高爱国1，宋宝泉2，贺悦科3
(1.华北电力科学研究院有限责任公司，北京100045;2.国电承德热电有限公司，河北承德067002;
3.华北电力科学研究院(西安)有限责任公司，陕西西安710065)
摘 要：介绍了目前常用的E T S控制系统电源回路的设计方案，并对不同系统的优缺点进行了分析，提出了合理意见，使E T S系统更安全、可靠，以适应电厂安全稳定运行的需求。
关键词:E T S;A S T；控制回路
中图分类号:T M264.2+3 文献标识码:B 文章编号:1003-9171(2010)05-0051-04
AB r i e f A n a l y s i s o f P o w e r S u p p l y C i r c u i t
D e s i g n o f
E T S C o n t r o l S y s t e m
G a o A i-g u o1,S o n g B a o-q u a n2,H e Y u e-k e3
颅内高压
(1.N o r t h C h i n a E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c hI n s t i t u t e C o.L t d.,B e i j i n g100045,C h i n a;
2.G u o d i a n C h e n g d e P o w e r G e n e r a t i o n C o.L t d.,C h e n g d e067002,C h i n a;
银虎3.N o r t hC h i n a E l e c t r i c P o w e r R e s e a r c h I n s t i t u t e(X i'a n)C o.L t d,X i'a n710065,C h i n a)
A b s t r a c t:T h i s p a p e r i n t r o d u c e dt h e c o m m o nd e s i g ns c h e m e o f p o w e r s u p p l y c i r c u i t o f E T S c o n t r o l s y s t e m,a n d a n a-l y z e dt h e a d v a n t a g e s a n dd i s a d v a n t a g e s o f d i f f e r e n t s y s t e m s,i t p u t f o r w a r dr e a s o n a b l e s u g g e s t i o n t o e n a b l e E T S s y s-t e mi s m o r e s e c u r e a n dr e l i a b l e a n dm e e t t h e d e m a n d f o r s a f e a n d s t a b l e o p e r a t i o n o f p o w e r p l a n t.
K e yw o r d s:E T S;A S T;c o n t r o l l o o p
0 引言
E T S(E m e r c e n c y T r i pS y s t e m)是汽轮机危急跳闸系统的简称。危急跳闸系统用以监视汽轮机的某些参数，当这些参数超过其运行允许限制值时，该系统就通过A S T电磁阀失电泄去汽轮机安全 油，关闭汽机全部蒸汽进汽阀门，紧急停机。
E T S系统主要由4部分组成，分别为：电源系统、输入输出信号、P L C控制系统、停机电磁阀(A S T)。目前也有部分厂家将在线试验也设计到E T S系统中。
1 系统概述
随着电力行业的发展，发电机组也日趋大型化、安全化、自动化，为了防止汽轮机在运行中因设备工作失常可能导致的汽轮机发生重大损坏事故，汽轮机都要配备危急跳闸系统E T S，该设备收集、综合汽轮发电机组所有跳闸停机信号，按冗余准则设计成双通道逻辑“或”输出形式，作用于A S T4个停机电磁阀，迅速关断所有进汽阀门，切断汽源，紧急停机，以保护人和设备的安全。E T S 动作的条件一般有：润滑油压低、真空低、E H油压低、轴向位移大、振动大、超速、发电机故障、M F T、D E H故障、高排压比低、排汽温度高、轴瓦温度高、手动停机等。
2 控制回路设计
E T S系统作为汽轮机的主保护，它的重要性是不言而喻的，所以对E S T设计提出的高要求也是和合理的，尤其是系统的可靠性和稳定性。对于保护参数而言，各个电厂的要求与习惯各不相同，但只要符合运行和安规的要求就行。本文重点分析一下E T S系统硬件的配置和组成，将目前国内较为常用的几种E T S系统进行分析、比较，总结出更为可靠、稳定的设计方案。
