控制电源柜（精选7篇）
控制电源柜 篇1
我公司铝电解350kA系列, 共有6台整流机组为电解提供350kA直流电流, 有两台逆变器为现场PLC提供UPS电源, 每台逆变器分别控制三台整流机组。在设计时, 两台逆变器不互为备用及自动投入, 在其中任一台逆变器发生故障时都会导致其中三台机组稳流柜PLC和纯水冷却器PLC控制电源丢失。曾出现因机组UPS电源逆变器过载跳闸导致4#、5#、6#整流机组现场控制柜PLC工作电源丢失, 对应机组辅助设备全停、机组的跳闸保护失效且现场PLC无法采集、上传现场信号到中央控制室的上位机, 致使整流柜在无任何冷却辅助设备工作情况下每柜以40kA电流满负荷运行3分18秒, 整流柜的温度急剧上升。由于现场人员及时发现, 立即对逆变器进行及时恢复, 整流机组现场控电源恢复后, 机组自动保护性跳闸, 避免了整流柜爆炸、变压器损坏的重大安全事故发生。
1 设计内容
1.1 设计构思
在改进设计时, 首先考滤两台逆变器互为备用, 但两台逆变器不能并联运行, 所以需要添加相应的专用切换装置以使两台逆变器故障时能相互切换。但这样改造的成本较高, 改造时间长, 并且现场PLC的UPS电源线路存在问题时, PLC控制电源可靠性也难以保证;故设计考滤采用现场分块安装使用, 考滤使用接触器或继电器来设计安装实现该功能。
1.2 功能实现
为确保现场PLC电源的可靠性, 将现场交流220V PLC电源由原来的UPS单路改为双路电源供电, 即是在现场的柜内取一路非UPS电源与UPS电源构成双回路电源, 两回控制电源在互为备用, 当一路电源出现问题时, 另一路电源自动投入在另一电源使用。如图1、图2、图3、图4。
1.3 负荷、切换时间要求及材料选型
1.3.1 切换时间要求
设计时, 首先考滤到考滤到使用一般的交流接触器, 因为交流接触器触点通断带负荷能力较强。但因为该电源主要是提供机组PLC电源, 当正常运行的电源出现问题时, 另一路电源需要自动投入, 由于接触器的触点行程较大, 另一路电源投入需要的时间较长, 现场PLC会掉电停止运行, 选用一般的接触器不能满足现场PLC不掉电运行要求。
考滤选用施耐德公司生产RXL4A06B2P76A/250VAC小型继电器, 继电器触点行程小, 吸合时间短。在电源自动切换投入时, 电源切换时间可满足PLC电源要求。为确保该电源电路在切换过程PLC不掉电, 在改造前对将设计好的电路安装完好后用电脑模拟PLC运行进行电源切换试验, 切换过程中PLC和电脑工作正常, 满足PLC对电源电路切换的时间要求。该电路改造后投入运行效果很好。
1.3.2 负荷要求
由于该电源主要是提供现场PLC控制电源, 不带其他负荷, 因此负荷不大, 设计考滤使用小型中间继电器, 现场的PLC工作时功率为不到300W, 需要的工作电流小于2A, 该断电器的单触点负荷能力可达6A, 并且两路电源不需要频繁切换, 小型中间继电器从负荷上可满足PLC运行电源的要求。
为更好的保证中间继电器负荷裕量和线路接通的可靠性, 在材料选型时选用带有两个常开触点和两个常闭触点的小型中间继电器, 充分利用继电器触点, 并联使用。这样尽可能减小继电器触点负荷, 同时能确保两路电源在切换过程中可靠接通, 以保证现场机组PLC可靠运行。
控制电源短路保护按容量2.5倍×2A=5A, 故选用CZ47-60 C6 2P小型断路器, 考滤到现单台机组PLC工作电流小于2A, 直径为1.5mm的铜芯线安全载流量约为15A作电源线足够。
在改进前将设计好的电路安装完好后在试验电路上接入1500W负载, 运行2小时, 继电器和线路无发热现象, 该电路的负荷设计符合要求, 投入运行至今运行正常。
1.3.3 经济效益
该电路改造使用材料少, 每台机组只用到2个中间继电器、2个小型断路器和1.5mm铜芯线约20米, 既可实现整流柜、水冷却器两个部分的双电源自动切换改进。
2 结语
本项技改项目经济、实用、结构简单, 以极少的经济投入解决存在大的隐患问题。由于PLC工作电源对切换时间有着很高要求, 本电源切换电路不能使用一般交流接触器来进行切换, 只能使用触点行程很小的继电器, 以满足PLC电源在切换过程中还会造成PLC工作间断或停止。该电源投入使用后, 运行可靠, 车间整流机组安全运行得到了保证。
摘要：本文主要介绍如何解决铝电解整流系统控制设备及PLC控制电源的单回路不可靠从而导致设备安全运行得不到保障问题, 并针对该问题所作出的技术改进, 确保设备的安全稳定运行。
关键词：整流机组,整流柜,UPS电源,PLC电源
参考文献
[1]夏国辉.新编电工手册[M].2001, 8.
