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摘要：分析了台山电厂600MW亚临界机组ETS系统设计上存在的隐患，结合机组上汽厂ETS系统运行中出现的问题及试验，提出优化建议并落实整改，为机组安全运行保驾护航。
关键字：ETS 电源 保险丝 隐患 优化
一、系统概述
台山1-5号机组（600MW）汽机危急遮断系统（ETS）由上海汽轮机有限公司（STC）生产。ETS系统应用了双通道概念，允许重要信号进行在线试验，在线试验时仍具有保护功能。其PLC由主、辅PLC组成并独立运行，主辅PLC都含机组所有主保护功能，主比辅PLC多ETS通道试验功能。I/O卡件公用就地设备的输入信号和输出信号，其PLC冗余配置属功能性冗余。主辅PLC输入、输出共同驱动所控制的对象，当出现一套PLC故障时不影响就地设备运行。
二、问题分析
台山一期5台机组ETS系统的双通道设计不论是从交流电源的冗余配置、切换、监视，还是直流电源的冗余和防止并列、熔断开关的选择等都符合DL/T5455、GB 14048等相关设计标准和规范，但原设计仍然存在一些问题。尤其是长期稳定地运行了7至10年时间后，相关器件老化使得问题暴露得更明显。
1、AST危急遮断电磁阀控制回路只有软回路，通道保护信号进入PLC，通过软件判断触发遮断指令，使就地AST电磁阀失电泄掉EH压力油实现停机。即便是ETS系统主保护中的手动停机也是由运行操作台的手动停机按钮送至PLC系统进行逻辑判断实现，当PLC系统故障时存在主保护拒动可能。
2、我厂一期5台机组ETS系统总进线电源（220VAC）有两路，分别取自UPS不间断电源盘和APS厂用电电源盘（保安A段）。其交流供电部分如图1所示：交流220V电源由两路电源冗余供电，分别供给主、辅PLC、ETS通道一、二的AST停机电磁阀及试验电磁阀，并通过RAK3继电器进行电源故障切换。由图可以看出机组运行时APS路作为主供电电源，该路故障时才会由RAK3继电器切换至UPS路。主路电源来自汽机保安A段，当厂内电网波动（台风、雷电、电网异常、设备故障等）导致系统供电波动或者厂用电切换时保安A段掉电，而RAC3由于老化等原因导致辅供电UPS切换不及时，则直接导致机组跳闸。
3、控制柜风扇电源及检修插座的配置。主、辅PLC 220V电源及机柜风扇电源同时取自电源继电器RAC3接点1，7。当机柜风扇故障短路或者接地时，势必会对该线路上的主辅PLC供电产生严重影响，甚至引起PLC电源失去导致机组跳闸。而检修电源直接取自220V交流母线且没有设空开或熔断保护器。检修人员用柜内检修电源带外部负载进行工作，由于外部负载不可靠引发将对交流母线造成干扰或掉电，威胁ETS系統正常运行。
4、台山#1、#2号机组ETS系统主辅PLC电源，通过RAC3继电器干接点直接取自220V交流母线，没有单独设置空气开关。当其中一套PLC故障时将无法进线在线更换，机组安全运行失去保障。3/4/5号机组存在此空开（图2），为在线抢修提供可能（2012年4月我们成功在线更换5号机ETS系统主PLC）。
5、直流电源部分：
该直流系统在就地短接情况下，若该回路的熔丝熔断不及时或者不熔断，就会引起整个电源失去导致机组跳闸。2013年11月30日3号机A修后试验时，ETS系统操作面板故障短路，机组跳闸。模拟挂闸，对ETS24V直流系统进行在线试验，对其输出负载进行接地及短接试验：
1）前6路电源回路就地设备接地或短接对ETS系统正常运行无影响（原因为就地设备短接后回路仍带通道负载，24V直流无变化）。前6路电流钳流值分别为0.15A、0.21A、0.14A、0.11A、0.13A和0.02A。
2）操作面板电源回路熔丝用2A测试时，电压由23.1V瞬间降低至10.473V，6.8ms后恢复。卡件查询电压没有低于7.2V的通道动作值（试验得出），没有触发ETS跳闸指令。用原设计熔丝容量3A时，熔断不及时，电压瞬间拉低使机组跳闸（反复模拟，试验得出查询电压由23.1V瞬间降低至3.623V，熔断时间约为44.8ms）。
三、优化建议及措施
