馬亮，付冉

(華電漯河發(fā)電有限公司，河南 漯河 462000)

0 引言

分散控制系統(tǒng)(DCS)在火電廠生產(chǎn)控制中起著關(guān)鍵作用，其可靠性關(guān)系著機組的安全穩(wěn)定運行。在影響DCS穩(wěn)定運行的因素中，信號干擾是常見而又影響比較大的一種，并且故障原因查找比較困難[1]。本文通過實例講述信號干擾從發(fā)生、應(yīng)急處理、原因分析到后期整改的整個過程以及期間所做的工作。

1 故障描述

某火電廠安裝2臺330 MW亞臨界汽輪發(fā)電機組，脫硫控制系統(tǒng)采用某國產(chǎn)DCS，2臺機組共設(shè)計10臺機柜，其中FGD01為電源柜，F(xiàn)GD02/03為#1機組設(shè)備，F(xiàn)GD04/05為#2機組設(shè)備，F(xiàn)GD06為電氣和公用設(shè)備，F(xiàn)GD07—FGD10為遠程柜。機柜布置及接地如圖1所示。

圖1 脫硫DCS機柜接地設(shè)計Fig.1 Desulfurization DCS panel grounding design

此次脫硫DCS共出現(xiàn)6次模擬量測點異常波動，前5次為事故，第6次為試驗。其中第1次事故持續(xù)時間最長，約60 s，其他事故持續(xù)時間最短僅6 s，期間曾多次伴隨有路燈閃爍和工業(yè)電視圖像(工業(yè)電視機柜和DCS機柜安裝在同一電子間內(nèi))抖動等異?，F(xiàn)象，前5次事故集中在60 h內(nèi)，第6次是驗證試驗。數(shù)次DCS模擬量數(shù)據(jù)異常波動未造成 I/O卡件損壞和脫硫系統(tǒng)非計劃停運，具體故障過程如下。

(1)第1次波動。某日18:46，部分環(huán)保煙氣排放連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)(CEMS)參數(shù)、增壓風(fēng)機電流與電動執(zhí)行機構(gòu)位置反饋、漿液循環(huán)泵電流等大量模擬量測點發(fā)生大幅波動，波動時長約60 s，期間伴隨有工業(yè)電視總電源漏電保護動作。第1次發(fā)生的典型測點波動如圖2所示。

(2)第2次波動。次日04:26，大量模擬量測點再次發(fā)生波動，時長約6 s，期間1A，1B密封風(fēng)機出口電動門配電柜內(nèi)的380 V AC空氣開關(guān)(以下簡稱空開)均跳閘，發(fā)現(xiàn)跳閘后均重新送電成功。07:36，2個空開再次跳閘，檢查發(fā)現(xiàn)1A密封風(fēng)機的動力電纜絕緣電阻異常，表明有接地現(xiàn)象，而1B未發(fā)現(xiàn)異常。將1A空開拉開，1B空開復(fù)位。第2次發(fā)生的典型測點波動如圖3所示。

圖2 第1次波動Fig.2 The first fluctuation diagram

圖3 第2次波動Fig.3 The second fluctuation diagram

(3)第3次波動。次日20:12，大量模擬量測點第3次發(fā)生波動，時長約10 s。1B密封風(fēng)機出口電動門配電柜內(nèi)空開再次跳閘，檢查動力電纜絕緣仍正常。最后將1A，1B風(fēng)機出口電動門內(nèi)配電空開均拉開，重新敷設(shè)電纜，由就地臨時電源供電，期間再次出現(xiàn)工業(yè)電視圖像抖動現(xiàn)象。

(4)第4次波動。第3天21:46，大量模擬量測點第4次發(fā)生波動，時長約6 s，期間再次出現(xiàn)工業(yè)電視圖像抖動現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致3臺工業(yè)電視攝像頭故障。檢查發(fā)現(xiàn)攝像頭與硬盤機之間的視頻元件有擊穿現(xiàn)象，懷疑視頻信號線(雙絞線)串入強電。

(5)第5次波動。第4天05:34，大量模擬量測點第5次發(fā)生波動，時長約14 s，期間伴隨有路燈照明異常。熱工人員隨后將工業(yè)電視總電源由熱控配電柜更換為電子間墻壁上的臨時動力電源。

(6)第6次波動。第4天15:17—15:30，試驗脫硫區(qū)域的路燈電源與數(shù)據(jù)波動之間的關(guān)系，將路燈開關(guān)全部拉下后再逐個送上，此時發(fā)現(xiàn)DCS數(shù)據(jù)波動，確認(rèn)兩者存在必然聯(lián)系。在同一時間，高速數(shù)據(jù)采集儀監(jiān)測到2個控制柜(FGD02/05)的直流模擬量輸入(AI)通道24 V DC電壓出現(xiàn)持續(xù)數(shù)秒的數(shù)值異常，卡件通道電壓快速跳變，從正常的24 V DC階躍跳變到33 V DC左右。

2 故障處理過程

2.1 電動門動力電纜檢查

前3次故障后，熱工人員重點排查了1A，1B密封風(fēng)機出口電動門熱控配電柜(同DCS機柜安裝于同一電子間內(nèi))380 V AC動力電纜，發(fā)現(xiàn)1 A電動門動力電纜絕緣異常，懷疑強電干擾熱工信號電纜。在將其電源臨時改為就地臨時電源后，再次發(fā)生模擬量波動現(xiàn)象，可排除其為干擾源。