[2]周希章.实用电工手册[M].金盾出版社, 2005, 12.
[3]电气工程师手册[M].电力出版社, 2008, 4.
医用隔离电源柜的设计与应用 篇2
在医院的供电系统中,对手术室、重症监护室这类重要的场所(2类医疗场所)的供电,不仅要保证供电的可靠性,还要保证供电的安全性。为此,国家标准GB16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所》和JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》中明确规定了这类医疗场所要采用可靠性和安全性较高的局部IT系统供电,并且系统中要装绝缘监测装置,实时的监测系统的绝缘情况。
1 医疗场所分类及其供电要求
根据国家标准GB16895.24-2005/IEC 60364-7-710:2002《建筑物电气装置7-710部分:特殊装置或场所的要求医疗场所》,对医疗场所分为了3种类别(表1),0类、1类和2类场所。0类场所是指不需要和患者身体进行接触的场所:例如门诊室和按摩室等。1类医疗场所是指医疗设备的接触部件接触躯体外部或者医疗设备的断电不会对病人产生危害的场所例如病房和产房等。2类场所是指需要和病人体内进行接触,并且断电则有可能导致重大医疗事故的场所,例如洁净手术室、ICU/CCU病房等。该场所必须充分考虑微电击的危险和供电的持续性,不重要的供电回路可以采用TN或TT系统,重要的回路则必须采用IT系统供电,例如用于维持生命的、外科手术和其他位于“患者区域”内的医疗电气设备和系统的供电回路。
2 GGF系列医用隔离电源柜的特点和应用
安科瑞医疗IT系统隔离电源柜(见图1),通过内部AITR系列的隔离变压器,将TN-S或TT系统变成IT系统,并根据需求输出多个支路,以给手术室或ICU/CCU病房不同设备提供电源。由于AITR系列隔离变压器的绕组之间,以及各绕组与铁芯之间都采用了加强绝缘处理,使得变压器的绝缘强度远远高于国内外同类产品,另外变压器采用H级的绝缘材料,变压器的温升低。因而能可靠保障IT系统与TN或TT系统之间的安全隔离要求;IT系统安装了安科瑞绝缘监测仪AIM-M100,能够同时对IT系统对地的绝缘状况、隔离变压器的温升,以及隔离变压器的负载情况进行实时监测,从而能很好的保证IT系统供电的安全性和可靠性。
安科瑞GGF系列医用隔离电源柜分为用于洁净手术室隔离电源柜(GGF-O系列)和ICU/CCU重症监护室隔离电源柜(GGF-I系列)。
GGF-O8医用隔离电源柜的系统图(以8kVA为例)如下:
在图2系统图中,因为2类场所对供电的可持续性要求很高,在GB16895.24-2005《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求-医疗场所》中明确规定了医疗2类场所的双电源自动转换时间需小于0.5s。所以根据现场安装的需求,可以安置双电源自动切换装置,其中一路连接专线供给的正常工作电源,另一路则为备用的应急电源。如果医院现场具有手术室楼层配电柜,则隔离电源柜中可以不装双电源自动转换装置,可以直接从手术室楼层配电柜专线接入。在配电柜中通过Interpact INS负荷开关可以带电分断整个配电系统的电源。ADL3000多功能电能表可以对整个手术室的电压电流进行实时的显示。在进线处也安装了电涌保护器,可以起到对雷击浪涌的保护。配电柜配电系统中分为TN-S系统和IT系统,其中TN-S系统主要给洁净手术室中非重要回路用电设备提供电源,并且在每条馈出回路中设置动作电流为30mA的漏电保护器提供接地故障保护;在回路中一路可以提供给洁净手术室的无影灯电源,因无影灯一般内置隔离变压器和绝缘监测装置,则不需要增加漏电保护器;另外有一路提供AC380V的电源,主要供给洁净手术室的三相用电设备,例如CT和MR等。