1、增加一路ETS打闸硬回路按钮。原手动打闸按钮作为停机按钮1，通过增加停机按钮2，并将其常开节点与按钮1的常开点串接作为PLC手动打闸条件（同时按下），可有效防止人员误操作，同时降低按钮本身故障带来的保护误动；硬回路方面：停机按钮1直接控制AST遮断块通道1的工作电源，停机按钮2控制通道2的工作电源，同时按下停机按钮可直接停机，去掉了通过PLC系统逻辑判断的中间环节。按钮本身设计有多副接点，在硬回路动作时同时也触发软回路保护，这样也可以实现ETS系统本身报警及控制信息的监控。
2、考虑到电气侧UPS电源可靠性更高且有稳压作用，用UPS作ETS系统主供电。同时规避电源切换时RAK3继电器老化切换不及时的风险。
3、取消检修电源，需要电源检修时，从电子间墙角插座接入，防止外部负载异常对ETS系统电源产生影响；风扇电源与主、辅PLC电源隔离开，从辅路220V母线单独取，防止风扇异常短路时同时影响主辅PLC供电。
4、为#1、#2机组ETS系统主辅PLC电源回路上分别单独加装一个单相空开，防止PLC故障而无法在线抢修更换。
5、#3、#4、#5机组ETS系统增设两个24V直流电源转换装置，其输出作为一路24V直流电源，原设计的两个电源转换装置作另一路24V直流电，形成两路相互独立的24VDC电源。一路作为CH1输入信号采集电源以及1、3号转速继电器电源，另一路作为CH2信号采集电源以及2号转速继电器电源、电压频率转换器电源及操作面板电源。改进后，任一24V电源故障或者供电电源异常均可避免系统保护误动。
6、我厂ETS系统通道试验可在DCS中进行，首出遮断信号在DCS上可视，机组运行不需要操作面板，建议取消操作面板，并断开该回路保险丝；日后需要时可接外部24VDC电源，或者装设2A及以下快速熔断保险丝；其他通道应装设2A保险丝。
7、RAC3为RR3P-UL 220VAC继电器，虽电气寿命达20万次，但仍要避免温度过高环境下过长周期运行。每次检修对其更换校验合格的继电器（要求释放时间小于我厂PLC CPU满载时断电保持时间20ms）可大大避免继电器故障导致的跳机事故。
台电利用机组大小修机会正陆续对包括增加ETS系统打闸硬回路、改UPS作为主供电、更换保险丝取消触屏等措施，目前系统改进过的机组运行稳定，为机组长周期运行提供了保障。
参考文献
1]《火力发电厂热工电源及气源系统设计技术规程》DL/T 5455-2012
2]《低压熔断器第1部分：基本要求》GB13539
关键字：ETS 电源 保险丝 隐患 优化
一、系统概述
台山1-5号机组（600MW）汽机危急遮断系统（ETS）由上海汽轮机有限公司（STC）生产。ETS系统应用了双通道概念，允许重要信号进行在线试验，在线试验时仍具有保护功能。其PLC由主、辅PLC组成并独立运行，主辅PLC都含机组所有主保护功能，主比辅PLC多ETS通道试验功能。I/O卡件公用就地设备的输入信号和输出信号，其PLC冗余配置属功能性冗余。主辅PLC输入、输出共同驱动所控制的对象，当出现一套PLC故障时不影响就地设备运行。
二、问题分析
台山一期5台机组ETS系统的双通道设计不论是从交流电源的冗余配置、切换、监视，还是直流电源的冗余和防止并列、熔断开关的选择等都符合DL/T5455、GB 14048等相关设计标准和规范，但原设计仍然存在一些问题。尤其是长期稳定地运行了7至10年时间后，相关器件老化使得问题暴露得更明显。
1、AST危急遮断电磁阀控制回路只有软回路，通道保护信号进入PLC，通过软件判断触发遮断指令，使就地AST电磁阀失电泄掉EH压力油实现停机。即便是ETS系统主保护中的手动停机也是由运行操作台的手动停机按钮送至PLC系统进行逻辑判断实现，当PLC系统故障时存在主保护拒动可能。
2、我厂一期5台机组ETS系统总进线电源（220VAC）有两路，分别取自UPS不间断电源盘和APS厂用电电源盘（保安A段）。其交流供电部分如图1所示：交流220V电源由两路电源冗余供电，分别供给主、辅PLC、ETS通道一、二的AST停机电磁阀及试验电磁阀，并通过RAK3继电器进行电源故障切换。由图可以看出机组运行时APS路作为主供电电源，该路故障时才会由RAK3继电器切换至UPS路。主路电源来自汽机保安A段，当厂内电网波动（台风、雷电、电网异常、设备故障等）导致系统供电波动或者厂用电切换时保安A段掉电，而RAC3由于老化等原因导致辅供电UPS切换不及时，则直接导致机组跳闸。