2.2 DCS機柜接地系統(tǒng)檢查

重點對DCS機柜接地系統(tǒng)進行檢查，但由于機組正在運行、電纜豎井內(nèi)電纜較多、電纜溝積漿嚴(yán)重(漿液具有較強腐蝕性)等原因，未找到機柜總接地線至接地極的接地總電纜。熱工人員在檢查、整理機柜間接地系統(tǒng)時，人手有輕微觸電感覺，測得機柜接地電阻為68 Ω，遠大于1 Ω的標(biāo)準(zhǔn)。在測量就近墻壁上的扁鐵接地電阻(阻值<0.01 Ω)合格后，將機柜的總接地線與其可靠連接，原接地電纜機柜側(cè)甩開并包扎良好。測量電纜豎井、接地扁鐵、橋架支撐等處的接地電阻，阻值均符合相關(guān)規(guī)定。

2.3 6 kV系統(tǒng)檢查

電氣人員與熱工人員共同檢查6 kV電機電流歷史記錄并總結(jié)規(guī)律，重點排查了氧化風(fēng)機、漿液循環(huán)泵等設(shè)備的6 kV動力電纜。通過電氣高壓絕緣試驗等，基本排除6 kV電機動力電纜放電的可能。

2.4 路燈電源系統(tǒng)檢查

總結(jié)規(guī)律發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)波動總是在照明系統(tǒng)投入后發(fā)生，說明路燈電源和DCS數(shù)據(jù)異常波動可能存在相關(guān)性。將路燈電源拉開，檢查路燈電控柜，發(fā)現(xiàn)路燈電纜絕緣層有拉傷和銅線裸露現(xiàn)象，電纜溝里的路燈電纜有過流燒焦和斷開現(xiàn)象。路燈供電為三相四線制零線接地系統(tǒng)，路燈總空開和分項空開(D32)配置容量均明顯偏大，且未配置漏電保護。用搖表檢測電控柜內(nèi)零線端子排，存在接地情況。

3 原因分析[2-3]

3.1 路燈電源放電為干擾源

模擬量數(shù)據(jù)異常波動與路燈電源故障存在時間上的一致性。路燈電源電纜存在過流燒焦和零線接地故障，并且在停用路燈電源后的48 h內(nèi)，故障沒有復(fù)現(xiàn)。排除6 kV電機動力電纜絕緣異常、DCS電源品質(zhì)差等因素，結(jié)合路燈電源與故障現(xiàn)象的高度關(guān)聯(lián)性及自身存在的缺陷，推斷其為干擾源。

3.2 電感性耦合為傳播途徑

此次故障期間，數(shù)據(jù)異常波動集中于特定類型的卡件和固定機柜。內(nèi)/外供電方式的mA/V-TB通道(如壓力變送器或電機電流信號)均大幅異常波動，而一般情況下容易受到干擾的熱電阻信號(屬低電平信號)從整體上看基本正常。DCS模擬量數(shù)據(jù)異常波動主要發(fā)生在FGD02/03/04/05機柜，檢查卡件通道24 V DC電壓均有接地現(xiàn)象。綜合現(xiàn)場排查情況，應(yīng)屬于嚴(yán)重電磁干擾。

由于路燈絕緣下降出現(xiàn)放電，通過電磁感應(yīng)(電感性耦合)影響附近布線的熱工電纜，部分熱工電纜在其金屬屏蔽層產(chǎn)生感應(yīng)電勢。

3.3 接地電阻不合格導(dǎo)致抗干擾能力下降

脫硫DCS接地電阻測量值為68 Ω，阻值不符合相關(guān)規(guī)定，嚴(yán)重影響DCS抗干擾能力。因電纜屏蔽層在DCS側(cè)單端接地，而DCS接地電阻又較高，通過電感性耦合在電纜金屬屏蔽層產(chǎn)生的感應(yīng)電勢不能及時泄放，導(dǎo)致DCS的零電位發(fā)生變化，直接影響接地的mA/V-TB卡件通道24 V DC，表現(xiàn)為大量模擬量數(shù)據(jù)異常大幅波動。#2吸收塔所在的FGD04柜模擬量數(shù)據(jù)測點波動數(shù)量較多、波動幅度較大，與其作為系統(tǒng)匯總接地有一定關(guān)系。

4 整改措施

(1)改造路燈供電回路。空開配置合理的脫扣整定電流值，選擇有漏電保護功能的空開，路燈零線避免接地，路燈電纜絕緣電阻符合有關(guān)規(guī)定，并加強日常維護管理。

(2)規(guī)范DCS接地系統(tǒng)。綜合DCS廠家接地系統(tǒng)要求、現(xiàn)場情況及相關(guān)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，就近接入電廠接地網(wǎng)。

(3)清理電纜溝。脫硫區(qū)域漿液具有一定的腐蝕性，如電纜溝積漿嚴(yán)重，電纜絕緣會受到不同程度的影響。大小修時將清理電纜溝列入檢修項目，并采取有效預(yù)防措施避免電纜溝積漿。

5 結(jié)束語

以上整改完成后，未再出現(xiàn)信號干擾現(xiàn)象，脫硫DCS運行穩(wěn)定，系統(tǒng)的抗干擾能力得到了提升。

抗干擾問題一直是熱控專業(yè)的難點、重點，檢修維護過程中應(yīng)高度重視，積極研究、探討，找出干擾源并制定有效的抗干擾措施，減小和消除干擾的影響。