其他的八路单相电源供给手术室的非重要用电设备,例如观片灯、书写台、电动门和手术台等电源。手术室重要回路则需要采用IT系统供电。根据现场的需求可以在IT系统的隔离变压器之前接入在线式UPS,提供不间断电源。当TN-S系统通过隔离变压器,成为IT配电系统形式。在IT系统中,安装了AIM-M100绝缘监测仪,主要对IT系统的系统对地电阻、变压器的负荷电流和变压器的初次级绕组温度进行实时的测量。其中,测量变压器的负荷电流和绕组温度需要通过安装在配电柜内部AKH0.66-P26型电流互感器和内置在隔离变压器初次级的PT100热敏电阻来测量的。另外通过安装在中央控制面板上的AID100外接报警与显示仪,医护人员可以方便的查看手术室内部的系统运行情况。AID100外接报警与显示仪的低压直流电源是通过内置在配电柜中的ACLP10-24仪用电源来提供,并且通过基于Modbus协议的RS485总线和主机绝缘监测仪进行相互通讯。根据洁净手术室重要回路对配电要求的特殊性,需要在每条馈出回路中放置C65H型断路器,其具有短路保护不带过载保护功能,可以最大限度的减少断电、停电这类的电气事故。重要的配电回路主要给手术室的墙壁插座(供医疗用电设备使用)、吊塔电源和中央控制面板电源等回路提供电源。
其中GGF-O系列医用隔离电源柜的参数见表2。
GGF-I系列隔离电源柜主要用于ICU/CCU重症监护室的供电系统,在系统图中(图3以6.3kVA为例)采用单独IT系统给每个床位的吊塔提供电源。根据医疗现场对不间断电源的要求,在变压器总进线端预置接口,方便接入在线式UPS。重症监护室里的电源需求主要集中在吊塔电源上,一般一个病床的吊塔电源容量在2000W左右,这样就可以根据床位的多少来设置变压器的容量和隔离电源系统的套数。在每条馈出回路中也增加了C65H型断路器,可以起到短路保护不带过载保护的功能。
其中GGF-I系列医用隔离电源柜的参数见表3。
采用IT系统的洁净手术室和ICU/CCU重症监护室都需要有独立的隔离电源系统。医疗场所采用图4的配电方式:从图中可以看出各个手术室和重症监护室采用手术部与ICU总配电柜进行供电。各配电柜通过基于Modbus协议的RS485总线把系统的监测信息传输给医院的中央监控系统,这样每个2类场所的系统运行数据都可以在中央监控系统的上位机软件进行实时的管理。方便工作人员对监控系统进行集中监控和管理。
3 GGF系列医用隔离电源柜应用注意事项
1)为了降低医疗系统对地电容,医用隔离电源柜应尽量放在使用场所附近,并且尽可能减少系统的容量,使用较少的系统配电回路支数,尽量缩短系统的配电线路长度。
2)对于进行人体心脏手术或者与人体内部接触的手术室,要充分做好防止触电的措施。仅靠带绝缘监测的IT系统是远远不够的,还要做好局部等电位联结,这样使得保护区伸臂范围以内所有可导电部分都处于同一电位水平上。
4 结语
随着医院设施逐步的现代化及设计人性化要求,带有绝缘监测装置的IT配电系统将更加普遍地应用于医疗场所,相应的也需要根据不同的医疗场所设计不同的配电系统解决方案,满足市场需求。特别是医疗2类场所,对配电系统的安全性和可靠性将有更高要求,因此开发这些场所的配电系统具有很好地现实意义。
摘要：阐述洁净手术室、ICU/CCU重症监护室的配电系统方案,以及其内部器件组成和应用功能;介绍了AIM-M100绝缘监测仪的功能,以及系统方案应用的一些注意事项。
关键词：医疗IT系统,绝缘监测装置,隔离电源系统
参考文献
[1]中国建筑标准设计研究院.08SD706-2医疗场所电气设计与设备安装[S].北京:中国建筑标准设计研究院,2009.
