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浅析DCS系统电源故障造成机组跳闸

发布时间:2019-11-21

一、设备简况

某发电公司DCS电源型号为INFI90 MPS Ⅱ型电源,提供DCS所需的不同电源等级(125V、24V、±15V、5V),设备供货商为北京ABB贝利工程有限公司。原DCS电源型号为N-90电源,投用时间是1990年12月/改造后型号为INFI90 MPS Ⅱ型,投用时间是2001年9月。

二、事件经过

2011年3月6日15时24分,运行人员监盘发现#2机组#10PCU故障报警,检修人员接通知后立即赶到现场,检查发现#2机组#10PCU 第二路电源模件FLD125故障指示灯亮,为防止缺陷扩大影响机组安全,热工专业研究决定按设备生产厂家ABB公司标准程序更换故障电源模件。在申请调度同意并办理工作票后,16时43分,操作人、监护人到位后更换工作开始,先将故障电源模件拔下,后将新电源模件插入。在新电源模件插入时机组跳闸。跳闸首出“送引风机全失”。跳闸时间为16时52分,当时机组AGC方式,A、B、D磨运行,负荷210MW。

为确定跳闸原因,进行了以下检查试验:

(1)对两路电源的输出分别进行测量,结果显示5V、15V、-15V、24V、125V输出均正常。

(2)模拟更换电源模件的过程,并测量电源输出125V正常,拔插电源模件过程中,万用表显示电压无明显波动。

(3)检查所有的125V电源硬线回路连接无松动。

(4)专业、班组技术人员到厂后立即组织再次模拟更换电源模件的过程,当拔出故障电源时,模件正常,而重新插入电源时,发现该控制柜的数字量输入子模件IO信号指示灯有瞬间闪断现象,反复三次试验故障现象相同。

(5)更换电源监测模件后,再次进行拔插电源模件试验,数字量输入子模件IO信号仍然存在瞬间闪断现象,因此判定电源背板可能存在问题,立即组织更换。

(6)更换背板结束后,重复上述实验,该控制柜所有模件工作正常。并多次拔插电源模件,数字量输入子模件信号瞬间闪断现象消失。

20时20分,机组点火,21时50分,重新并网。

三、原因分析

1、该类型电源为ABBⅡ型电源,自2001年改造后已近10年,电源更换工作时常进行,且更换程序为设备生产厂家ABB公司标准程序,不存在人员误操作现象。

2、通过多次试验证明,此次跳机的直接原因是电源背板存在虚接的地方,从而导致在电源模件插入时系统瞬间失去125VDC电压,所有风机的运行信号由于失去查询电压(数字量输入信号消失,由“1”变“0”),导致锅炉因“失去所有风机”触发MFT动作,机组跳闸。

3、电源背板故障原因有两种可能:

①此电源为2001年9月投入使用,至今已10年,印刷板存在老化后接触不良的现象,背板在插入电源模件时受力产生形变后电路短时断路。

②该背板的故障为产品质量问题,常规的测试手段无法发现(在本次出现故障时用万用表测量125VDC母线一直未检测到电压的变化),只有在插入电源模块时背板的微小形变才会出现故障点的瞬间断路。

4、此种电源背板电路设计存在不足之处,板内125VDC电路非完全冗余电路,共用电路部分成为电源可靠性瓶颈。

四、暴露问题

1、ABB公司Ⅱ型电源随着使用年限的增长,可靠性逐渐降低,部分设计缺陷慢慢暴露,成为安全生产的重大隐患。

2、针对此类质量问题,没有很好的检测手段,检修期间无法发现此类问题并消除。

3、尽管严格执行了电源更换的程序,但是对ABB公司现有的产品多方面存在隐患的认识不够,对在极端情况下造成的后果估计不足,未预见到电源背板出现问题会引起机组跳闸。

五、防范措施

1、立即更换存在问题的电源背板,并将存在问题的电源背板送至ABB公司做深度检验,找出背板存在的确切安全隐患。

2、在机组检修期间,要完善模件、电源的抗冲击试验的检测方式,在用万用表测量各种数据的同时,也要观察各类模件带电后是否发生异常状况。

3、研究探讨更为稳妥的消缺方案,如暂不更换故障电源模件,等待停机时完成;或者短时解除相关跳机保护,确保更换电源时可能产生的假信号无法威胁机组安全运行。

4、始终以“如履薄冰、如临深渊”的心态对待安全生产工作,对重要的消缺工作高度重视,消缺方案要经专业论证和审批,严格落实组织措施、技术措施和事故预想,并选择合适的时段进行。

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