程跳逆功率保護(hù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用

摘要：程跳逆功率是發(fā)電機(jī)正常停機(jī)的一種保護(hù)，正常時(shí)發(fā)電機(jī)停機(jī)收到汽輪機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉信號(hào)后，待逆功率達(dá)到動(dòng)作值時(shí)延時(shí)幾秒鐘，發(fā)電機(jī)解列滅磁廠用電切換，發(fā)電機(jī)達(dá)到正常滑停目的。其主要作用是防止主汽門(mén)未關(guān)嚴(yán)而跳主開(kāi)關(guān)所引起的災(zāi)難性“飛車(chē)”事

故。

關(guān)鍵詞：功率 程跳逆功率 主汽門(mén) 保護(hù)

1 概述

鶴煤熱電廠關(guān)于兩臺(tái)135MW機(jī)組，停機(jī)方式為汽機(jī)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)即熱工保護(hù)聯(lián)跳發(fā)電機(jī)。但此種停機(jī)方式存在一些問(wèn)題，在主汽門(mén)沒(méi)有完全關(guān)閉的情況下，汽機(jī)跳閘后同樣會(huì)向發(fā)電機(jī)保護(hù)屏的“解列滅磁”直跳發(fā)電機(jī)發(fā)信號(hào)。而值得說(shuō)明的是，汽機(jī)跳閘的前提條件是，主汽門(mén)關(guān)閉即100%完全關(guān)閉，否則無(wú)法避免蒸汽進(jìn)入汽缸導(dǎo)致汽輪機(jī)超速甚至引發(fā)飛車(chē)事故。

在《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中

有明確的規(guī)定：“在正常停機(jī)時(shí)，打閘后應(yīng)先檢查有功功率是否到零，千瓦時(shí)表停轉(zhuǎn)或逆轉(zhuǎn)以后，再將發(fā)電機(jī)與系統(tǒng)解列，或采用程跳逆功率保護(hù)動(dòng)作解列，嚴(yán)禁帶負(fù)荷解列。”因此，通過(guò)對(duì)比《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中的相關(guān)規(guī)定，可知直接解列停機(jī)不符合要求。若主汽門(mén)故障至汽源不能完全切斷，則易造成汽輪機(jī)超速，（此時(shí)定轉(zhuǎn)子之間的磁拉力減少）雖然汽輪機(jī)有OPC

超速電磁閥，AST自動(dòng)停機(jī)危機(jī)遮斷電磁閥，機(jī)械超速危機(jī)保安器，手動(dòng)危機(jī)遮斷器，四道防超速的措施（同時(shí)據(jù)動(dòng)的可能性非常小），但是，仍然無(wú)法避免汽輪機(jī)因蒸汽進(jìn)入汽缸造成超速乃至發(fā)生飛車(chē)事故。針對(duì)目前存在的問(wèn)題，我們提出了修改兩臺(tái)機(jī)組的停機(jī)方式，即程跳逆功率停機(jī)取代熱工保護(hù)停機(jī)，其有效作用能夠完全保護(hù)汽輪機(jī)。程跳逆功率的動(dòng)作條件是主汽門(mén)關(guān)閉，延時(shí)只有數(shù)秒。發(fā)電機(jī)過(guò)負(fù)荷、過(guò)激磁等保護(hù)動(dòng)作后，啟動(dòng)程序跳閘，是因?yàn)檫@些故障發(fā)生后，不至于立即對(duì)發(fā)變組設(shè)備造成損壞，可以有時(shí)間允許關(guān)閉主汽門(mén)，有功變負(fù)值后再跳開(kāi)發(fā)變組，主要是防止突然甩負(fù)荷后，主汽門(mén)關(guān)閉不及時(shí)或關(guān)閉不嚴(yán)密，造成汽輪機(jī)超速事故。

2 改造前機(jī)組停機(jī)方式及危害

2.1 機(jī)組正常運(yùn)行時(shí)停機(jī)方式。待發(fā)電機(jī)有功降到零、無(wú)功接近于零時(shí)，汽機(jī)打閘、由熱工保護(hù)（借助自動(dòng)主汽門(mén)終端開(kāi)關(guān)閉合信號(hào)）動(dòng)作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)，也就是“機(jī)跳電大連鎖”零秒動(dòng)作于全停，保護(hù)是靠非電量保護(hù)動(dòng)作的。上述方法停機(jī)，在機(jī)組正常運(yùn)行的情況下是不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題的。但是，當(dāng)汽輪機(jī)存在自動(dòng)主汽門(mén)關(guān)閉不到位或者在關(guān)閉自動(dòng)主汽門(mén)的過(guò)程中沒(méi)有關(guān)死，而其終端向解列發(fā)電機(jī)誤發(fā)信號(hào)，引發(fā)飛車(chē)。