控制电源柜 篇3
国华台电2号机组为额定功率600 MW的燃煤汽轮发电机组, 发变组采用单元接线方式, 主接线图如图1所示, 不设发电机出口断路器, 主变高压侧经并网断路器接入220 k V升压站, 通过4条输电线路与系统相连。发电机额定电压为20 000 V, 励磁采用瑞士ABB原装进口自并励静止励磁系统, 型号为Q5S-0/U251-S6000, 配置Unitrol 5000双通道励磁调节器, 5个功率整流柜。整流柜采用强迫风冷方式, 每个整流柜配置2组冷却风机, 相互备用, 采用双电源切换以保证冷却系统的可靠性。整流柜风机主电源来自励磁变低压侧, 经专用变压器后转为220 V交流电源, 备用电源来自汽机配电室400 V低压配电段, 取单相220 V电源为风机备用电源。
1 事件经过
事件发生前国华台电2号机组正处于机组投产前的调试状态, 发电机组带600 MW负荷试运行, 机组各运行参数均正常, 励磁系统正常无报警。励磁调试人员正在进行P/Q限制动态整定试验, 保持机组有功600 MW不变, 减小励磁电流以降低无功功率。随着励磁电流的减小, 无功功率逐渐下降, 当机组无功功率降低到-79.4 Mvar时, 2号发电机组发生跳闸事故。机组负荷由600 MW急降至0 MW, 无功功率跃变至0 Mvar, 2号机组并网断路器2202跳闸, 机组MFT动作, 主汽门关闭, 6 k V厂用电切换成功。跳闸时励磁调节器录波图如图2所示, 图中Ug表示发电机电压, Ie表示励磁电流, Q表示发电机无功功率, Q (P) -limiter表示P/Q限制器。
2 原因查找
机组跳闸后, 技术人员对现场所有运行设备进行了详细的检查, 没有发现明显的设备异常。电气专业人员查看了发变组专用故障录波器跳闸时刻的录波图, 未见异常的录波图。在对保护动作信号的时间先后顺序分析的过程中发现, 首出故障信号为“励磁联跳”, 该信号是励磁系统送至发变组保护的跳闸信号。当励磁系统内部发生故障时, 一方面励磁系统磁场断路器跳闸, 另一方面励磁调节器输出开关量信号“励磁联跳”至发变组保护进行电气联跳。据此, 初步分析判断认为机组跳闸是由于励磁系统发生异常所导致。
机组跳闸后技术人员导出励磁调节器两通道的故障记录, 相关报警信息如下:
通道1记录:
03:28:35.1200 211 User event 1 (用户事件1)
03:28:35.1200 137+Standby trip (备用通道跳闸)
03:28:35.1000 143+FCB external OFF (磁场断路器外部跳闸)
03:28:32.3400 170+Datalogger trigger (数据记录器触发)
03:26:40.7600-119-Standby alarm (备用通道报警消失)
03:26:40.1200-234-User event 3 (用户事件3消失)
通道2记录:
03:28:35.1600 137+Standby trip (备用通道跳闸)
03:28:35.1000 119+Standby alarm (备用通道报警)
03:28:34.9600 170+Datalogger trigger (数据记录器触发)
03:28:34.9400 211 User event 1 (用户事件1)
03:26:40.6600-119-Standby alarm (备用通道报警消失)
03:26:40.0400-234-User event 3 (用户事件3消失)
上述报警记录中的“+”表示该报警信息产生, “-”表示该报警信息消失, 数字为报警编号。从上面的记录我们可以看出, 03:28:34.9400, “用户事件1”产生, 160 ms后03:28:35.1000磁场断路器FCB跳闸。
通过以上分析, 可以确定是由于励磁系统首先产生了“用户事件1”的异常报警信息, 导致励磁系统磁场断路器跳闸, 同时励磁系统向发变组保护输出“励磁联跳”信号, 发变组保护启动跳闸, 最终造成机组跳闸。
3 原因分析
为了进一步查明导致此次事件的根本原因, 技术人员展开了对报警信息“用户事件1”的深入研究。分析从软件和硬件2方面展开, 相互对照。
3.1 软件原因分析