目前国内电厂的E T S系统多为各汽轮机厂配套供应，通过总结各主机厂的E T S系统，他们
的配置基本上大同小异，都采用两套P L C 互为冗余设计，每套P L C 设有独立的电源模块、C P U 运
算模块及I /O 模块，最终通过4个A S T 电磁阀失电，使汽轮机跳闸。其中有所不同的是P L C 及A S T 电磁阀的类型，由于类型的不同，尤其是电源等级的不同，致使E T S 的设计有所差异，归纳起来P L C 电源的差异对E T S 系统设计方面的影响不大，因为P L C 都带有电源模块可自由切换，所以电源通常都设计为交流220V ，主要是A S T 电磁阀的电源影响较大，我们通常把P L C 电源称为控制电源，把A S T 电磁阀电源称为动力电源，根据目前几个主要类型的A S T 电磁阀来看，它们采用的电源主要分为两种，一种是交流，另一种是直流。所以根据上述情况，我们大致将E T S 系统分为两类，一类是A S T 电磁阀采用交流电源控制的，另一类是A S T 电磁阀采用直流电源控制的。下面我们就针对这两类E T S 系统，分别分析一下它们的控制回路设计原理。
2.1 A S T 电磁阀采用交流电源控制的E T S 系统此类E T S 系统由于采用的A S T 电磁阀的控制电源是220V 的交流电源，而P L C 的电源一般也是交流220V 的，也就是说此类E T S 的控制电源和动力电源同为220V 的交流电源，因此在设计时只考虑一种电源。以国电承德电厂的E T S 为例，其设计线路如图1
。
图1 控制电源线路图(交流)
如图1所示两路冗余P L C 及A S T 电磁阀采用相同的两路220VA C 供电，两路电源一路来自
U P S ，一路来自保安段，主电源为U P S 电源，副电源为保安段电源，当主电源失去时，自动切换
至副电源供电，电源切换装置为接触器O J ，切换后电源直接对电磁阀供电，同时对P L C 供电。另外该系统还设计了在线实验功能，包含2个E H 油压低试验电磁阀,3个真空低试验电磁阀,3个润滑油压低试验电磁阀，这8个电磁阀均为220VA C
电磁阀，它们的供电也由E T S 系统提供。E T S 所
考试虫有跳机信号输入P L C ，通过P L C 内逻辑判断来控制A S T 电磁阀，正常运行时,A S T 电磁阀带电动
作，建立安全油压，当跳机条件满足时,P L C 发出跳机指令，断开A S T 电磁阀电源，使A S T 电磁阀失电，机组跳闸。
动力电源回路如图2，电源经切换后直接供给P L C 的D O ,L 相供给1D O A 1、1D O A 5、1D O B 1、1D O B 5,N 相供给1D O A 11、1D O A 15、1D O B 11、1D O B 15，正常运行时,D O 均闭合,A S T 带电，当跳机条件满足时,D O 均断开,A S T 失电。
图2 动力电源接线图(交流)
此设计电源系统比较简单，柜内供电仅需两路220V 交流电源，在使用和功能上可以满足E T S 系统的基本要求。但是该设计也存在一定隐患，具体为如下几点:
大丹直指
(1)首先，其P L C 电源和电磁阀动力电源采用相同电源供电，容易相互影响。由于外部回路环境比较复杂，容易产生短路，接地等情况，当任一线路发生问题时，将同时影响P L C 供电及A S T 电磁阀供电，从而有可能导致机组跳闸。
(2)其次，该系统设计的两路220VA C 电源采用接触器进行电源切换，切换后同时对4个A S T 电磁阀供电，但接触器切换瞬间，会导致A S T 电磁阀短暂失电，引起安全油压波动，尽管安全油压波动未导致机组跳闸，但油压波动势必会对阀
门造成影响。在做电源切换实验时，安全油压虽未低到跳机值，但阀门已产生10%左右波动。
施米特(3)另外，由于该系统还设计对各试验电磁阀供电，供电电源也采用与A S T 电磁阀同路电源，并且未作隔离措施，因此当试验电磁阀外部线路发生故障时，容易对A S T 电磁阀供电产生影响。最好A S T 电磁阀应该单独供电，保证其安全性。
针对上述问题,A S T 采用交流电源控制时,E T S 控制回路设计，应该做如下几点设计改进才更为可靠。
(1)控制回路电源与动力回路电源应分开，即E T S 柜应供有4路交流电源，两路U P S 电源，两路保安段电源，其中一路U P S 电源与一路保安段电源经切换后供给两个冗余P L C ，另外两路电源作为A S T 电磁阀的动力电源，即改变图2中220VA C 供电，使电磁阀独立供电。