2.2 汽輪機(jī)系統(tǒng)故障停機(jī)方式。當(dāng)汽輪機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，借助保護(hù)動(dòng)作或者值班人員通過(guò)手動(dòng)打閘的方式關(guān)閉汽機(jī)自動(dòng)主汽門(mén)、熱工保護(hù)（借助自動(dòng)主汽門(mén)終端開(kāi)關(guān)閉合信號(hào)）動(dòng)作聯(lián)跳發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)。在汽輪機(jī)負(fù)荷運(yùn)行的過(guò)程中，突然出現(xiàn)的故障導(dǎo)致機(jī)組被迫緊急停機(jī)，同樣會(huì)發(fā)信號(hào)至發(fā)電機(jī)保護(hù)柜 “解列滅磁”直跳發(fā)電機(jī)，汽輪機(jī)和發(fā)電機(jī)之間的電磁力矩消失導(dǎo)致汽輪機(jī)超速，造成汽輪機(jī)尾部葉片過(guò)熱、損傷，輕者導(dǎo)致汽輪機(jī)使用壽命減少，重者導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生飛車(chē)等特重大事故（即汽輪機(jī)報(bào)廢）。

2.3 汽輪機(jī)超速保護(hù)及缺陷。為了確保汽輪機(jī)正常運(yùn)行，通常情況下，借助下列保護(hù)措施對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)：①OPC超速保護(hù)電磁閥。如果汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速超過(guò)103%時(shí)，并且信號(hào)可靠，系統(tǒng)會(huì)將高壓調(diào)門(mén)和中壓調(diào)門(mén)關(guān)閉；當(dāng)轉(zhuǎn)速降到103%以下時(shí)，維持汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速在3000rpm，系統(tǒng)將會(huì)重新啟動(dòng)高壓調(diào)門(mén)和中壓調(diào)門(mén)。②AST自動(dòng)停機(jī)危急遮斷電磁閥。借助該裝置對(duì)機(jī)組的某些重要運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)視，監(jiān)視內(nèi)容包括：當(dāng)汽輪機(jī)的轉(zhuǎn)速較高，達(dá)到110%時(shí)，在這種情況下，汽輪機(jī)的運(yùn)行參數(shù)超過(guò)安全運(yùn)行的極限，AST自動(dòng)停機(jī)危急遮斷電磁閥給出接點(diǎn)控制信號(hào)對(duì)AST電磁閥進(jìn)行控制，使汽輪機(jī)關(guān)閉自動(dòng)主汽門(mén)和調(diào)節(jié)汽門(mén)，進(jìn)而確保機(jī)組的安全性。③機(jī)械超速危急保安器。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，其轉(zhuǎn)速達(dá)到110～112%時(shí)，引發(fā)飛錘（或飛環(huán)）出擊，造成汽輪機(jī)停機(jī)。④手動(dòng)危急遮斷器。汽輪機(jī)在運(yùn)行的過(guò)程中，轉(zhuǎn)速超過(guò)110%時(shí)，被運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)，通過(guò)采取措施，借助手動(dòng)危急遮斷器，使汽輪機(jī)停機(jī)。

通過(guò)對(duì)上述進(jìn)行分析，對(duì)汽輪機(jī)的防超速保護(hù)措施可以說(shuō)是非常健全和完善的。通常情況下，出現(xiàn)四道措施同時(shí)拒動(dòng)的可能性很小，甚至可以認(rèn)為汽輪機(jī)出現(xiàn)超速的可能性幾乎不存在。如果汽輪機(jī)存在下列缺陷：由于卡澀導(dǎo)致自動(dòng)主汽門(mén)、調(diào)節(jié)汽門(mén)同時(shí)出現(xiàn)關(guān)閉不到位的現(xiàn)象；抽汽逆止門(mén)不嚴(yán)密或聯(lián)鎖動(dòng)作不可靠；汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)因停機(jī)或甩負(fù)荷而不能聯(lián)動(dòng)開(kāi)啟時(shí)，在超速保護(hù)正確動(dòng)作的前提下，蒸汽進(jìn)入汽缸仍然無(wú)法避免，進(jìn)而引發(fā)汽輪機(jī)超速甚至出現(xiàn)飛車(chē)事故。

2.4 汽輪機(jī)超速與逆功率運(yùn)行的危害比較。在開(kāi)關(guān)誤動(dòng)幾率方面，同逆功率保護(hù)拒動(dòng)機(jī)相比，汽機(jī)自動(dòng)主汽門(mén)關(guān)不嚴(yán)或自動(dòng)主汽門(mén)終端開(kāi)關(guān)誤動(dòng)的機(jī)率要大得多；同時(shí)超速造成的危害要比汽機(jī)發(fā)生故障時(shí)通過(guò)降轉(zhuǎn)速造成的損失要嚴(yán)重很多。另外，在逆功率保護(hù)拒動(dòng)，還可以通過(guò)人工判斷的方式，進(jìn)行手動(dòng)解列，在時(shí)間方面只是延遲一點(diǎn)而已。超速引發(fā)的危害，汽輪發(fā)電機(jī)組瞬間報(bào)廢是超速產(chǎn)生的最嚴(yán)重的后果，而逆功率運(yùn)行的危害是縮短汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的使用壽命。

