孙道阳，张国亮，李宏图
华能聊城热电有限公司 山东聊城 252041
摘要：本文主要介绍了一起300MW机组给粉机电源异常变位事件，通过对该异常事件的分析，找到给粉机电源异常变位的真实原因，证明电磁干扰对该类型电源开关干扰的事实存在，并通过相关试验验证了该问题不是偶发性的，该类型开关已经不适应继续服役，容易受到电磁干扰造成设备误动，对采用该类型开关的设备应进行更换，对该结论进行推广，避免其他设备出现异常分合事件的发生。
关键词：给粉机电源；R-NZM7；电磁干扰；异常合闸及分闸
1前言
某厂300MW机组设计为十六台给粉机，每四台给粉机共用一个电源开关，并由变频器控制每台给粉机的转速，电源开关采用德国穆勒公司生产的R-NZM7成套开关，该开关由两部分组成，一是由电路板控制的驱动电机，二是受电机传动控制的断路器，并具备远方分合闸功能。该电厂给粉机控制柜为分层设计，每四台给粉机为一层，共有A/B/C/D四层，A/B两层共用一个控制箱，C/D两层共用一个控制箱，每个控制箱内部配置两个给粉层总电源开关，分别给各层给粉机供电。设备从2005年投运至今运行良好，未出现开关异常动作情况发生。
2 事件经过
因该机组运行时间已达十五年，DCS系统出现老化现象，需要对其DCS系统的硬件以及软件进行改造。利用该厂在DCS改造的机会，对给粉机控制柜内电缆进行了重新敷设、更换，内部配置保持原有功能，在DCS改造结束后进行单体调试，前期调试过程一切正常，包括新更换的电缆绝缘测试、给粉电源开关的分合闸传动试验及变频器增减速试验，均按照试验卡逐项进行并一次成功，标志着本次DCS改造硬接线与组态逻辑一切正常。在后续调试中却发生了两种异常现象：一、在随后的动态调试中，偶发性的出现某一层给粉电源开关状态自动变位，该层给粉机转速也同时出现波动，因DCS系统处于调试期间，会出现多人操作同一设备或联锁指令发出的情况，随后进行单体分合未发现异常所以没引起足够重视。二、因调试操作频繁外加设备已经运行十五年，属于超期服役设备，C层给粉电源开关经过多次分合后出现故障需要更换，但在进行C层给粉电源开关更换过程中，同一控制箱内的D层给粉电源开关频繁出现分合闸（变位历史趋势见图1）现象，短时间内出现七次合分，并且开关在合闸过程中出现抖动，不是正常的合闸现象，同时本层四台给粉机转速出现波动及变频器状态变位现象。检修人员发现异常立即去操作员站查询，是否对该层给粉电源开关进行频繁操作，得知调试人员均未对该设备进行调试，结合前期出现的偶发性开关变位，初步判断该情况属于设备异常动作，需要进行彻底排查分析。
图1 给粉机电源自动分合闸历史趋势
3 原因分析及处理
该设备出现自动分合闸，对于火电机组的安全运行影响巨大，一旦给粉机误跳会造成锅炉燃烧不稳定甚至灭火导致机组停机，需要尽快解决该问题。首先进行逻辑排查，经过对分合闸指令的历史曲线进行检查，未发现有合闸指令发出，所以可以确定合闸是其他条件触发的，因锅炉MFT信号存在导致设备联锁分闸，自动分闸是正确的。排除了DCS触发的合闸，那就排查控制回路，拆除合闸回路二次线对其进行相间绝缘和对地绝缘测量，采用1000V摇表测量均在100MΩ以上，可以排除二次回路问题。外界因素均已排除，内部仅有给粉电源开关本体未检查，该开关分合闸均需电动机驱动合闸把手才能动作，最初未怀疑开关本体引起的自动分合，面对该问题感觉到无从下手，找不到排查方向。
在大家讨论检查方向的同时，检修人员想到在处理C层电源时为方便沟通，将手机放到D层给粉机电源开关上端，是不是手机的电磁干扰造成开关的自动分合呢？虽然大家对电电磁干扰有一定认识，但是对手机干扰能将该开关自动合闸还是抱有怀疑态度，在半信半疑中将手机再次放到开关本体上，经过了几分钟没有出现异常，正当大家准备收回手机时，发现开关出现抖动现象，最后竟然自动合闸，难道真是手机电磁干扰造成的吗，有了第一次模拟成功，我们继续对其进行如下电磁干扰试验：1、将手机放于距开关本体5、15、20、30、40CM进行待机试验；2、将手机放于距开关本体5、15、20、30、40CM进行通话试验；3、将对讲机放于距开关本体5、15、20、30、40CM进行通话试验；试验结果见表1。
距开关距离（CM）
表1 常见通讯工具对R-NZM7开关电磁干扰一览表
通过上述实验结果，可以明确看出，该R-NZM7开关受电磁干扰会自动分合闸，因电磁干扰源的不同被干扰结果不同，超出了我们对电磁干扰的认知。为了进一步分析为何该开关抗电磁干扰能力如此不堪，我们对其开关进行了解体分析。通过对开关解体，看到该开关的构成（开关解体图见图2），绿色电路板是受外部控制回路控制，通过外部回路控制分合，由电路板控制驱动电机，再由驱动电机带动断路器把手实现分合闸。因驱动电机和接触器不会受电磁干扰误动，只有电路板会受到电磁干扰并触发驱动电机转动的指令。所以本次给粉机电源开关自动分合闸的异常现象判定为控制板受电磁干扰引起的误动。
图2 R-NZM7开关解体图
本层给粉机变频器转速在开关合闸瞬间出现波动并且给粉机变频器状态出现变位，给粉机变频器转速反馈为模拟量型号，采用0-10V进行转换，易受到电磁干扰，状态反馈为变频器内部板卡输出DO接点，同样存在被电磁干扰的可能。因其出现异常时给粉机变频器没有运行，并没有真实的输出转速和运行，可以判定给粉机变频器的异常显示也是由电磁干扰形成的，即电磁干扰将给粉机变频器的状态输出接点导通并对转速反馈0-10V形成干扰。
该开关使用已经十五年，电路板板卡上的元器件因长期运行导致抗电磁干扰能力下降，在正常运行中因给粉机电源控制柜柜门长期关闭，形成了金属屏蔽层，所以未发生运行中误动的事件发生，但在无线通讯普及的情况下，很难避免检修人员在运行中使用无线通讯工具进行检修工作。为消除该安全隐患，特制订如下安全措施：1、更换新型开关，对新型开关进行电磁干扰试验，确保抗电磁干扰能力满足正常运行；2、对给粉机控制柜进行隔离，运行期间禁止在其附近使用无线通讯工具；3、规范开关柜接地方式，重新敷设接地专用电缆，消除静电影响。
4 结语
本次事件的处理过程虽然简单，但因其存在带来的安全隐患却很严重，一旦正常运行中出现给粉机电源误动的现象，很容易造成机组停机严重时会造成机组爆燃，对现场设备和人员安全形成威胁，该问题的处理难度在于发现问题的根源，在进行常规排查后未发现异常，检修人员未轻易放过这个问题，而是紧紧抓住存在的现象继续排查，最终发现是一种超出我们常规理解的故障原因，即改变了我们对电磁干扰的认知，也对我们今后工作做出了提醒，面对问题不能存在侥幸心理，面对科技的进步我们也要提高理论知识的学习，加强分析问题的能力，为机组的安全运行保驾护航。