(2)两路A S T 电磁阀动力电源应分开供给4个A S T 电磁阀，一路供给A S T -1、A S T-3，另外一路供给A S T -2、A S T -4，由于4个A S T 电磁阀采用双通道两或一与设计，因此其中一路电源失去时，仍有两个电磁阀带电，维持安全油压。(3)试验电磁阀的电源最好不和A S T 电磁阀的电源共用，如果需要共用，最好采用保险管进行隔离。
2.2 A S T 电磁阀采用直流电源控制的E T S 系统
此类E T S 系统由于采用的A S T 电磁阀的控制电源是220V 的直流电源，而P L C 的电源一般
是交流220V 的，也就是说此类E T S 的控制电源和动力电源不同，因此在设计时需要考虑两种电源，并且要注意两种电源的隔离。以呼和浩特华能电厂E T S 为例，其设计如图3。
该E T S 系统的控制回路供电如图3所示，由于两个互为冗余的P L C 采用了直流24V 电源，所以两路220VA C 电源，一路来自U P S ，一路来自保安段，进入机柜后分别送入两个24V 变压器，每个变压器又同时输出两路直流24V ，分别送至两个P L C ,E T S 所有跳机条件送至P L C 内，由P L C 输出D O 来控制A S T 电磁阀的动作。
其A S T 电磁阀的供电如图4所示，两路220V D C 分别由两路直流屏来，在柜内并在一起对宝马z9
电磁阀
图3 控制电源接线图
图4 动力电源接线图(直流)
供电，为了防止一路电源接地等情况发生时将另一路电源拉垮，两路电源中间设计有二级管，其中, R
63、R64为E T S出口继电器,J R2、J R3、J R4、J R5为4个继电器线圈，其常闭接点分别串在4个A S T电磁阀供电回路里，正常情况时,J R2、J R3、J R4、J R5不带电，常闭接点闭合，电磁阀带电，建立安全油压。当E T S条件触发跳机时,R63、R64闭合，使J R2、J R3、J R4、J R5等4个继电器带电，常闭接点断开,A S T电磁阀失电，机组跳闸。
该E T S系统设计比较合理，动作也安全可靠,P L C的供电电源与A S T电磁阀的供电电源分开，两路220V A C转换为直流24V后同时对P L C供电，任一电源失去时仍可以对P L C供电，保证P L C的正常运转,A S T电磁阀采用两路220 VD C供电，也达到了冗余的目的。需要注意的是直流电源在整个电厂中均采用浮空设计，如果任何一处有接地现象，都会对整个直流系统产生影响，所以在使用时要对设备多加检查，并且注意在运行中的维护。
3 结论
通过对两种类型的E T S系统的分析，我们不难看出这两类系统，在日常生产运行中都可以满足要求，并且各有所长。采用交流A S T电磁阀的E T S系统，设计上较为简单，对电源的要求较低，可以使电厂的电源系统简化，但交流电存在相差，所以两路电源必然要有切换问题，怎么样消除电源切换对系统产生的影响，是采用交流A S T电磁阀的E T S系统在设计上要特别注意的问题。采用直流A S T电磁阀的E T S系统，设计上稍显复杂，对电源尤其是直流电源要求较高，但它的可靠性和稳定性相对较高，更容易满足电厂复杂工况的要求，在检修和日常维护时需多加注意。
以上对E T S系统做了简单的分析，鉴于E T S 系统在电厂的特殊地位，我们在E T S系统的设计、使用上，一定要以安全性、可靠性及稳定性为前提，再结合现场的实际设备与环境做全面考虑，这样的E T S系统才能更适应未来的需求。
参考文献
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收稿日期:2010-04-02
作者简介：高爱国(1979—)，男，工程师，主要从事火电厂热控专业技术科研工作。
(本文编辑 刘生仁)
·消息·
2020中国核电装机容量将达5000万至8000万千瓦
到2020年，中国的核电装机容量将发展到5000万至8000万千瓦，接近1亿千瓦。以如此速度发展，有几个问题是必须考虑的。
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其次在相对贫铀的中国，不能低估原料铀的供给问题。如果原料铀供给不足，中国就得从国外引进，这会带来两个风险，一是抬高了原料轴的价格，二是供给受到控制，对此需要进行深入研究和评估。
目前核电技术主要选择有三种机型，一是美国的A P1000，二是法国的E R P，以及中国引进法国技术经消化吸收再创新后，自主研发的第二代改进型技术。
中国的技术安全性足够，经济性优于前两种，因此建议在积极引进先进技术的同时，要安排中国第二代改进型技术投入市场。中国将坚持两步走，盯紧国际先进技术，发展自主技术，选择实践证明安全可靠的机型。
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