3 發(fā)電機(jī)程跳逆功率分析及應(yīng)用

在過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁、失磁等各種異常運(yùn)行保護(hù)動(dòng)作后，發(fā)電機(jī)需要程序跳閘。保護(hù)的具體流程為：先關(guān)閉主汽門(mén)，經(jīng)主汽門(mén)接點(diǎn)閉鎖和發(fā)變組斷路器位置接點(diǎn)閉鎖，由程序逆功率進(jìn)行保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于跳閘。通常情況下，逆功率對(duì)汽輪機(jī)進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)主汽門(mén)出現(xiàn)誤關(guān)閉，或者當(dāng)機(jī)組保護(hù)動(dòng)作于關(guān)閉主汽門(mén)而出口斷路器沒(méi)有跳閘時(shí)，發(fā)電機(jī)將通過(guò)電動(dòng)機(jī)的方式進(jìn)行運(yùn)行，進(jìn)而吸收系統(tǒng)中的有功功率。此時(shí)因?yàn)閾p失鼓風(fēng)，有可能導(dǎo)致汽輪機(jī)尾部葉片過(guò)熱，損壞汽輪機(jī)葉片，這種情況不允許長(zhǎng)期存在，逆功率保護(hù)可以很好地起到保護(hù)作用。對(duì)于程跳逆功率保護(hù)來(lái)說(shuō)，主要用于發(fā)電機(jī)非短路性故障或防止汽輪機(jī)超速損壞的正常停機(jī)等，先關(guān)閉主汽門(mén)，有意造成發(fā)電機(jī)逆功率，再解列發(fā)電機(jī)的保護(hù)。

鑒于目前存在的問(wèn)題，我們對(duì)兩臺(tái)機(jī)組停機(jī)方式進(jìn)行了改造，即程跳逆功率停機(jī)取代熱工保護(hù)停機(jī)，具體實(shí)施方案如下：

①將“程跳逆功率”保護(hù)項(xiàng)目寫(xiě)入發(fā)變組保護(hù)柜。在發(fā)變組保護(hù)柜程序備用通道新增加“程跳逆功率“保護(hù)項(xiàng)目，并將動(dòng)作邏輯判據(jù)寫(xiě)入程序軟件版本中，整定程跳逆功率保護(hù)定值為：Pg（負(fù)）=-1%Pe（二次額定值）。

②將汽輪機(jī)主汽門(mén)關(guān)閉信號(hào)接入發(fā)變組保護(hù)柜內(nèi)。將主汽門(mén)關(guān)閉K節(jié)點(diǎn)引入發(fā)變組保護(hù)柜并接至程跳逆功率保護(hù)邏輯判據(jù)。使逆功率與主汽門(mén)關(guān)閉條件編輯成邏輯與門(mén)關(guān)系，動(dòng)作時(shí)間T11：1S后跳閘。

③將發(fā)變組柜“熱工保護(hù)”動(dòng)作跳閘修改為動(dòng)作發(fā)信。修改發(fā)變組跳閘邏輯，即退出熱工保護(hù)在發(fā)變組柜上的跳閘令并將此修改為動(dòng)作發(fā)信，為程跳逆功率保護(hù)的實(shí)現(xiàn)創(chuàng)造條件。

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4 發(fā)電機(jī)程跳逆功率應(yīng)用效果分析

經(jīng)過(guò)改造后，機(jī)組停運(yùn)方式通過(guò)程跳逆功率保護(hù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，起到了安全保障，改造后避免了機(jī)組正常停機(jī)過(guò)程中，汽輪機(jī)存在主汽門(mén)關(guān)不嚴(yán)、調(diào)節(jié)汽門(mén)或抽汽逆止門(mén)關(guān)不嚴(yán)等缺陷時(shí)（此種情況出現(xiàn)的幾率很大），可能發(fā)生發(fā)電機(jī)出口開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后，汽機(jī)打閘關(guān)自動(dòng)主汽門(mén)時(shí)由于自動(dòng)主汽門(mén)、調(diào)節(jié)汽門(mén)或抽汽逆止門(mén)關(guān)不嚴(yán)而繼續(xù)向汽缸返汽，導(dǎo)致機(jī)組超速飛車(chē)的嚴(yán)重后果。避免了汽輪機(jī)尾部葉片過(guò)熱受損減少使用壽命，重者導(dǎo)致汽輪機(jī)發(fā)生飛車(chē)等特重大事故（即汽輪機(jī)報(bào)廢）。

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