段；直流III段電源取自3號機400 V脫硫MCC段及脫硫保安MCC段；直流IV段電源取自4號機400 V脫硫MCC段及脫硫保安MCC段；其中直流I段和II段、直流III段和IV段之間正常時分列運行，遇有充電器檢修或相應機組檢修時可轉(zhuǎn)并列運行。這樣脫硫機組直流電源相對獨立可靠，保證了脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2.7 熱工DCS電源解決方案

將原脫硫UPS裝置A作為1號機組UPS，提供1號機組脫硫熱控DCS電源；原脫硫UPS裝置B作為2號機組UPS，提供2號機組脫硫熱控DCS電源；原備用UPS作為1/2號機組的旁路電源。新增3臺UPS裝置(容量30 kVA)，分別命名為UPS裝置C，UPS裝置D和2號備用UPS。其中，UPS裝置C提供3號機組脫硫熱控DCS電源，UPS裝置D提供4號機組脫硫熱控DCS電源，2號備用UPS作為3，4號機組UPS備用電源。以上UPS主路電源原則上接各機組400 V脫硫PC段，旁路電源接各機400 V脫硫保安MCC段。如此一來，脫硫機組熱工DCS電源相對獨立可靠，保證了脫硫系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3 改造后的效果

(1) 脫硫6 kV電源實現(xiàn)快速切換，保障了脫硫6 kV電源的可靠運行。

(2) 各臺機組400 V脫硫PC段獨立運行，不再相互備用，同時設置了獨立的公用PC段作為各臺機組400 V脫硫PC段的備用電源，使得機組PC段電源不再相互影響。

(3) MCC段按機組負荷和雜用電源負荷進行分類、分段設計，避免了臨時用電負荷對機組負荷正常供電的影響。

(4) 直流系統(tǒng)及熱工DCS電源按機組單元化配置，供電結構更趨合理、可靠性更高。

經(jīng)過改造，提高了脫硫電氣系統(tǒng)的可靠性，運行倒閘操作更加合理，保證了脫硫電氣系統(tǒng)的安全可靠運行。

1 國家能源局．防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求及編制釋義[M]．北京：中國電力出版社，2014.

2 張伯君，張喜亮，周昌玉，等．包含控制系統(tǒng)的煙氣脫硫系統(tǒng)可靠性分配[J]．鍋爐技術，2009，41(2)：29-32.

2016-08-12。

黃建江(1972-)，男，工程師，主要從事電氣運行維護等工作，email：13560538886@139.com。