在软件方面, Unitrol 5000励磁调节器具有一定的开放性和可编程功能, 提供了5个用户事件, 可以根据用户的需要对某些事件进行定义, 方便用户的使用习惯。但这些用户事件在出厂前是已经进行了默认的定义和逻辑设置的, 从图3可以看出, 参数“用户事件1”定义为“整流柜主辅风机均故障”。当输入信号12667的赋值从1101变为逻辑1 (12502) 时, “用户事件1”将产生;“用户事件1”的出口类型参数1102定义为0, 表示跳闸, 即如果“用户事件1”产生将动作于跳闸。
通过对励磁系统软件逻辑图的详细分析发现, 在软件设计中, 优先使用风机主电源, 当主电源故障时, 若此时风机辅助电源也发生故障, 则产生“用户事件1”, 作用于跳闸。通过软件逻辑分析, 确定是由于软件检测到风机的主辅电源均发生故障, 因此发出磁场断路器跳闸令。
3.2 硬件原因分析
在硬件方面, 励磁整流柜风机电源共有两路, 其在系统中的接线如图1所示, 其中主电源取自励磁变低压侧, 经励磁系统内部的专用变压器T15转换为交流220 V电源 (图4) , 另一路电源来自400 V低压配电2BFB段, 取单相电源220 V。两路电源均安装有电压监视继电器 (低整定值设定为187 V, 为85%额定电压, 延时1 s动作;返回电压为200 V, 延时1 s返回) , 通过继电器控制以实现相互切换。当低电压继电器动作时, 判断该路电源故障, 若此时备用电源正常, 则自动切换至备用电源 (限于篇幅未能画出详细控制回路图) 。正常运行时由主电源优先供电, 当主电源故障时切换至备用电源, 待主电源恢复后再切换回来, 主备电源切换回路简图如图4所示。
在事件发生过程中, 当机端电压下降到84%, 风机主电源与辅助电源电压同样下降到84%, 主辅两路电源同时故障, 产生“用户事件1”, 励磁系统跳闸, 联跳发变组。辅助电源不独立, 可靠性不高是硬件方面的主要原因。
3.3“用户事件1”出口方式探究
事件发生时励磁系统故障的首出信号为“用户事件1”, 其出口方式设置为跳闸值得探究。为了探究“用户事件1”出口方式设置的合理性, 有必要了解当风机电源电压低于85%时的运行工况是否满足要求。为了便于进一步分析, 对整流柜风机电源电压与风机运行工况的关系进行了试验, 试验采用单相调压器为风机供电, 调节电压, 检查风机在不同电压下的运行工况。
试验结果:当风机电源电压在额定电压的80%、85%、100%时, 风门挡板可以完全打开, 风量足够大, 风机工况无明显差别。当风机电源电压小于额定电压的63%时, 风机风量明显减小, 风门挡板不能完全打开。
根据试验结果来看, 即使风机电源电压低于85%时, 仍能保持足够的功率, 使得进风量满足要求。由此看来, “用户事件1”设置为跳闸不是必要的。此外, 励磁系统自身还设置有整流柜温度高保护, 当整流柜内温度达到69℃时报警, 超过79℃时闭锁整流柜输出, 可以有效避免因温度过高而造成的原件损坏。
3.4 原因总结
通过以上分析可见, 造成机组跳闸的直接原因是励磁调节器出厂默认的“用户事件1”出口方式设置不合理。根本原因是励磁整流柜风机辅助电源不可靠, 接入点选取不当, 由于辅助电源从400 V配电段取得, 整流柜风机主辅电源具有与发电机电压相同的标么值, 因此当机端电压变化时主辅电源将同时变化, 没有从根本上实现电源的独立性和可靠性。
4 改进与处理
鉴于整流柜风机在电源电压为85%左右时仍能够保持足够的功率, 满足冷却的要求, 考虑整流柜已配置温度高保护功能, 没有必要在电压降低时直接出口跳闸。因此, 应取消“用户事件1”的跳闸功能, 将出口方式改为发报警信号, 具体实现方式如下:在线模式下令调节器参数par1102=3, par11201=1, 2个通道均需进行相通的操作。
改进措施实施后, 在机组空载期间进行试验检验。逐步减小励磁电流以降低发电机电压, 当机端电压小于85%时, 调节器发出“用户事件1”的报警信号, 没有发生跳闸, 励磁系统运行正常。试验证明, 改进措施正确有效。
为了保证风机辅助电源的独立性和可靠性, 避免风机电压随着发电机电压的变化而变化, 将辅助电源的接入点改为机组不间断电源装置UPS馈线柜, 采用恒定的220 V交流电源供电。这样, 无论发电机的工况如何, 都能保证整流柜风机电源的可靠性, 从根本上解决了因整流柜风扇电源问题造成的事故。