3、控制柜风扇电源及检修插座的配置。主、辅PLC 220V电源及机柜风扇电源同时取自电源继电器RAC3接点1，7。当机柜风扇故障短路或者接地时，势必会对该线路上的主辅PLC供电产生严重影响，甚至引起PLC电源失去导致机组跳闸。而检修电源直接取自220V交流母线且没有设空开或熔断保护器。检修人员用柜内检修电源带外部负载进行工作，由于外部负载不可靠引发将对交流母线造成干扰或掉电，威胁ETS系統正常运行。
4、台山#1、#2号机组ETS系统主辅PLC电源，通过RAC3继电器干接点直接取自220V交流母线，没有单独设置空气开关。当其中一套PLC故障时将无法进线在线更换，机组安全运行失去保障。3/4/5号机组存在此空开（图2），为在线抢修提供可能（2012年4月我们成功在线更换5号机ETS系统主PLC）。
5、直流电源部分：
该直流系统在就地短接情况下，若该回路的熔丝熔断不及时或者不熔断，就会引起整个电源失去导致机组跳闸。2013年11月30日3号机A修后试验时，ETS系统操作面板故障短路，机组跳闸。模拟挂闸，对ETS24V直流系统进行在线试验，对其输出负载进行接地及短接试验：
1）前6路电源回路就地设备接地或短接对ETS系统正常运行无影响（原因为就地设备短接后回路仍带通道负载，24V直流无变化）。前6路电流钳流值分别为0.15A、0.21A、0.14A、0.11A、0.13A和0.02A。
2）操作面板电源回路熔丝用2A测试时，电压由23.1V瞬间降低至10.473V，6.8ms后恢复。卡件查询电压没有低于7.2V的通道动作值（试验得出），没有触发ETS跳闸指令。用原设计熔丝容量3A时，熔断不及时，电压瞬间拉低使机组跳闸（反复模拟，试验得出查询电压由23.1V瞬间降低至3.623V，熔断时间约为44.8ms）。
三、优化建议及措施
1、增加一路ETS打闸硬回路按钮。原手动打闸按钮作为停机按钮1，通过增加停机按钮2，并将其常开节点与按钮1的常开点串接作为PLC手动打闸条件（同时按下），可有效防止人员误操作，同时降低按钮本身故障带来的保护误动；硬回路方面：停机按钮1直接控制AST遮断块通道1的工作电源，停机按钮2控制通道2的工作电源，同时按下停机按钮可直接停机，去掉了通过PLC系统逻辑判断的中间环节。按钮本身设计有多副接点，在硬回路动作时同时也触发软回路保护，这样也可以实现ETS系统本身报警及控制信息的监控。
2、考虑到电气侧UPS电源可靠性更高且有稳压作用，用UPS作ETS系统主供电。同时规避电源切换时RAK3继电器老化切换不及时的风险。
3、取消检修电源，需要电源检修时，从电子间墙角插座接入，防止外部负载异常对ETS系统电源产生影响；风扇电源与主、辅PLC电源隔离开，从辅路220V母线单独取，防止风扇异常短路时同时影响主辅PLC供电。
4、为#1、#2机组ETS系统主辅PLC电源回路上分别单独加装一个单相空开，防止PLC故障而无法在线抢修更换。
5、#3、#4、#5机组ETS系统增设两个24V直流电源转换装置，其输出作为一路24V直流电源，原设计的两个电源转换装置作另一路24V直流电，形成两路相互独立的24VDC电源。一路作为CH1输入信号采集电源以及1、3号转速继电器电源，另一路作为CH2信号采集电源以及2号转速继电器电源、电压频率转换器电源及操作面板电源。改进后，任一24V电源故障或者供电电源异常均可避免系统保护误动。
6、我厂ETS系统通道试验可在DCS中进行，首出遮断信号在DCS上可视，机组运行不需要操作面板，建议取消操作面板，并断开该回路保险丝；日后需要时可接外部24VDC电源，或者装设2A及以下快速熔断保险丝；其他通道应装设2A保险丝。
7、RAC3为RR3P-UL 220VAC继电器，虽电气寿命达20万次，但仍要避免温度过高环境下过长周期运行。每次检修对其更换校验合格的继电器（要求释放时间小于我厂PLC CPU满载时断电保持时间20ms）可大大避免继电器故障导致的跳机事故。
台电利用机组大小修机会正陆续对包括增加ETS系统打闸硬回路、改UPS作为主供电、更换保险丝取消触屏等措施，目前系统改进过的机组运行稳定，为机组长周期运行提供了保障。
参考文献
1]《火力发电厂热工电源及气源系统设计技术规程》DL/T 5455-2012
2]《低压熔断器第1部分：基本要求》GB13539