5结语
现代微机励磁系统的故障分析诊断, 应当注重对软件逻辑的分析研究, 将软件逻辑与硬件系统相结合, 才能从根本上发现问题所在, 彻底解决问题, 提高设备的安全性和可靠性。
摘要：通过一起由功率整流柜风机电源故障引起的机组跳闸事故, 分析了Unitrol 5000励磁调节器中风机切换软件逻辑设置以及风机备用电源可靠性对机组安全运行的影响, 介绍了软件逻辑以及硬件回路改造的方法。改造实施后, 成功解决了存在的问题, 提高了励磁系统的可靠性。
控制电源柜 篇4
上海安科瑞电气股份有限公司自主研发的GGF-0系列和GGF-I系列隔离电源柜通过了中国质量认证中心的中国国家强制性产品认证, 取得了CCC认证证书。证书编号分别为:2012010301539056和2012010301539079。
GGF系列隔离电源柜的设计和生产完全符合GB7251.1-2005/IEC60439-1:2005《低压成套开关设备和控制装置》、GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》和JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等国家标准和规范。产品根据医疗2类场所对配电系统的特殊要求进行设计。其中, GGF-O系列隔离电源柜为各类手术室配电, 可提供小于0.5s的双路电源切换, 系统馈电的重要回路采用IT系统, 并装设绝缘监测装置, 可实现绝缘监测、负载监测、隔离变压器超温监测等功能。非重要回路采用带有剩余电流保护开关的TN-S系统, 可实现剩余电流达到30m A时, 开关动作。GGF-I系列隔离电源柜应用于ICU (CCU) 病房配电系统, 可为病床的护理吊塔提供设有绝缘监测装置的IT系统供电。
控制电源柜 篇5
2012年5月16日, 上海安科瑞电气股份有限公司自主研发的GGF-0系列和GGF-I系列隔离电源柜通过了中国质量认证中心的中国国家强制性产品认证, 取得了CCC认证证书。证书编号分别为:2012010301539056和2012010301539079。
GGF系列隔离电源柜的设计和生产完全符合GB7251.1-2005/IEC60439-1:2005《低压成套开关设备和控制装置》、GB16895.24-2005/IEC60364-7-710:2002《建筑物电气装置第7-710部分:特殊装置或场所的要求—医疗场所》和JGJ16-2008《民用建筑电气设计规范》等国家标准和规范。产品根据医疗2类场所对配电系统的特殊要求进行设计。其中, GGF-O系列隔离电源柜为各类手术室配电, 可提供小于0.5s的双路电源切换, 系统馈电的重要回路采用IT系统, 并装设绝缘监测装置, 可实现绝缘监测、负载监测、隔离变压器超温监测等功能。非重要回路采用带有剩余电流保护开关的TN-S系统, 可实现剩余电流达到30mA时, 开关动作。GGF-I系列隔离电源柜应用于ICU (CCU) 病房配电系统, 可为病床的护理吊塔提供设有绝缘监测装置的IT系统供电。
控制电源柜 篇6
控制棒控制与棒位系统(RGL)作为主要的反应堆控制系统之一,对核电站的安全运行和提高电站负荷因子起着重要的作用,并且它还与电站的效益密切相关。而电源柜(PWE)作为RGL中的关键设备,用于提升、下降和保持控制棒束,使反应堆稳定运行在某一功率水平下,实现反应堆的起堆、运行和停堆。
在秦山二期棒控系统中,电源柜设计采用“一带一”方案,一组电源机箱(三个电源机箱)只控制一台控制棒驱动机构(CRDM)的运行。在大亚湾棒控系统中,电源柜设计采用“一带四”方案,一组电源机箱(四个电源机箱)控制四台CRDM的运行。红沿河3、4号机组RGL电源柜参考了秦山二期和大亚湾的设计特点,采用“一带四”方案,一组电源机箱(三个电源机箱)控制四台CRDM的运行,这大大降低了成本、减小了设备的重量和占地空间。
1 系统描述
RGL棒位控制采用上位机、下位机结构,上位机控制柜(UP)包括平均温度调节和停堆棒束控制子系统(UPAT)、功率控制子系统(UPP)和功率控制监视单元(USP)。下位机电源柜包括控制逻辑(LCS)和可控硅及其控制回路(即CRDM线圈供电回路)。UPAT/UPP接受来自主控制室、过程仪表系统(SIP)、汽机调节系统(GRE)以及中断电路的命令和状态信号,产生相应的棒位移动方向和移动速度命令,并传送到下位机PWE。PWE接受来自UP总线上的子组升/降指令,按特定时序向CRDM各线圈供电,激发保持线圈、传递线圈和提升线圈,实现控制棒的提升或下降。
在红沿河3、4号机组中,每个机组有61束控制棒束(RCCA),对应61台CRDM,因此一个机组需要16个PWE。在这16个PWE中,除了一个PWE控制一束棒运行外,其余每个PWE控制一个子组四束棒的运行。
2 系统设计
2.1 电源柜主要功能和工作原理
每个PWE接受来自UP总线上的棒位移动命令,结合来自供电回路和某些就地信号后,完成以下这些功能:1)循环功能:产生各线圈电流定值;产生电流定值序列。2)监视功能:检查UP命令的有效性;监视供电回路的工作状态;接收线圈电流反馈信号,监视电流动态特性。
电源柜结构工作原理图如图1所示。260V三相交流电压来自CRDM电源系统(RAM),经过三相半波整流电路变换成带谐波分量的支流向线圈供电。220V交流正常电源和配电系统(LMA)经过变压器板一部分到电源和相位参考模块,一部分到直流电源,一部分到电源风扇。220V不间断直流电源系统(LNE)为辅助电源。电源和相位参考模块给电源模块提供电源,直流电源将220Vac电源转成24Vdc电源,给PLC提供电源。PLC接受来自控制逻辑柜的棒位移动命令,产生相应的移动时序信号,控制电源模块输出电流的定值、波形和变化时序,进而控制CRDM钩爪的动作序列,实现控制棒的移动。
2.2 电源柜硬件描述
一个电源柜主要由以下部分组成:1)3个电源机箱(BCP):分别是SG电源机箱、MG电源机箱和LC电源机箱。一个BCP由1个电源和相位参考模块、4个电源模块组成。其中控制一束棒的电源柜BCP是由一个电源和相位参考模块和一个电源模块组成。电源和相位参考模块给电源模块提供电源,电源模块用来产生和控制CRDM线圈的电流。2)2个变压器板:滤波整流220Vac电源,提供24Vdc电源。3)2个直流电源:将220Vac电源转为24Vdc电源。4)循环仪可编程控制器:完成循环功能和监视功能。5)人机接口面板(HMI):能够使操作员控制局部的控制棒的运动,完成测试训练和检查设备的可用性和状态。6)机柜风扇:抽出机柜里的热量,保证循环仪和电源模块在正确的温度范围内操作。7)PLC风扇:给PLC提供冷却。
2.3 CRDM运行程序
线圈通电时序由电源柜PLC产生,并向每个电源机箱发出电流指令,电流指令对应三种电流定值,分别为“零电流”、“小电流”、“大电流”三种。各线圈通断次序和电流脉冲波形如图2所示。
图2各线圈通断次序和电流脉冲(参见右栏)
三种线圈小电流、大电流定值分别为:保持勾爪线圈大电流为8 0.3A;小电流为4.7 0.2A;传递勾爪线圈大电流为8 0.3A;小电流为4.7 0.2A;提升线圈大电流为40 1.6A;小电流为16 0.6A。通过PLC发出正确的电流指令,即可实现控制棒的提升和下降。
控制棒提升时,其各线圈的通、断顺序如图2(a)所示,其中包含六个动作:传递勾爪MG抓入、保持勾爪SG退出、提升线圈LC吸合(MG带棒上升)、SG抓入、MG退出、LC释放(MG不带棒下降)。
控制棒下降时,各线圈的通、断顺序为如图2(b)所示,其中包含六个动作:LC吸合(MG不带棒上升)、MG抓入、SG退出、LC释放(MG带棒下降)、SG抓入、MG退出[1]。
3 系统调试
电源柜调试系统包括电源机柜、模拟负载、电源变压器、NI PXI-RT信号采集机箱、PC、信号转接模块及传感器等七部分,如图3所示。模拟负载是专门给电源柜调试设计的,用来模拟CRDM线圈。电源变压器的作用是将三相交流380V转为三相交流260V。信号转接机箱、NI PXI-RT信号采集机箱和PC三部分组成了PXI系统,如图4所示。
由于NI设备缺少直接的信号连接,需要将接线盒(即信号转接模块)作为传感器/信号同设备之间的接口,并且接线盒能够轻松访问硬件的输入和输出,选择型号为SCB-68。数据采集卡对信号进行采集调理,选择型号为NI PXI-6220。控制器可运行应用程序并连接PXI模块,选择型号为NI PXIe-8133。PXI机箱提供合适控制器和模块的牢固模块化插槽,还包含高性能PXI背板;背板含有系统的数据、定时和触发总线。机箱型号选择NI PXIe-1075。PC使用NI Lab VIEW专业版开发系统(Windows版)。
Lab VIEW图形化软件系统具有强大的数据采集、分析和显示三大功能,因此使用Lab VIEW进行数据采集、分析和显示十分简单、方便。根据图3进行硬件接线后上电,在Lab VIEW软件开发环境下,进行信号采集、调理、处理、显示和数据存储。调试后得到线圈电流波形图,如图5所示。图中信号采集、调理效果良好,波形稳定,各线圈通断次序和电流脉冲跟图2的理论图形相符合。
4 结束语
电源柜是RGL系统中的关键设备,它通过控制流过CRDM线圈的电流来控制控制棒的下降和提升,从而控制堆芯温度和核功率,使反应堆堆芯功率分布保持平衡、稳定。针对电源柜的调试,设计了模拟负载模拟CRDM线圈的功能,并通过Lab VIEW软件对电源柜进行了调试,调试出来的效果良好,功能正确,波形稳定。这表明电源柜的设计是成功的,完全满足核电站的功能要求。RGL电源柜部分实现了国产化,这为以后完全实现国产化打下了坚实的基础。
摘要：红沿河3、4号机组RGL电源柜的设计,参考了秦山二期和大亚湾核电站棒控系统电源柜的设计特点,采用“一带四”方案,即一组电源机箱控制四台CRDM的运行。文章对RGL系统进行了描述,还介绍了RGL电源柜的功能、工作原理和硬件设计,并采用NI虚拟仪器采集信号和进行系统调试。实验结果表明,设计的电源柜功能正常、电流波形稳定,达到了设计要求。
关键词：反应堆,控制棒,模拟负载,驱动控制,LabVIEW
参考文献
水阻柜控制程序的完善与改进 篇7
1 水阻柜工作原理
主电动机开关柜合闸后, 水阻柜也得电, 水箱内的动极板自上而下开始运行, 在设定的时间 (启动时间) 内串接在主电动机转子回路内的电阻值逐渐下降, 当动极板碰到下限接近开关时, 转子短接真空接触器吸合, 转子短接, 主电动机启动完成。
2 故障现象
跳停故障发生时, 有两种表现: (1) 主电动机启动时, 水阻柜备妥信号消失, 动极板开始下行的同时, 短接真空接触器动作, 短接了电动机转子, 造成电动机直接启动, 因启动电流过大, 速断保护跳停; (2) 主电动机开始启动时, 水阻柜备妥信号消失, 动极板开始向下运行, 正常工作时动极板运行时间应为35s, 但此时却在20s左右吸合了真空接触器, 水阻柜没有完成软启动过程, 造成电动机启动电流过大, 速断保护跳停。
3 原因分析
通过对水阻柜故障和正常时的运行状态分析看出, 造成电动机速断保护跳停的原因均为动极板未能按设计流程正常运行, 且产生了虚假的信号吸合了真空接触器, 强制启动高压电动机, 造成电动机启动电流过高, 从而速断保护动作。故障时, 一种表现为电动机直接硬启动, 水阻柜根本没有起到作用;另一种表现为动极板运行时间未到, 水电阻阻值还没有降到最小, 就短接了真空断路器。
为此, 我们对水阻柜及其控制系统进行了认真检查和分析。从多台水阻柜PLC中下载的程序分析中发现, PLC程序设计过于简单, 没有设计防跳保护功能是造成以上故障的主要原因。
如图1所示, 程序中短接真空接触器需要的条件为手自动转换开关I0.6打在自动位置且下限接近开关I0.1断开就可以驱动真空接触器。在实际生产中I0.1就是极板运行的下限位置接近开关, 取常闭点, 即极板运行到最底部碰到下限接近开关时使I0.1由常闭变常开, 就可以短接真空接触器, 完成一次软启动任务。但因触点老化或启动时高压电产生干扰等情况下, 常会导致I0.1出现闪烁, 此时无论动极板处于任何位置都会直接短接真空接触器, 如果动极板正处于水箱较上部分, 就会出现因动静极板之间阻值较大, 电动机由软启动变成直接启动, 从而引发速断, 对电动机造成大电流冲击。查明原因后, 除更换新的接近开关外, 我们对程序进行了修改, 见图2。
在短接真空接触器之前增加了一个先决条件T50, 即当启动命令I0.5闭合后触发接通延时定时器T50, 30s后T50闭合了才允许在下限接近开关I0.1断开时吸合真空接触器。在水阻柜启动后的30s内不允许短接真空接触器。30s的设定时间可根据动极板的运行位置进行调整, 一般只要稍小于动极板正常运行时间即可。这样就可以避免真空接触器在任意时间吸合而造成速断跳停。
4 改进效果